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Method Article
回避是慢性疼痛残疾的核心,但缺乏足够的范例来研究与疼痛有关的避免。因此,我们开发了一个范式,允许研究如何学习疼痛相关的避免行为(获取),传播到其他刺激(一般化),可以减轻(灭绝),以及它如何随后可能重新出现(自发恢复)。
回避行为是从急性疼痛向慢性疼痛残疾过渡的关键原因。然而,缺乏生态上有效的范式来实验性地研究疼痛相关的避免。为了填补这一空白,我们开发了一个范式(机械臂接触范式),以研究疼痛相关避免行为发展背后的机制。现有的回避模式(主要是在焦虑研究的背景下)通常将回避作为实验者指导的低成本反应来运作,叠加在与巴甫洛夫恐惧调理过程中与威胁相关的刺激。相比之下,当前方法在避免工具学习(获取)和增加避免响应成本方面提供了更大的生态有效性。在范式中,参与者使用机械臂执行从起点到目标的触臂动作,并自由选择三种不同的运动轨迹。运动轨迹与痛苦的触电刺激配对的概率不同,在偏差和阻力方面需要努力。具体来说,痛苦的刺激可以(部分)避免,但代价是需要加大努力的动作。回避行为被作为每个试验中最短轨迹的最大偏差来操作。除了解释新范式如何帮助理解避免的获取之外,我们还描述了机械臂触手模式的适应(1)检查避免传播到其他刺激(一般化)、(2) 在实验室中建模临床治疗(使用反应预防避免的消亡),以及(3) 建模复发和灭绝后避免的回归(自发恢复)。鉴于生态有效性的提高,以及扩展和/或适应的多种可能性,机械臂接触模式提供了一个很有前途的工具,以促进对回避行为的调查,并进一步加深我们对其基本过程的理解。
回避是对疼痛的适应性反应,它发出身体威胁的信号。然而,当疼痛成为慢性,疼痛和疼痛相关的避免失去他们的适应性目的。与此一致,慢性疼痛1、2、3、4、5、6、7、8的避险模式认为,将疼痛错误地解释为灾难性疼痛,引发对疼痛的恐惧增加,从而激发避免行为。 过度回避可导致慢性疼痛残疾的发展和维持,由于身体不使用和减少参与日常活动和愿望1,2,3,4,5,9。此外,鉴于没有疼痛可能被错误地归于避免而不是恢复,可以建立一个与疼痛有关的恐惧和避免的自我维持循环。
尽管最近对《焦虑文学11》、《12》中的回避感兴趣,但关于疼痛领域回避的研究仍处于起步阶段。先前的焦虑研究,以有影响力的双重理论13为指导,通常认为恐惧会驱使避险。相应地,传统的回避范式12包括两个实验阶段,每个阶段对应一个因素:第一个建立恐惧(帕夫洛夫调理14阶段),第二个检查回避(仪器15阶段)。在帕夫洛夫的差别化调节过程中,中性刺激(有条件的刺激,CS+;例如,一个圆圈)与内在的逆向刺激(美国无条件刺激,例如电击)配对,自然产生无条件的反应(URs,例如恐惧)。第二个控制刺激从未与美国配对(CS-;例如,一个三角形)。在CS与美国配对后,CS+将在美国缺席的情况下引起恐惧本身(有条件的反应,CRs)。CS-来信号安全,不会触发CR。之后,在仪器调理过程中,参与者了解到,他们自己的行为(响应,R:例如,按下按钮)会导致某些后果(结果:O,例如,没有受到冲击)15,16。如果响应阻止负面结果,则重复响应的机会增加;这被称为负加固15。因此,在传统回避模式的帕夫洛夫阶段,参与者首先学习CS-US协会。随后,在工具阶段,引入了实验者指示的避免响应 (R),如果在 CS 演示期间执行,则取消美国,从而建立 R-O 关联。因此,CS 成为一种歧视性刺激 (SD),表示条件 R15的适当时机并激励其性能。除了一些实验显示疼痛报告17和疼痛相关的面部表情18的工具调节外,对疼痛工具学习机制的调查一般来说是有限的。
虽然上述标准回避范式阐明了许多回避的基本过程,但它也有几个限制5,19。首先,它不允许检查回避本身的学习或获取,因为实验者指示回避反应。让参与者在多个轨迹之间自由选择,因此,了解哪些反应是痛苦的/安全的,哪些轨迹是避免/不避免的,更准确地模型现实生活中,其中避免出现作为对疼痛的自然反应9。其次,在传统的避免模式中,按钮按下避免响应是免费的。然而,在现实生活中,回避对个人来说可能变得极其昂贵。事实上,高成本的避免尤其扰乱了日常运作。例如,避免慢性疼痛会严重限制人们的社会和工作生活。第三,按下/不按按钮等二分法反应也不太能很好地代表现实生活,因为现实生活中会发生不同程度的回避。在下列部分,我们描述了机械臂触手范式20如何解决这些限制,以及如何将基本范式扩展到多个新颖的研究问题。
获取回避
在范式中,参与者使用机械臂执行从起点到目标的触臂动作。运动被用作工具反应,因为它们非常类似于疼痛特异性,发人恐惧的刺激。球实际上代表参与者在屏幕上的动作(图1),使参与者能够实时跟踪自己的动作。在每次试验中,参与者在三个运动轨迹(由三个拱门(T1+T3)代表的三个运动轨迹之间自由选择,在努力程度和与痛苦的触电刺激(即疼痛刺激)配对的可能性方面各不相同。努力纵为偏离尽可能短的轨迹,并增加机械臂的阻力。具体来说,机器人的编程使阻力随着偏差而线性增加,这意味着参与者越偏离,对机器人施加的力就越大。此外,疼痛管理被编程为最短,最简单的轨迹 (T1) 总是与疼痛刺激配对 (100% 疼痛/无偏差或阻力)。中间轨迹 (T2) 与接受疼痛刺激的 50% 机会配对,但需要付出更多努力(中度偏差和阻力)。最长、最费力的轨迹 (T3) 从未与疼痛刺激配对,但需要付出最大努力才能达到目标(0% 疼痛/最大偏差、最强阻力)。避免行为作为每次试验中与最短轨迹( T1 )的最大偏差,这是一种更连续的避免措施,例如,按下或不按下按钮。此外,回避对策是以加大努力为代价的。此外,鉴于参与者在运动轨迹之间自由选择,并且没有明确了解实验性R-O(运动轨迹疼痛)突发事件,避免行为是工具性获得的。网上自我报告的恐惧与运动相关的疼痛和疼痛预期已被收集,作为对不同运动轨迹的有条件恐惧的衡量指标。疼痛预期也是应急意识和威胁评估21的指标。这种变量组合允许仔细研究恐惧、威胁评估和避免行为之间的相互作用。利用这个范式,我们不断证明实验性地获得回避20,22,23,24。
避免的概括
我们已经扩展了范式来研究回避23的概括性——一种可能导致过度回避的可能机制。帕夫洛夫恐惧泛化是指将恐惧传播到类似原始CS+的刺激或情况(一般刺激、GSs),恐惧随着与CS+相似性降低而下降(泛化梯度)25、26、27、28。恐惧概括最大限度地减少了重新学习刺激之间的关系,从而能够在不断变化的环境中迅速发现新威胁25、26、27、28。然而,过度的泛化导致对安全刺激的恐惧(GS类似于CS-),从而造成不必要的痛苦28,29。与此相呼应的是,使用巴甫洛夫恐惧泛化的研究表明,慢性疼痛患者过度概括与疼痛相关的恐惧30、31、32、33、34,而健康控制则表现出选择性的恐惧泛化。然而,如果过度的恐惧导致不适,过度回避可能最终导致功能障碍,由于避免安全运动和活动,并增加日常活动脱离1,2,3,4,9。尽管它在慢性疼痛残疾中起着关键作用,但关于避免的概括性研究很少。在适应研究回避概括的范式中,参与者首先获得回避,遵循上述20个程序。在随后的概括阶段,在没有疼痛刺激的情况下引入了三种新的运动轨迹。这些概括轨迹(G1–G3)与收购轨迹位于同一连续体上,分别类似于每个轨迹。具体来说,G1 的通用轨迹位于 T1 和 T2 之间,G2 位于 T2 和 T3 之间,G3 位于 T3 右侧。这样,就可以研究避免向新安全轨迹的概括。在之前的一项研究中,我们展示了自我报告的概括,但不是回避,可能暗示了疼痛相关的恐惧和避免泛化23的不同基础过程。
与响应预防一起避免的灭绝
治疗慢性肌肉骨骼疼痛中高度恐惧运动的主要方法是暴露疗法35-临床对应帕夫洛夫灭绝36,即通过在美国36缺乏CS+的反复经验减少CR。在接触慢性疼痛期间,患者进行可怕的活动或运动,以消除灾难性的信念和伤害预期34,37。由于这些信念不一定涉及疼痛本身,而是潜在的病理学,运动并不总是进行无痛在诊所34。根据抑制性学习理论38,39,灭绝学习不会抹去原来的恐惧记忆(如运动轨迹疼痛):相反,它创造了一种新的抑制灭绝记忆(如运动轨迹-无痛),它与原始的恐惧记忆竞争检索40,41。新颖的抑制记忆比原来的恐惧记忆40更依赖于上下文,认为被消灭的恐惧记忆容易重新出现(恐惧的回归)40,41,42。患者经常在暴露治疗期间(通过预防反应的灭绝,RPE)执行甚至微妙的避免行为,通过防止将安全误配到避免10,43来建立真正的恐惧灭绝。
回避的回报
即使在恐惧43、44、45、46灭绝之后,在避免回归方面复发在临床人群中仍然很常见。虽然已发现多个机制导致恐惧47的回归,但与回避有关的机制却鲜为人知。在这份手稿中,我们特别描述了自发的恢复,即由于时间的流逝,恐惧和回避的回归。机器人手臂接触模式已在为期两天的协议中实施,以调查回避的回归。在第1天,参与者首先接受收购培训的范式,如上所述20。在随后的 RPE 阶段,参与者无法执行避免响应,即他们只能执行灭绝下与疼痛相关的轨迹 (T1)。在第2天,为了测试自发恢复,所有轨迹都再次可用,但在没有疼痛刺激的情况下。使用这个范式,我们表明,在成功灭绝一天后,回避返回22。
这里提出的议定书符合KU Leuven社会和社会伦理委员会(注册号:S-56505)和马斯特里赫特大学心理学和神经科学伦理审查委员会(注册号:185_09_11_2017_S1和185_09_11_2017_S2_A1)的要求。
1. 为测试会议准备实验室
2. 筛选排除标准并获得知情同意
3. 附加刺激电极
注:疼痛刺激是通过两个不锈钢筋刺激电极(电极直径8毫米,电极距离30毫米)可爱地传递的2毫秒方波电刺激。
4. 校准疼痛刺激
5. 执行实验任务
6. 结束实验
与收购阶段(图2,由A表示)20的开始相比,参与者在收购阶段结束时避免更多(显示与最短轨迹有较大最大偏差),或与Yoked对照组(图3)23,48相比,表现出更多的避免行为。
与T1和T2相比,参与者对T3的恐惧程度较低,预计T3期间与T1和T220相比疼痛?...
鉴于避免在慢性疼痛残疾1、2、3、4、5方面的关键作用,以及传统避免模式19所面临的局限性,有必要采用方法调查(与疼痛有关的)避免行为。此处介绍的机械臂触手范式解决了其中的一些限制。我们在一系列研究中采用了这种范式,这些研究一直证明我?...
作者没有什么可透露的。
这项研究得到了荷兰科学研究组织(NWO)、荷兰(赠款ID 452-17-002)和比利时佛兰德斯研究基金会高级研究金(授予ID:12E3717N)授予安·默德斯的支持。约翰·弗拉延的贡献得到了比利时佛兰芒政府"阿塞内斯"长期结构资金梅图萨勒姆赠款的支持。
作者要感谢马斯特里赫特大学的雅科·朗纳和理查德·本宁为实验任务编程,并为描述的实验设计和创建图形。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 computer and computer screen | Intel Corporation | 64-bit Intel Core | Running the experimental script |
40 inch LCD screen | Samsung Group | Presenting the experimental script | |
Blender 2.79 | Blender Foundation | 3D graphics software for programming the graphics of the experiment | |
C# | Programming language used to program the experimental task | ||
Conductive gel | Reckitt Benckiser | K-Y Gel | Facilitates conduction from the skin to the stimulation electrodes |
Constant current stimulator | Digitimer Ltd | DS7A | Generates electrical stimulation |
HapticMaster | Motekforce Link | Robotic arm | |
Matlab | MathWorks | For writing scripts for participant randomization schedule, and for extracting maximum deviation from shortest trajectory per trial | |
Qualtrics | Qualtrics | Web survey tool for psychological questionnaires | |
Rstudio | Rstudio Inc. | Statistical analyses | |
Sekusept Plus | Ecolab | Disinfectant solution for cleaning medical instruments | |
Stimulation electrodes | Digitimer Ltd | Bar stimulating electrode | Two reusable stainless steel disk electrodes; 8mm diameter with 30mm spacing |
Tablet | AsusTek Computer Inc. | ASUS ZenPad 8.0 | For providing responses to psychological trait questinnaires |
Triple foot switch | Scythe | USB-3FS-2 | For providing self-report measures on VAS scale |
Unity 2017 | Unity Technologies | Cross-platform game engine for writing the experimental script including presentations of electrocutaneous stimuli |
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