FD wurde von einem Young Investigator Award von der US National Alliance for Research on Schizophrenia and Depression und eine KPRF Award von dem Kanadischen Psychiatric Research Foundation unterstützt.

I. Aufgabe Design, Stimuli und experimentelles Protokoll <ol><li> Die grundlegende Aufgabe dieses Protokolls ist eine verzögerte Reaktion WM-Aufgabe, bei der neuen Aufgabe-irrelevant emotionalen und neutralen Distraktoren während der Verzögerungs-Intervall zwischen den Memoranden und Sonden (siehe Abbildung 1 für Diagramm, das die ursprüngliche Aufgabe) präsentiert werden. Event-Related fMRI-Daten werden aufgezeichnet, während die Teilnehmer diese Aufgabe durchzuführen. Scrambled Versionen der tatsächlichen Distraktoren kann auch als Wahrnehmungs-Kontrollen, die identisch grundlegende Eigenschaften (z. B. räumliche Frequenz und Luminanz) verwendet werden. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/2434/2434fig1.jpg" alt="Abbildung 1" /> Abbildung 1. Allgemeines Schema der Delayed-Response Arbeitsgedächtnisaufgabe mit Ablenkung (ab 6, mit Genehmigung). Drei Gesichter sind in den Aufzeichnungen verwendet, um stark engagieren dorsalen Executive-System, und Paare von Roman Distraktoren verwendet werden, um die IMPAC erhöhent emotionaler Ablenkung auf WM Leistungsfähigkeit und Aktivität des Gehirns. Die Auswirkungen der emotionalen Distraktoren können auch durch die Vorlage der Bilder in Farbe (nicht dargestellt), und durch Paarung Distraktoren mit ähnlichen emotionalen und semantischen Gehalt erhöht werden. In diesem Zusammenhang sollte vor allem darauf geachtet, auch passend emotionale und neutrale Bilder in grundlegenden Eigenschaften, wie z. B. Helligkeit und räumliche Frequenz 15, zu vermeiden, die Einführung möglichst verwechselt werden. Die Teilnehmer sind angehalten, ihren Fokus auf die WM Aufgabe erhalten, während noch die Verarbeitung der Distraktoren, und schnelle und präzise Antworten auf die Sonden machen, indem Sie eine Antwort-Taste (1 = Alt, 2 = Neu). Für Stimuluspräsentation verwendeten wir CIGAL ( <a href="http://www.nitrc.org/projects/cigal/">http://www.nitrc.org/projects/cigal/</a> ). Die Memoranden und Sonden können in Farbe oder schwarz-weiß dargestellt werden. <ol start="2"><li> Es wird empfohlen, dass das Geschlecht der Gesichter in den Memoranden ausgewogenen Proportionen von Männern (50%) und f hatemales (50%). Ähnliche ausgewogenes Verhältnis gilt auch für die Alten (50%) und New (50%) Sonden geraten. Z. B. die Ähnlichkeit der Gesichtszüge unter Gesichter aus demselben Memorandum und ihre Ähnlichkeit mit den Sonden und / oder durch die Manipulation der Anwesenheit / Abwesenheit - Die Schwierigkeit der WM Aufgabe kann durch die Änderung dieser Verhältnisse und / oder durch Variation anderer Faktoren variiert werden von extra-Gesichtszüge in die Memoranden (siehe auch den Film). Neben Gesichtern, können auch andere Reize auch als Memoranden und Sonden 9 verwendet werden. </li><li> Es wird empfohlen, dass 30-40 Versuche pro Bedingung 6, 11 mit diesem Design verwendet werden, obwohl aufgrund seiner Stabilität als &quot;langsamen&quot; Design robust fMRI-Signal kann auch mit weniger Versuchen erhalten werden (siehe Ergänzende Materialien aus 6). Dies ermöglicht Sammlung von fMRI-Daten in ~ 1,5-2 Stunden., Die möglich ist, sowohl bei gesunden und klinischen Teilnehmer bedienen ist. Trotz seiner geringen Nachteil aufgrund der relativ geringen Anzahl von Versuchendas kann im Vergleich zu &quot;schnelllebigen&quot;-Designs einbezogen werden, weist dieser Entwurf die Vorteile der Erlangung stabiler Single-Studie fMRI-Signal und eine bessere Trennung des Signals mit einzelnen Studien verbunden und innerhalb Studie Stimuli / Phasen, die auch für die funktionale Vorteil Konnektivität analysiert. </li><li> Variation der Distraktoren Typ trägt auch die Vielseitigkeit dieses Design, durch Anpassung entsprechend der Ziele der Untersuchungen und der Zielgruppen. Emotional und neutralen Distraktoren in der ursprünglichen Konstruktion 6 wurden von der International Affective Picture System 16 ausgewählt, aber ähnliche Effekte auch mit anderen neuen Reize, die wirksam sind als Distraktoren 12, und / oder mit Manipulationen, die die Empfindlichkeit der WM Aufgabe erhöht werden muss Erkennen Verhaltensunterschiede (zB indem zusätzlich das Vertrauen der Teilnehmer in ihren Reaktionen) 11. </li><li> Zum Beispiel in einer aktuellen Studie in der Nachkriegszeit habenterans mit oder ohne posttraumatische Belastungsstörung (PTBS) 12 wurden die emotionalen IAPS Bilder induzieren allgemeinen negativen Emotionen mit Kampf-bezogene Bilder ersetzt. Diese Bilder wurden erwartet, dass Emotionen, die speziell zur Bekämpfung von im Zusammenhang mit Traumata verbunden sind, und damit effektiver Distraktoren im Kampf ausgesetzt Kohorten, insbesondere in der PTSD-Gruppe sein zu induzieren. Darüber hinaus Reize, induzieren spezifische negative Emotionen (zB Angst) oder emotional positive Reize können auch als Distraktoren verwendet werden. Zum Beispiel steht die Anzeige ängstlich Ausdrücke konnten soziale Angst auslösen und damit wirksam sein bei der Untersuchung der Auswirkungen von transienten beunruhigenden Ablenkung auf WM 11. Auch können ähnliche Effekte mit positiven Distraktoren 17 gefunden werden. </li><li> Schließlich können in Verbindung mit anderen Maßnahmen (zB Verhaltens-und Persönlichkeits-bezogen) dieses Paradigma auch verwendet werden, zu untersuchen, Beziehungen zwischen Hirnaktivität und individuelle Unterschiede werden<html> Unterschiede in verschiedenen Aspekten, die kognitive Leistungsfähigkeit beeinflussen bei dieser Aufgabe 8, 10, 11. </li></ol> II. Vorbereitung der Betreff für die Scan Alle Teilnehmer sollten eine schriftliche Einverständniserklärung vor stellen der Ausführung des experimentellen Protokolls, das von einem Ethikrat genehmigt werden sollten. Vor dem Eintritt in die Scanning Zimmer <ol><li> Am Tag des Scannens, ist Teilnehmer der aktuellen affektiven Zustand beurteilt, um die Wirkung der Stimmung auf der WM Aufgabe mit Ablenkung zu kontrollieren. In Verbindung mit Post-Scan-Assessments können diese ersten Auswertungen auch Bildschirm für die Veränderungen in der Stimmung verwendet als Folge der Teilnahme an der Studie 11. </li><li> Vor der Prüfung wird der Teilnehmer ausführlich über die Scan-Verfahren informiert und erhält spezifische Anweisungen für das Verhalten Aufgabe. Der Teilnehmer vervollständigt auch eine kurze Trainingseinheit mit der Aufgabe vertraut zu machen. </li></ol>e_step &quot;&gt; Eingabe der Scan-Zimmer <ol start="3"><li> Der Teilnehmer befindet sich in Rückenlage auf dem Scan-Bett, mit zusätzlicher Polsterung für den Kopf, um Komfort während des Scans zu gewährleisten und zu minimieren Bewegung. Zur weiteren Minimierung Kopfbewegung kann der nicht-klebenden Seite mit einer Länge von Klebeband leicht rund um das Thema auf die Stirn gewickelt werden. Themen sind Gehörschutz 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. Vor Beginn der Datenerhebung ist es entscheidend, um sicherzustellen, dass die Antwort-Tasten richtig funktionieren und dass das Thema kann die Projektion deutlich sehen, für Stimulus-Präsentation. Ein Not-Aus-Taste ist ebenfalls in der Nähe, so platziert, dass das Subjekt keine dringende Notwendigkeit, um den Scanner Halts anzuzeigen. </li></ol> Im Anschluss an die Sitzung zum Scannen <ol start="5"><li> Zusätzliche Aufgaben können zur weiteren Verhaltens assessmen verwendet werdents - zB um festzustellen, Teilnehmer Sensibilität für die Distraktoren, indem man die emotionale Valenz / Intensität der Distraktoren und / oder die subjektiv wahrgenommenen Ablenkbarkeit der Distraktoren. Diese Bewertungen können verwendet werden, um die subjektive Wahrnehmung von emotionalen Reizen während des Scans verwendet sicherzustellen, werden repliziert bisherigen Effekte in der Literatur dargestellt und individuelle Unterschiede in den Bewertungen können verwendet werden, um deren Einfluss auf die neuronalen Mechanismen der Vermittlung der schädlichen Wirkung von Emotionen auf Kognition 6 untersucht werden , 8. </li><li> Assessments von Persönlichkeitsmerkmalen (zB Ängstlichkeit, emotionale Reaktivität) kann auch nach der MRT-Untersuchung durchgeführt werden, wenn nicht vor dem Scannen 11 durchgeführt. </li></ol> III. Datenerfassung und Analyse Scanparametern In der ursprünglichen Studie 6, sammelten wir MRT-Daten mit einem 4 Tesla General Electric-Scanner für MRI-Aufnahmen, sondern auch für die weitere recHNO-Versionen der Aufgabe waren wir auch erfolgreich im Sammeln MRT-Daten mit einem 1,5 T Scanner 11. In der 4T-Scanner-Serie von 30 funktionalen Schichten (Voxel size = 4 x 4 x 4 mm) erworben wurden axial mit einem Invers-Spiral-Puls-Sequenz (TR = 2000 ms, TE = 31 ms; Sichtfeld = 256 x 256mm) , so dass für das Gesamtjahr Gehirn Abdeckung. Ebenso in der 1,5-Scanner-Serie von 28 funktionalen Schichten (Voxel size = 4 x 4 x 4 mm), erworben wurden axial mit einem echoplanar Sequenz (TR = 2000 ms, TE = 40 ms; Sichtfeld = 256 x 256 mm ). Hochauflösende strukturelle Bilder wurden auch in axialer Ausrichtung erworben (in-plane-Auflösung = 1 mm 2; anatomisch-funktionalen Verhältnis = 4:1). Data Analysis Wir verwenden Statistische Parametric Mapping (SPM: <a href="http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/">http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/</a> ) in Kombination mit in-house Matlab-basierten Tools. Pre-Verarbeitung beinhaltet typische Schritte: Qualitätssicherung *, TR aersatz-, Bewegungs-Korrektur, Co-Registrierung, Normalisierung, und Glättung (mit einer 8 x 8 x 8 mm-Kernel), * grundlegende Qualitätssicherung beteiligt visuelle Inspektion der Daten auf grobe Bewegungen der Teilnehmer und Bewegung im Zusammenhang mit Artefakten in der Erkennung Daten, sowie die Identifizierung von Volumes mit ungewöhnlichen Spitzen in der MR-Signal. Individual-und Gruppen-Ebene statistische Analysen beinhalten Vergleiche der Hirnaktivität nach Distraktor Art (emotional vs neutral Ablenkung). Darüber hinaus Korrelationen der Bildgebung des Gehirns Daten mit subjektiven oder objektiven Maßnahmen der Ablenkbarkeit (zB emotionale und Ablenkbarkeit Bewertungen und Arbeitsspeicher Leistung) 6,8,11 und / oder Noten Indizierung Persönlichkeit Maßnahmen (zB Ängstlichkeit) 11 kann auch durchgeführt werden, zu untersuchen, wie die Gehirnaktivität Zusammenarbeit variiert mit individuellen Unterschieden in diese Maßnahmen. Die Analysen in allen unseren Studien mit diesem Protokoll haben in der Regel auf Aktivität während der Verzögerungs-Intervall, WHE beobachtet konzentriertn der Distraktoren präsentiert werden, aber die Aktivität auf andere Ereignisse zeitlich gesperrt (zB Sensoren) können ebenfalls untersucht werden. IV. Repräsentative Ergebnisse <img src="/files/ftp_upload/2434/2434fig2.jpg" alt="Abbildung 2" /> Abbildung 2. Gegenüber Aktivitätsmuster in der ventralen vs Dorsal-Brain-Systeme in Gegenwart von Emotional Distraction (ab 6, mit Genehmigung). Emotional Distraktoren produziert eine verstärkte Aktivität in ventralen affektive Hirnregionen (rote Flecken), wie der ventrolateralen präfrontalen Kortex (vlPFC) und Amygdala (nicht dargestellt), bei der Produktion verringerte Aktivität in dorsalen Executive Hirnregionen (blau Blobs), wie dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) und lateralen parietalen Kortex (LPC). Das zentrale Bild zeigt die Aktivierung Karten der direkten Kontrast zwischen den im Vergleich zu den am wenigsten störenden Bedingungen (dh, emotional vs Rührei), auf einem hochauflösenden Bild des Gehirns in eine seitliche angezeigt überlagertAnsicht der rechten Hemisphäre. Die Farbe horizontalen Balken an der Unterseite des Gehirns Bild zeigt die Steigung der t-Werte der Aktivierung Karten. Die Linie Diagramme zeigen den zeitlichen Verlauf der Aktivität in repräsentativen dorsalen und ventralen Hirnregionen (angezeigt durch farbkodierte Pfeile). Der graue rechteckige Kästchen oberhalb der x-Achse zeigt den Beginn und die Dauer der Memoranden, Distraktoren und Sonden, jeweils. FFG = Gyrus fusiformis.

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	<li>Dolcos, F., Iordan, A. D., Dolcos, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+correlates+of+emotion-cognition+interactions:+A+review+of+evidence+from+brain+imaging+investigations.">Neural correlates of emotion-cognition interactions: A review of evidence from brain imaging investigations.</a> J. Cogn. Psychol. 23, 669-694 (2011).</li><li>Shafer, A., Iordan, A., Cabeza, R., Dolcos, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+imaging+investigation+of+the+memory-enhancing+effect+of+emotion.">Brain imaging investigation of the memory-enhancing effect of emotion.</a> J. Vis. Exp. (51), (2011).</li><li>Dolcos, F., LaBar, K. S., Cabeza, R., Uttl, B., Ohta, N., Siegenthaler, A. 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Neurosci. 26, 2072-2079 (2006).</li><li>Dolcos, F., Kragel, P., Wang, L., McCarthy, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+the+inferior+frontal+cortex+in+coping+with+distracting+emotions.">Role of the inferior frontal cortex in coping with distracting emotions.</a> Neuroreport. 17, 1591-1594 (2006).</li><li>Dolcos, F., Diaz-Granados, P., Wang, L., McCarthy, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opposing+influences+of+emotional+and+non-emotional+distracters+upon+sustained+prefrontal+cortex+activity+during+a+delayed-response+working+memory+task.">Opposing influences of emotional and non-emotional distracters upon sustained prefrontal cortex activity during a delayed-response working memory task.</a> Neuropsychologia. 46, 326-335 (2008).</li><li>Anticevic, A., Repovs, G., Barch, D. 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A., Dolcos, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+trauma-related+distractors+on+neural+systems+for+working+memory+and+emotion+processing+in+posttraumatic+stress+disorder.">The role of trauma-related distractors on neural systems for working memory and emotion processing in posttraumatic stress disorder.</a> J. Psychiatr. Res. 43, 809-817 (2009).</li><li>Anticevic, A., Repovs, G., Corlett, P. R., Barch, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negative+and+nonemotional+interference+with+visual+working+memory+in+schizophrenia.">Negative and nonemotional interference with visual working memory in schizophrenia.</a> Biol. Psychiatry. 70, 1159-1168 (2011).</li><li>Diaz, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+emotional+distraction+on+verbal+working+memory:+An+fMRI+investigation+comparing+individuals+with+schizophrenia+and+healthy+adults.">The influence of emotional distraction on verbal working memory: An fMRI investigation comparing individuals with schizophrenia and healthy adults.</a> J. Psychiatr. Res. 45, 1184-1193 (2011).</li><li>Delplanque, S., N'Diaye, K., Scherer, K., Grandjean, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+frequencies+or+emotional+effects?+A+systematic+measure+of+spatial+frequencies+for+IAPS+pictures+by+a+discrete+wavelet+analysis.">Spatial frequencies or emotional effects? A systematic measure of spatial frequencies for IAPS pictures by a discrete wavelet analysis.</a> J. Neurosci. Methods. 165, 144-150 (2007).</li><li>Lang, P. J., Bradley, M. M., Cuthberg, B. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> NIMH Center for the Study of Emotion and Attention. , (1997).</li><li>Iordan, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+and+brain+imaging+investigation+of+the+impact+of+positive+and+negative+distraction+on+cognitive+performance.">Behavioral and brain imaging investigation of the impact of positive and negative distraction on cognitive performance.</a> , (2011).</li><li>Oei, N. 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A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serotonin+transporter+gene+polymorphisms+and+brain+function+during+emotional+distraction+from+cognitive+processing+in+posttraumatic+stress+disorder.">Serotonin transporter gene polymorphisms and brain function during emotional distraction from cognitive processing in posttraumatic stress disorder.</a> BMC Psychiatry. 11, (2011).</li></ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Das experimentelle Design zur Verfügung gestellt ersten bildgebenden Beweis, dass die schädliche Wirkung der emotionalen Ablenkung auf dem laufenden kognitive Prozesse gegenseitige Modulationen zwischen den HotEmo ventralen Nervensystem und die Coldex dorsalen System mit sich bringt. Dieser dorso-ventralen Dissoziation wurde zu einer Beeinträchtigung der WM Leistung in Gegenwart von emotionaler Ablenkung 6 verbunden, wurde systematisch in normalen 8-11, 12-14 klinischen replizi...

brain imaging investigation of the impairing effect of emotion on cognition

Emotionen können Erkenntnis durch Ausüben sowohl die Verbesserung (zB besseres Gedächtnis für emotional events) und Beeinträchtigung (z. B. erhöhte emotionale Ablenkbarkeit) Effekte (Übersicht in 1) Wirkung. Ergänzend zu unseren jüngsten Protokoll 2 beschreibt eine Methode, die Untersuchung der neuronalen Korrelate des Memory-Effekt der Emotion (siehe auch 1, 3-5), hier haben wir ein Protokoll, das Untersuchung der neuronalen Korrelate der nachteiligen Auswirkungen der gegenwärtigen erlaubt erlaubt Emotionen auf Kognition. Das wichtigste Merkmal dieser Methode ist, dass sie die Identifizierung der gegenseitigen Modulationen zwischen Aktivität in einer ventralen Nervensystem, in &quot;heiße&quot; Emotion-Verarbeitung (HotEmo System) und eine dorsale System beteiligt sind, in höheren Ebene &quot;kalten&quot; beteiligt ermöglicht kognitive / executive Verarbeitung (Coldex System), die kognitive Leistungsfähigkeit und individuelle Variationen im Verhalten (besprochen in 1) verbunden sind. Seit der ersten introduction 6 hat diesen Entwurf als besonders vielseitig und einflussreichsten in der Aufklärung der verschiedenen Aspekte der neuronalen Korrelate der nachteiligen Auswirkungen der emotionalen Ablenkung auf die Kognition, mit einem Fokus auf das Arbeitsgedächtnis (WM), und der Umgang mit solchen Ablenkung 7,11 , sowohl bei gesunden 8-11 und klinischen Teilnehmer 12-14.

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Brain Imaging Investigation of the Impairing Effect of Emotion on Cognition

Wir präsentieren ein Protokoll, das Untersuchung der neuronalen Mechanismen der Vermittlung der nachteiligen Auswirkungen von Emotionen auf Kognition, mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie ermöglicht. Dieses Protokoll kann sowohl mit gesunden und klinischen Teilnehmern verwendet werden.

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 ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

16.0K Aufrufe.  University of Alberta. Wir präsentieren ein Protokoll, das Untersuchung der neuronalen Mechanismen der Vermittlung der nachteiligen Auswirkungen von Emotionen auf Kognition, mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie ermöglicht. Dieses Protokoll kann sowohl mit gesunden und klinischen Teilnehmern verwendet werden.

Serie: Brain Imaging Investigation of the Impairing Effect of Emotion on Cognition

State-Dependency Effects on TMS:  A Look at Motive Phosphene Behavior

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability (either increasing or decreasing it) via the application of localized magnetic field pulses.1,2 Within the field of TMS, the term state dependency refers to the initial, baseline condition of the particular neural region targeted for stimulation. As can be inferred, the effects of TMS can (and do) vary according to this primary susceptibility and responsiveness of the targeted cortical area.3,4,5

In this experiment, we will examine this concept of state dependency through the elicitation and subjective experience of motive phosphenes. Phosphenes are visually perceived flashes of small lights triggered by electromagnetic pulses to the visual cortex. These small lights can assume varied characteristics depending upon which type of visual cortex is being stimulated. In this particular study, we will be targeting motive phosphenes as elicited through the stimulation of V1/V2 and the V5/MT+ complex visual regions.6

In this article, we examine the effects of visually relevant state dependency on TMS induced motive phosphenic presentations.

State-Dependency Auswirkungen auf TMS: Ein Blick auf Motive Phosphene Behavior

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate ...

Forschung

Neurowissenschaften

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

The ability to gauge social interactions is crucial in the assessment of others&#x2019; intentions. Factors such as facial expressions and body language affect our decisions in personal and professional life alike 1. These "friend or foe" judgements are often based on first impressions, which in turn may affect our decisions to "approach or avoid". Previous studies investigating the neural correlates of social cognition tended to use static facial stimuli 2. Here, we illustrate an experimental design in which whole-body animated characters were used in conjunction with functional magnetic resonance imaging (fMRI) recordings. Fifteen participants were presented with short movie-clips of guest-host interactions in a business setting, while fMRI data were recorded; at the end of each movie, participants also provided ratings of the host behaviour. This design mimics more closely real-life situations, and hence may contribute to better understanding of the neural mechanisms of social interactions in healthy behaviour, and to gaining insight into possible causes of deficits in social behaviour in such clinical conditions as social anxiety and autism 3.

This article demonstrates an experimental design in which whole-body animated characters are used in conjunction with functional magnetic resonance imaging (fMRI) to investigate the neural correlates of observing virtual social interactions.

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 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 ...

Enabling High Grayscale Resolution Displays and Accurate Response Time Measurements on Conventional Computers

Display systems based on conventional computer graphics cards are capable of generating images with 8-bit gray level resolution. However, most experiments in vision research require displays with more than 12 bits of luminance resolution. Several solutions are available. Bit++ 1 and DataPixx 2 use the Digital Visual Interface (DVI) output from graphics cards and high resolution (14 or 16-bit) digital-to-analog converters to drive analog display devices. The VideoSwitcher 3 described here combines analog video signals from the red and blue channels of graphics cards with different weights using a passive resister network 4 and an active circuit to deliver identical video signals to the three channels of color monitors. The method provides an inexpensive way to enable high-resolution monochromatic displays using conventional graphics cards and analog monitors. It can also provide trigger signals that can be used to mark stimulus onsets, making it easy to synchronize visual displays with physiological recordings or response time measurements.
Although computer keyboards and mice are frequently used in measuring response times (RT), the accuracy of these measurements is quite low. The RTbox is a specialized hardware and software solution for accurate RT measurements. Connected to the host computer through a USB connection, the driver of the RTbox is compatible with all conventional operating systems. It uses a microprocessor and high-resolution clock to record the identities and timing of button events, which are buffered until the host computer retrieves them. The recorded button events are not affected by potential timing uncertainties or biases associated with data transmission and processing in the host computer. The asynchronous storage greatly simplifies the design of user programs. Several methods are available to synchronize the clocks of the RTbox and the host computer. The RTbox can also receive external triggers and be used to measure RT with respect to external events. 
Both VideoSwitcher and RTbox are available for users to purchase. The relevant information and many demonstration programs can be found at <a href="http://lobes.usc.edu/">http://lobes.usc.edu/</a>.

Conventional computer hardware can not generate visual stimuli with sufficiently high grayscale resolution and measure response times with sufficient accuracy. We describe how to use the VideoSwitcher to produce high-resolution monochromatic displays, and the RTbox to measure response times with high accuracy on conventional computer hardware.

Enabling High Graustufen auflösende Displays und präzise Antwort Zeitmessungen auf herkömmlichen Computern

Display systems based on conventional computer graphics cards are capable of generating images with 8-bit gray level resolution. However, most experiments ...

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 ...

In Vivo Two-photon Imaging Of Experience-dependent Molecular Changes In Cortical Neurons

The brain's ability to change in response to experience is essential for healthy brain function, and abnormalities in this process contribute to a variety of brain disorders1,2. To better understand the mechanisms by which brain circuits react to an animal's experience requires the ability to monitor the experience-dependent molecular changes in a given set of neurons, over a prolonged period of time, in the live animal. While experience and associated neural activity is known to trigger gene expression changes in neurons1,2, most of the methods to detect such changes do not allow repeated observation of the same neurons over multiple days or do not have sufficient resolution to observe individual neurons3,4. Here, we describe a method that combines in vivo two-photon microscopy with a genetically encoded fluorescent reporter to track experience-dependent gene expression changes in individual cortical neurons over the course of day-to-day experience. 
One of the well-established experience-dependent genes is Activity-regulated cytoskeletal associated protein (Arc)5,6. The transcription of Arc is rapidly and highly induced by intensified neuronal activity3, and its protein product regulates the endocytosis of glutamate receptors and long-term synaptic plasticity7. The expression of Arc has been widely used as a molecular marker to map neuronal circuits involved in specific behaviors3. In most of those studies, Arc expression was detected by in situ hybridization or immunohistochemistry in fixed brain sections. Although those methods revealed that the expression of Arc was localized to a subset of excitatory neurons after behavioral experience, how the cellular patterns of Arc expression might change with multiple episodes of repeated or distinctive experiences over days was not investigated. 
In vivo two-photon microscopy offers a powerful way to examine experience-dependent cellular changes in the living brain8,9. To enable the examination of Arc expression in live neurons by two-photon microscopy, we previously generated a knock-in mouse line in which a GFP reporter is placed under the control of the endogenous Arc promoter10. This protocol describes the surgical preparations and imaging procedures for tracking experience-dependent Arc-GFP expression patterns in neuronal ensembles in the live animal. In this method, chronic cranial windows were first implanted in Arc-GFP mice over the cortical regions of interest. Those animals were then repeatedly imaged by two-photon microscopy after desired behavioral paradigms over the course of several days. This method may be generally applicable to animals carrying other fluorescent reporters of experience-dependent molecular changes4.

In Vivo Two-photon Imaging Of Experience-dependent Molecular Changes In Cortical Neurons

Experience-dependent molecular changes in neurons are essential for the brain's ability to adapt in response to behavioral challenges. An in vivo two-photon imaging method is described here that allows the tracking of such molecular changes in individual cortical neurons through genetically encoded reporters.

In Vivo Zwei-Photonen-Imaging Of Experience-abhängigen molekularen Veränderungen in kortikalen Neuronen

The brain's ability to change in response to experience is essential for healthy brain function, and abnormalities in this process contribute to a variety ...

A Dual Tracer PET-MRI Protocol for the Quantitative Measure of Regional Brain Energy Substrates Uptake in the Rat

We present a method for comparing the uptake of the brain&#39;s two key energy substrates: glucose and ketones (acetoacetate [AcAc] in this case) in the rat. The developed method is a small-animal positron emission tomography (PET) protocol, in which&#160;11C-AcAc and 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) are injected sequentially in each animal. This dual tracer PET acquisition is possible because of the short half-life of 11C (20.4 min). The rats also undergo a magnetic resonance imaging (MRI) acquisition seven days before the PET protocol. Prior to image analysis, PET and MRI images are coregistered to allow the measurement of regional cerebral uptake (cortex, hippocampus, striatum, and cerebellum). A quantitative measure of 11C-AcAc and 18F-FDG brain uptake (cerebral metabolic rate; &#956;mol/100 g/min) is determined by kinetic modeling using the image-derived input function (IDIF) method. Our new dual tracer PET protocol is robust and flexible; the two tracers used can be replaced by different radiotracers to evaluate other processes in the brain. Moreover, our protocol is applicable to the study of brain fuel supply in multiple conditions such as normal aging and neurodegenerative pathologies such as Alzheimer&#39;s and Parkinson&#39;s diseases.

Small-animal positron emission tomography enables the assessment of the brain&#39;s two main energy substrates:&#160;glucose and ketones. In the present method, 11C-acetoacetate and 18F-fluorodeoxyglucose are injected sequentially in each animal, and their uptake is measured quantitatively in specific brain regions determined from the magnetic resonance images.

We present a method for comparing the uptake of the brain&#39;s two key energy substrates: glucose and ketones (acetoacetate [AcAc] in this case) in the ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific frequency and in turn modulate ongoing cortical oscillatory activity. This neurotool allows the establishment of a causal link between endogenous oscillatory activity and behavior. Most of the tACS studies have shown online effects of tACS. However, little is known about the underlying action mechanisms of this technique because of the AC-induced artifacts on Electroencephalography (EEG) signals. Here we show a unique approach to investigate online physiological frequency-specific effects of tACS of the primary motor cortex (M1) by using single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) to probe cortical excitability changes. In our setup, the TMS coil is placed over the tACS electrode while Motor Evoked Potentials (MEPs) are collected to test the effects of the ongoing M1-tACS. So far, this approach has mainly been used to study the visual and motor systems. However, the current tACS-TMS setup can pave the way for future investigations of cognitive functions. Therefore, we provide a step-by-step manual and video guidelines for the procedure.

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) allows the modulation of cortical excitability in a frequency-specific fashion. Here we show a unique approach which combines online tACS with single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) in order to "probe" cortical excitability by means of Motor Evoked Potentials.

Effekte der transkraniellen Wechselstrom Stimulation auf Primärbewegungsrinde durch Online-kombinierter Ansatz mit Transcranial magnetische Anregung

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...