Diese Arbeit wurde durch eine Anschubfinanzierung für FD unterstützt. KS wurde von einem Sommer-Stipendium von der Alberta Heritage Foundation for Medical Research unterstützt. FD wurde von einem Young Investigator Award der National Alliance for Research on Schizophrenia and Depression und eine KPRF Award der Canadian Psychiatric Research Foundation unterstützt. Die Autoren möchten sich Peter Seres für die Unterstützung bei der Datenerhebung und Kristina Suen danken für die Unterstützung bei der Datenanalyse.

1. Stimuli, Task Design, and Experimental-Protokoll Unsere Stimuli werden mit Poser 7,0 ( <a href="http://poser.smithmicro.com/poser.html">http://poser.smithmicro.com/poser.html</a> ), und sie werden anhand CIGAL ( <a href="http://www.nitrc.org/projects/cigal/">http://www.nitrc.org/projects/cigal/</a> ). <ol><li> Die Aufgabe besteht aus einer Serie von zehn-Sekunden-animierte Videos der nonverbalen Gast-Wirt-Interaktionen in einem Business-Umfeld. Das Thema Ansichten der Gast von einem Host (soziale Interaktion Bedingung) oder einem Karton ausgeschnittenen von einem Host (keine soziale Interaktion / Kontrollbedingung) begrüßt. </li><li> Der Host kann Anzeige Verhaltensweisen, die zu weiterer sozialer Interaktion (Ansatz Bedingung), oder Verhaltensweisen, mangelndes Interesse an weiteren Interaktion hindeuten (Vermeidung Zustand) einladen. </li><li> Neben diesem grundlegenden Manipulation der Art des Verhaltens durch den Host angezeigt wird, können andere Manipulationen ebenfalls einbezogen werden. Zum Beispiel, in einigen der Studien (in der Regel die Hälfte) die Zeichen möglicherweise die Hände schütteln, als Teil der Gruß-Protokoll, während sie in anderen nichts zu tun. Diese Manipulation ermöglicht Untersuchung der Wirkung von formalen körperliche Berührung auf das Verhalten 4, die auch erwartet werden kann, unterschiedliche Bedeutung je nach kulturellem Hintergrund des Betrachters (z. B. Western vs Ostasiatische) haben. </li><li> Andere Manipulation kann es sich um die Veränderung der Perspektive des Betrachters aus persönlichen (Me) zu unpersönlich (Other). Diese Manipulation zielt auf die Erschließung neuronale Netze mit selbstreferentiellen Verarbeitung 5 zugeordnet und dient der Identifikation von Antworten, moduliert durch persönliches Engagement 6,7 (z. B. Verschärfung der Auswirkungen der Verhaltensweisen vermeiden, wenn man sie persönlich) sind. Der Wechsel zwischen diesen beiden Perspektiven kann zu Beginn eines jeden Prozesses cued werden. </li><li> Videos werden von Rating-Bildschirme, die Frage dem Thema sind zu bewerten den Host, auf Kompetenz, Vertrauenswürdigkeit und Interesse an Geschäften auf einer 5-Punkte-Likert-Skala (0 = gar nicht / 4 = sehr gut) gefolgt, diese Bewertungen sollten ausgeglichen werden über Studien, um zu vermeiden, um Effekte. </li><li> Characters in Videos sind für angezeigt Verhalten (Ansatz vs vermeiden), der ethnischen Herkunft (Kaukasier vs nicht-kaukasischen), T-Shirt Farbe und Frisur ausgeglichen. Grundlegende Aspekte, soziale Interaktionen beeinflussen können (zB Attraktivität) sollte auch für angesteuert werden (zB durch off-line Bewertungen der Hosts), um sicherzustellen, dass es keine systematischen Unterschiede zwischen den Studien Kategorien und verhindern damit eine mögliche verwechselt (zB Wenn Hosts angezeigt werden Verhaltensweisen vermeiden, haben auch insgesamt geringere Attraktivität scores). Schließlich, da die Beweise dafür, dass Interaktionen mit weiblich-Gastgeber effektiver Entscheidungen zu beeinflussen (zB finanzielle) 4, in unserer aktuellen Studie alle Gastgeber waren Weibchen sind, aber das Geschlecht des Hosts können auch über Studien ausgeglichen werden - z. B. 50% Frauen gegenüber 50% Männer. </li><li> Das Experiment ist in läuft / Blöcke von Versuchen zu spalten, damit die Teilnehmer Zeit, sich auszuruhen und zu vermeiden massiven Datenverlust im Fall von Fehlfunktionen der Geräte führen. Auch, um zu vermeiden voreingenommen Datenverlust, idealerweise die Bedingungen / Studien sollten gleichermaßen in jedem Block dargestellt werden, nach jeder Manipulation (zB soziale Interaktion, Geschlecht, schütteln / no-shake). Run, um auch zwischen den Teilnehmern gegenüber. Jeder Lauf beginnt mit sechs Sekunden eine Fixierung, zur Stabilisierung des MR-Signals zu ermöglichen. Ein inter-Studie im Abstand von 8 Sekunden folgt jeder Film-Versuch und endet jeweils run / Block. </li><li> Es wird darauf hingewiesen, dass zwar auf experimentellen Designs mit statischen Reize der vorliegenden Konstruktion ökologische Validität erhöht hat bei der Identifizierung von neuronalen Korrelate der sozialen Kognition Vergleich dieser Ansatz birgt auch Einschränkungen und Herausforderungen. Eine solche Herausforderung ist die Notwendigkeit, die &quot;background&quot; Aspekte (zB die Umgebung, wo soziale Interaktionen auftreten oder die nicht-relevanten Aspekte des Verhaltens) so konstant wie möglich, im Rahmen der Manipulation des Verhaltens interessierenden Variablen (z. B. Aufrechterhaltung gestellt , Gesten unterscheiden gezielte soziale Interaktionen), die nur schwer zu Bedingungen, bei denen dynamische Reize verwendet werden erreichen können. Dennoch glauben wir, dass das derzeitige Konzept eine angemessene Abwägung zwischen dem Ziel der Erhöhung der ökologischen Wirksamkeit von Reizen in der sozialen Neurowissenschaften Studien und die Einschränkungen, die mit der Beteiligung der bildgebenden Verfahren, die angemessenen Kontrolle der experimentellen Manipulationen erfordern verbundenen verwendet erreicht damit gültig Rückschlüsse auf die neuronalen Korrelate von gezielten Verhaltensweisen. </li></ol> 2. Vorbereitung der Betreff für die Scan Die Themen sind in der Regel auf der Grundlage ihres Alters, ihrer Gesundheit, ihrer Muttersprache, und individuelle Risikofaktoren für MRT-Untersuchungen, wie metallische Gelenkersatz rekrutiert. HoWever, je nach Zweck der Studie, können auch andere Faktoren berücksichtigt, darunter Rasse / ethnischer Herkunft, sozio-ökonomischen Status, und die Geschichte des Drogenkonsums sein. Alle Themen bieten informed consent vor dem Ausführen von dem experimentellen Protokoll, das von einer Ethik-Verwaltungsrat genehmigt wird geschrieben. Vor dem Eintritt in die Scan-Zimmer <ol><li> Am Tag der Scan werden die Teilnehmer gebeten, Fragebögen, die ihren aktuellen Gemütszustand zu bewerten, um sicherzustellen, dass sie nicht übermäßig ängstlich oder depressiv vor dem Experiment 8, 9 abgeschlossen. Diese Bewertungen können auch in Verbindung mit fMRI-Daten verwendet werden, zu untersuchen, wie der emotionale Zustand zum Zeitpunkt des Scannens können die Antworten der Teilnehmer beeinflussen. Auch in Verbindung mit post-Scanning-Assessments können diese ersten Auswertungen verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Teilnehmer insgesamt emotionalen Zustand nicht dramatisch verändern als Ergebnis ihrer Teilnahme an dem Experiment werden. Schließlich können andere Verhaltensauffälligkeiten / Persönlichkeit Einschätzungen auch gemacht werden, um weiter zu untersuchen, wie die einzelnen Variationen in bestimmten Aspekten der Persönlichkeit, die Einfluss auf Reaktionen in sozialen Kontexten (zB soziale Angst, Vertrauenswürdigkeit) Antworten der Teilnehmer während der Studie 10, 11 beeinflussen können. </li><li> Vor der Prüfung wird der Teilnehmer ausführlich über die Scan-Verfahren informiert und erhält die spezielle Anweisungen für das Verhalten Aufgabe (siehe unten). Zur Vermeidung von Unannehmlichkeiten und zunehmende Vertrautheit mit der Aufgabe, die Teilnehmer auch eine gekürzte Praxis für die Aufgabe ausgeführt werden gegeben. </li></ol> Die Eingabe der Scan-Zimmer <ol start="3"><li> Das Thema wird angewiesen, sich rücklings auf den Scan-Bett liegen, mit zusätzlichen Polsterung für den Kopf, um Komfort während des Scans zu gewährleisten und Bewegung zu minimieren. Zur weiteren Minimierung Kopfbewegung kann der nicht klebenden Seite der Länge des Bandes leicht rund um das Thema auf die Stirn gewickelt werden. Falls gewünscht, kann Dämpfung auch unter dem angehobenen Knie des Themas platziert werden, um den unteren Rücken Muskelspannung zu reduzieren. </li><li> Themen sind Gehörschutz (Ohrstöpsel) sowie Isolation Kopfhörer gegeben, mit der Experimentator während der MRT-Untersuchung zu kommunizieren. </li><li> Das Thema der rechten Hand ist bequem über die Antwort-Box positioniert, so dass die linke Hand zur Unterstützung oder für andere Messungen (zB Hautleitfähigkeit Antworten) verwendet werden. Ein Not-Aus-Schalter sollte sich in der Nähe platziert werden, so dass das Thema keine dringende Notwendigkeit, um den Scanner zu stoppen hinweisen können. </li><li> Vor Beginn der Datenerhebung ist es entscheidend, um sicherzustellen, dass das Subjekt der Projektion deutlich zu sehen, für Stimulus-Präsentation, und dass die Antwort-Tasten funktionieren. </li></ol> 3. Datenerfassung und-verarbeitung Scanparametern Wir sammelten MRT-Daten mit einem 1,5 Tesla Siemens Sonata Scanner für MRI-Aufnahmen. Unsere anatomische Bilder wurden 3D MPRAGE anatomischen Serie (Wiederholung Zeit, TR = 1600 ms; Echozeit TE = 3,82 ms, Anzahl der Scheiben = 112; Voxelgröße = 1 x 1 x 1 mm) und funktionelle Bilder aus der Serie von 28 funktionalen Schichten (Voxel size = 4x4x4 mm), erworben axial mittels eines echoplanar-Sequenz (TR = 2000 ms, TE = 40 ms; Sichtfeld FOV = 256 x 256mm), so dass für das Gesamtjahr Gehirn Abdeckung. Data Analysis Wir verwenden Statistische Parametric Mapping (SPM2/SPM5) in Kombination mit in-house Matlab-basierten Tools. Pre-Processing umfasst typischen Schritte: Qualitätssicherung, TR Ausrichtung, Bewegungskorrektur, Co-Registrierung, Normalisierung und Glättung (8 mm ³ Kernel) 12. <ol><li> Datenanalyse verbindet Voxel-weise und region of interest (ROI) Ansätze zur Aktivität des Gehirns mit den Bedingungen von Interesse (zB soziale Interaktion versus nicht-soziale Interaktion) assoziiert zu vergleichen. </li><li> Whole-Hirn-Voxel-weise Analysen zu erstellen statistische Karten, die größere Netzwerke von Hirnregionen bei der Verarbeitung zugrunde liegt die Bewertung der sozialen Interaktionen und ROI-Analysen gezielte Untersuchung der Reaktion in bestimmten Gehirn-Regionen, die a priori als identifiziert werden können assoziiert zu identifizieren Teil der sozialen Kognition Netzwerk (Abbildung 1A). ROI-Analysen werden auch verwendet, um die fMRI-Signal zur Illustration (Abbildung 1B) zu extrahieren. Wir haben eine Intensität Schwelle von p = 0,001 und einem Umfang Schwelle von 10 zusammenhängenden Voxeln. Neben diesen typischen Methoden in der Datenanalyse einbezogen, können andere Möglichkeiten der Analyse von Daten auch als sich ergänzende Ansätze in Studien zur Untersuchung der neuronalen Korrelate der sozialen Kognition 13, 14 eingesetzt werden. </li><li> Schließlich können Korrelationen der Bildgebung des Gehirns Daten mit Verhaltensdaten (zB Vertrauenswürdigkeit ratings) und / oder Noten Indizierung Persönlichkeit Maßnahmen (zB Ängstlichkeit) auch durchgeführt werden, wie Hirnaktivität Zusammenarbeit va untersuchenRies mit individuellen Unterschieden in Verhalten und Persönlichkeit. </li></ol> 4. Repräsentative Ergebnisse <img src="/files/ftp_upload/2379/2379fig1.jpg" alt="Abbildung 1"/> Abbildung 1. Erhöhte Aktivität in der sozialen Kognition Netzwerk in Reaktion auf die Beobachtung sozialer Interaktionen. Vergleich der sozialen Interaktion vs no-interaction/control Studien zeigte Aktivität in typischen sozialen Kognition Hirnregionen, einschließlich der oberen temporalen Sulcus (STS, a), der lateralen und medialen präfrontalen Cortex (MPFC, b &amp; d bezeichnet), und der Amygdala (AMY, c). Die &quot;Aktivierung maps&quot; werden auf hochauflösenden Gehirn angezeigten Bilder übereinander lateral (links-und rechts-Seitenteile) und koronare (Mitte) Ansichten, die Farbe Balken zeigen den Verlauf der t-Werte der Aktivierung Karten (basierend auf den Daten aus 15 Teilnehmer), was die Gehirnaktivität der Onset der Ansatz der Zeit-locked / Vermeidung von Verhaltensweisen. Die Liniendiagramme zeigen die zeitlichen Verläufe der fMRI-Signal, aus funktionalen ROIs für jede Art der Studie und TR (1 TR = 2 Sekunden) extrahiert. L = Left, R = Rechts.

<ol>
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V., Todorov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graded+representations+of+emotional+expressions+in+the+left+superior+temporal+sulcus.">Graded representations of emotional expressions in the left superior temporal sulcus.</a> Front Syst Neurosci. 4, 1-8 (2011).</li></ol>

Das experimentelle Design hier vorgestellten ermöglicht Untersuchung der neuronalen Korrelate der Beobachtung und Interpretation von Körpersprache. Dieses Design hat das Potenzial, unser Wissen über die Mechanismen des Gehirns in sozialen Interaktionen beteiligt voranzubringen und den theoretischen Modellen, wie verbinden wir die Wahrnehmung der verschiedenen Arten von Körpersprache und soziale Konzepte wie Vertrauenswürdigkeit, Entscheidungen im interaktiven sozialen Umfeld 3 Stellen zu erweitern. Diese...

brain imaging investigation of the neural correlates of observing virtual social interactions

Die Fähigkeit zur sozialen Interaktion Messgerät ist von entscheidender Bedeutung bei der Beurteilung der Absichten anderer. Faktoren wie Mimik und Körpersprache beeinflussen unsere Entscheidungen in persönlichen und beruflichen Leben gleichermaßen 1. Diese &quot;Freund oder Feind&quot; Urteile sind oft auf den ersten Eindruck, was wiederum unsere Entscheidungen beeinflussen kann &quot;-Ansatz oder zu vermeiden&quot; basiert. Frühere Studien untersuchen die neuronalen Korrelate der sozialen Kognition eher für die Verwendung statischer Gesichts Reize 2. Hier zeigen wir ein experimentelles Design, in der Ganzkörper-animierte Charaktere in Verbindung mit der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI)-Aufnahmen verwendet wurden. Fünfzehn Teilnehmer waren mit kurzen Film-Clips von Wirt-Gast-Wechselwirkungen in einem Business-Umfeld präsentiert, während fMRI-Daten aufgezeichnet wurden, am Ende eines jeden Films, die Teilnehmer auch Bewertungen der Host-Verhaltens zur Verfügung gestellt. Dieses Design ahmt genauer Situationen des wirklichen Lebens, und kann daher zu einem besseren Verständnis der neuronalen Mechanismen der sozialen Interaktionen in gesunden Verhalten beitragen und einen Einblick in mögliche Ursachen von Defiziten im sozialen Verhalten in solchen klinischen Bedingungen wie soziale Angst und Autismus 3 .

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Brain Imaging Investigation of the Neural Correlates of Observing Virtual Social Interactions

Dieser Artikel zeigt ein experimentelles Design, in der Ganzkörper-animierte Charaktere in Verbindung mit der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI), um die neuronalen Korrelate des Beobachtens virtuellen sozialen Interaktionen zu untersuchen verwendet werden.

Brain Imaging Untersuchung der neuronalen Korrelate von Observing virtuellen sozialen Interaktionen

The ability to gauge social interactions is crucial in the assessment of others&#x2019; intentions. Factors such as facial expressions and body language ...

brain-imaging-investigation-neural-correlates-observing-virtual

Research

JoVE Journal

Neuroscience

11.5K Aufrufe.  University of Alberta. Dieser Artikel zeigt ein experimentelles Design, in der Ganzkörper-animierte Charaktere in Verbindung mit der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI), um die neuronalen Korrelate des Beobachtens virtuellen sozialen Interaktionen zu untersuchen verwendet werden.

Serie: Brain Imaging Investigation of the Neural Correlates of Observing Virtual Social Interactions

Combining Behavioral Endocrinology and Experimental Economics: Testosterone and Social Decision Making

Behavioral endocrinological research in humans as well as in animals suggests that testosterone plays a key role in social interactions. Studies in rodents have shown a direct link between testosterone and aggressive behavior1 and folk wisdom adapts these findings to humans, suggesting that testosterone induces antisocial, egoistic or even aggressive behavior2. However, many researchers doubt a direct testosterone-aggression link in humans, arguing instead that testosterone is primarily involved in status-related behavior3,4. As a high status can also be achieved by aggressive and antisocial means it can be difficult to distinguish between anti-social and status seeking behavior.
We therefore set up an experimental environment, in which status can only be achieved by prosocial means. In a double-blind and placebo-controlled experiment, we administered a single sublingual dose of 0.5 mg of testosterone (with a hydroxypropyl-&beta;-cyclodextrin carrier) to 121 women and investigated their social interaction behavior in an economic bargaining paradigm. Real monetary incentives are at stake in this paradigm; every player A receives a certain amount of money and has to make an offer to another player B on how to share the money. If B accepts, she gets what was offered and player A keeps the rest. If B refuses the offer, nobody gets anything. A status seeking player A is expected to avoid being rejected by behaving in a prosocial way, i.e. by making higher offers.
The results show that if expectations about the hormone are controlled for, testosterone administration leads to a significant increase in fair bargaining offers compared to placebo. The role of expectations is reflected in the fact that subjects who report that they believe to have received testosterone make lower offers than those who say they believe that they were treated with a placebo. These findings suggest that the experimental economics approach is sensitive for detecting neurobiological effects as subtle as those achieved by administration of hormones. Moreover, the findings point towards the importance of both psychosocial as well as neuroendocrine factors in determining the influence of testosterone on human social behavior.

The procedure described in this protocol shows that testosterone administration and folk beliefs about testosterone may be associated with directly opposed social behaviors.

Die Kombination Behavioral Endokrinologie und Experimentelle Wirtschaftsforschung: Testosteron und Social Decision Making

Behavioral endocrinological research in humans as well as in animals suggests that testosterone plays a key role in social interactions. Studies in ...

Forschung

Neurowissenschaften

Brain Imaging Investigation of the Neural Correlates of Emotional Autobiographical Recollection

Recollection of emotional autobiographical memories (AMs) is important to healthy cognitive and affective functioning 1 - remembering positive AMs is associated with increased personal well-being and self-esteem 2, whereas remembering and ruminating on negative AMs may lead to affective disorders 3. Although significant progress has been made in understanding the brain mechanisms underlying AM retrieval in general (reviewed in 4, 5), less is known about the effect of emotion on the subjective re-experience of AMs and the associated neural correlates. This is in part due to the fact that, unlike the investigations of the emotion effect on memory for laboratory-based microevents (reviewed in 6, 7-9), often times AM studies do not have a clear focus on the emotional aspects of remembering personal events (but see 10). Here, we present a protocol that allows investigation of the neural correlates of recollecting emotional AMs using functional magnetic resonance imaging (fMRI). Cues for these memories are collected prior to scanning by means of an autobiographical memory questionnaire (AMQ), therefore allowing for proper selection of emotional AMs based on their phenomenological properties (i.e., intensity, vividness, personal significance). This protocol can be used in healthy and clinical populations alike.

We present a protocol that allows investigation of the neural correlates of recollecting emotional autobiographical memories, using functional magnetic resonance imaging. This protocol can be used with both healthy and clinical participants.

Brain Imaging Untersuchung der neuronalen Korrelate der emotionalen Autobiographische Erinnerung

Recollection of emotional autobiographical memories (AMs) is important to healthy cognitive and affective functioning 1 - remembering positive AMs is ...

Brain Imaging Investigation of the Neural Correlates of Emotion Regulation

The ability to control/regulate emotions is an important coping mechanism in the face of emotionally stressful situations. Although significant progress has been made in understanding conscious/deliberate emotion regulation (ER), less is known about non-conscious/automatic ER and the associated neural correlates. This is in part due to the problems inherent in the unitary concepts of automatic and conscious processing1. Here, we present a protocol that allows investigation of the neural correlates of both deliberate and automatic ER using functional magnetic resonance imaging (fMRI). This protocol allows new avenues of inquiry into various aspects of ER. For instance, the experimental design allows manipulation of the goal to regulate emotion (conscious vs. non-conscious), as well as the intensity of the emotional challenge (high vs. low). Moreover, it allows investigation of both immediate (emotion perception) and long-term effects (emotional memory) of ER strategies on emotion processing. Therefore, this protocol may contribute to better understanding of the neural mechanisms of emotion regulation in healthy behaviour, and to gaining insight into possible causes of deficits in depression and anxiety disorders in which emotion dysregulation is often among the core debilitating features.

We present a protocol that allows investigation of the neural correlates of deliberate and automatic emotion regulation, using functional magnetic resonance imaging. This protocol can be used in healthy participants, both young and older, as well as in clinical patients.

Brain Imaging Untersuchung der neuronalen Korrelate der Emotionsregulation

The ability to control/regulate emotions is an important coping mechanism in the face of emotionally stressful situations. Although significant progress ...

Brain Imaging Investigation of the Memory-Enhancing Effect of Emotion

Emotional events tend to be better remembered than non-emotional events1,2. One goal of cognitive and affective neuroscientists is 
to understand the neural mechanisms underlying this enhancing effect of emotion on memory. A method that has proven particularly influential in the 
investigation of the memory-enhancing effect of emotion is the so-called subsequent memory paradigm (SMP). This method was originally used to investigate the 
neural correlates of non-emotional memories3, and more recently we and others also applied it successfully to studies of emotional memory (reviewed in4, 5-7). 
Here, we describe a protocol that allows investigation of the neural correlates of the memory-enhancing effect of emotion using the SMP in conjunction with 
event-related functional magnetic resonance imaging (fMRI). An important feature of the SMP is that it allows separation of brain activity specifically 
associated with memory from more general activity associated with perception. Moreover, in the context of investigating the impact of emotional stimuli, 
SMP allows identification of brain regions whose activity is susceptible to emotional modulation of both general/perceptual and memory-specific processing. 
This protocol can be used in healthy subjects8-15, as well as in clinical patients where there are alterations in the neural correlates of emotion perception 
and biases in remembering emotional events, such as those suffering from depression and post-traumatic stress disorder (PTSD)16, 17.

We present a protocol that uses functional magnetic resonance imaging to investigate the neural correlates of the memory-enhancing effect of emotion. This protocol allows identification of brain activity specifically linked to memory-related processing, contrary to more general perceptual processing, and can be used with healthy and clinical populations.

Brain Imaging Untersuchung der Memory-Effekt der Emotion

Emotional events tend to be better remembered than non-emotional events1,2. One goal of cognitive and affective neuroscientists is 
to understand the ...

Brain Imaging Investigation of the Impairing Effect of Emotion on Cognition

Emotions can impact cognition by exerting both enhancing (e.g., better memory for emotional events) and impairing (e.g., increased emotional distractibility) effects (reviewed in 1). Complementing our recent protocol 2 describing a method that allows investigation of the neural correlates of the memory-enhancing effect of emotion (see also 1, 3-5), here we present a protocol that allows investigation of the neural correlates of the detrimental impact of emotion on cognition. The main feature of this method is that it allows identification of reciprocal modulations between activity in a ventral neural system, involved in 'hot' emotion processing (HotEmo system), and a dorsal system, involved in higher-level 'cold' cognitive/executive processing (ColdEx system), which are linked to cognitive performance and to individual variations in behavior (reviewed in 1). Since its initial introduction 6, this design has proven particularly versatile and influential in the elucidation of various aspects concerning the neural correlates of the detrimental impact of emotional distraction on cognition, with a focus on working memory (WM), and of coping with such distraction 7,11, in both healthy 8-11 and clinical participants 12-14.

We present a protocol that allows investigation of the neural mechanisms mediating the detrimental impact of emotion on cognition, using functional magnetic resonance imaging. This protocol can be used with both healthy and clinical participants.

Brain Imaging Untersuchung der beeinträchtigende Wirkung von Emotion auf Kognition

Emotions can impact cognition by exerting both enhancing (e.g., better memory for emotional events) and impairing (e.g., increased emotional ...

Co-analysis of Brain Structure and Function using fMRI and Diffusion-weighted Imaging

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when studying the brain, as the functional role that a brain area fulfills may be largely defined by its connections to other brain areas. In this report, we describe a novel, non-invasive approach for relating brain structure and function using magnetic resonance imaging (MRI). This approach, a combination of structural imaging of long-range fiber connections and functional imaging data, is illustrated in two distinct cognitive domains, visual attention and face perception. Structural imaging is performed with diffusion-weighted imaging (DWI) and fiber tractography, which track the diffusion of water molecules along white-matter fiber tracts in the brain (Figure 1). By visualizing these fiber tracts, we are able to investigate the long-range connective architecture of the brain. The results compare favorably with one of the most widely-used techniques in DWI, diffusion tensor imaging (DTI). DTI is unable to resolve complex configurations of fiber tracts, limiting its utility for constructing detailed, anatomically-informed models of brain function. In contrast, our analyses reproduce known neuroanatomy with precision and accuracy. This advantage is partly due to data acquisition procedures: while many DTI protocols measure diffusion in a small number of directions (e.g., 6 or 12), we employ a diffusion spectrum imaging (DSI)1, 2 protocol which assesses diffusion in 257 directions and at a range of magnetic gradient strengths. Moreover, DSI data allow us to use more sophisticated methods for reconstructing acquired data. In two experiments (visual attention and face perception), tractography reveals that co-active areas of the human brain are anatomically connected, supporting extant hypotheses that they form functional networks. DWI allows us to create a "circuit diagram" and reproduce it on an individual-subject basis, for the purpose of monitoring task-relevant brain activity in networks of interest.

We describe a novel approach for simultaneous analysis of brain function and structure using magnetic resonance imaging (MRI). We assess brain structure with high-resolution diffusion-weighted imaging and white-matter fiber tractography. Unlike standard structural MRI, these techniques allow us to directly relate anatomical connectivity to functional properties of brain networks.

Co-Analyse von Hirnstruktur und-funktion mittels fMRT und Diffusionsgewichtete Imaging

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when ...

Peering into the Dynamics of Social Interactions: Measuring Play Fighting in Rats

Play fighting in the rat involves attack and defense of the nape of the neck, which if contacted, is gently nuzzled with the snout. Because the movements of one animal are countered by the actions of its partner, play fighting is a complex, dynamic interaction. This dynamic complexity raises methodological problems about what to score for experimental studies. We present a scoring schema that is sensitive to the correlated nature of the actions performed. The frequency of play fighting can be measured by counting the number of playful nape attacks occurring per unit time. However, playful defense, as it can only occur in response to attack, is necessarily a contingent measure that is best measured as a percentage (#attacks defended/total # attacks X 100%). How a particular attack is defended against can involve one of several tactics, and these are contingent on defense having taken place; consequently, the type of defense is also best expressed contingently as a percentage. Two experiments illustrate how these measurements can be used to detect the effect of brain damage on play fighting even when there is no effect on overall playfulness. That is, the schema presented here is designed to detect and evaluate changes in the content of play following an experimental treatment.

Play fighting in the rat involves attack and defense of the nape of the neck, which if contacted, is gently nuzzled with the snout. Because the movements of one animal are countered by the actions of its partner, play fighting is a complex, dynamic interaction. This dynamic complexity raises methodological problems about what to score for experimental studies. We present a scoring schema that is sensitive to the correlated nature of the actions performed. Two experiments illustrate how these measurements can be used to detect the effect of brain damage on play fighting even when there is no effect on overall playfulness. That is, the schema presented here is designed to detect and evaluate changes in the content of play following an experimental treatment.

Ein Blick in die Dynamik der sozialen Interaktionen: Mess-Play-Kampf in Ratten

Play fighting in the rat involves attack and defense of the nape of the neck, which if contacted, is gently nuzzled with the snout. Because the movements ...

A Computer-assisted Multi-electrode Patch-clamp System

The patch-clamp technique is today the most well-established method for recording electrical activity from individual neurons or their subcellular compartments. Nevertheless, achieving stable recordings, even from individual cells, remains a time-consuming procedure of considerable complexity. Automation of many steps in conjunction with efficient information display can greatly assist experimentalists in performing a larger number of recordings with greater reliability and in less time. In order to achieve large-scale recordings we concluded the most efficient approach is not to fully automatize the process but to simplify the experimental steps and reduce the chances of human error while efficiently incorporating the experimenter's experience and visual feedback. With these goals in mind we developed a computer-assisted system which centralizes all the controls necessary for a multi-electrode patch-clamp experiment in a single interface, a commercially available wireless gamepad, while displaying experiment related information and guidance cues on the computer screen. Here we describe the different components of the system which allowed us to reduce the time required for achieving the recording configuration and substantially increase the chances of successfully recording large numbers of neurons simultaneously.

Multi-electrode patch-clamp recordings constitute a complex task. Here we show how, by automating of many of the experimental steps, it is possible to accelerate the process leading to qualitative improvement in performance and number of recordings.

Eine EDV-gestützte Multi-Elektroden-Patch-Clamp-System

The patch-clamp technique is today the most  well-established method for recording electrical activity from individual  neurons or their subcellular ...

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

The mammalian brain exhibits marked symmetry across the sagittal plane. However, detailed description of neural dynamics in symmetric brain regions in adult mammalian animals remains elusive. In this study, we describe an experimental procedure for measuring calcium dynamics through dual optical windows above bilateral primary somatosensory corticies (S1) in Thy1-GCaMP6s transgenic mice using 2-photon (2P) microscopy. This method enables recordings and quantifications of neural activity in bilateral mouse brain regions one at a time in the same experiment for a prolonged period in vivo. Key aspects of this method, which can be completed within an hour, include minimally invasive surgery procedures for creating dual optical windows, and the use of 2P imaging. Although we only demonstrate the technique in the S1 area, the method can be applied to other regions of the living brain facilitating the elucidation of structural and functional complexities of brain neural networks.

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

We describe an experimental procedure for measuring neuronal activity through dual optical windows above bilateral primary somatosensory corticies (S1) in Thy1-GCaMP6s transgenic mice using 2-photon (2P) microscopy in vivo.

Neuronalen Aktivität im primären somatosensorischen Cortex mit Thy1Imaging-GCaMP6s transgene Mäuse

The mammalian brain exhibits marked symmetry across the sagittal plane. However, detailed description of neural dynamics in symmetric brain regions in ...

Real-time Video Projection in an MRI for Characterization of Neural Correlates Associated with Mirror Therapy for Phantom Limb Pain

Mirror therapy (MT) has been proposed as an effective rehabilitative strategy to alleviate pain symptoms in amputees with phantom limb pain (PLP). However, establishing the neural correlates associated with MT therapy have been challenging given that it is difficult to administer the therapy effectively within a magnetic resonance imaging (MRI) scanner environment. To characterize the functional organization of cortical regions associated with this rehabilitative strategy, we have developed a combined behavioral and functional neuroimaging protocol that can be applied in participants with a leg amputation. This novel approach allows participants to undergo MT within the MRI scanner environment by viewing real-time video images captured by a camera. The images are viewed by the participant through a system of mirrors and a monitor that the participant views while lying on the scanner bed. In this manner, functional changes in cortical areas of interest (e.g., sensorimotor cortex) can be characterized in response to the direct application of MT.

We present a novel combined behavioral and neuroimaging protocol employing real-time video projection for the purpose of characterizing the neural correlates associated with mirror therapy within the magnetic resonance imaging scanner environment in leg amputee subjects with phantom limb pain.