Imaging cerebrale Indagine di compromettere l'effetto delle emozioni sulla cognizione

Riepilogo

Vi presentiamo un protocollo che permette di indagine dei meccanismi neurali che mediano l'impatto negativo delle emozioni sulla cognizione, utilizzando la risonanza magnetica funzionale. Questo protocollo può essere utilizzato con i partecipanti sani e clinica.

Abstract

Le emozioni possono influenzare la cognizione, esercitando sia migliorando (per esempio, meglio la memoria per gli eventi emozionali) e compromettendo (ad esempio, aumento della distrazione emotiva) effetti (recensione a ^1). Completando la nostra recente protocollo ² che descrive un metodo che permette di indagine dei correlati neurali della memoria effetto di intensificazione delle emozioni (vedi anche ^{1, 3-5),} qui vi presentiamo un protocollo che permette di indagine dei correlati neurali della impatto negativo di emozioni sulla cognizione. La caratteristica principale di questo metodo è che permette l'identificazione di modulazioni reciproca tra l'attività in un sistema neurale ventrale, coinvolto nella 'calda' emozione di elaborazione (HotEmo sistema), e un sistema dorsale, coinvolto nella 'freddo' di più alto livello cognitivo / esecutivo elaborazione (ColdEx sistema), che sono legati alla performance cognitive e alle variazioni individuali nel comportamento (recensione a ^1). Fin dalla sua introdu inizialection ^6, questo progetto si è dimostrato particolarmente versatile e influente nella delucidazione dei vari aspetti concernenti i correlati neurali della impatto negativo di distrazione emotivo sulla cognizione, con particolare attenzione alla memoria di lavoro (WM), e di far fronte a tale distrazione ^7,11 , sia in buona salute ^8-11 e clinica dei partecipanti ^12-14.

Protocollo

I. Progettazione attività, stimoli e protocollo sperimentale

1. Il compito fondamentale di questo protocollo è una risposta ritardata compito WM, dove vengono presentati nuovi distrattori emotivo e neutro task-irrilevante durante l'intervallo di ritardo tra il memorandum e le sonde (vedi Figura 1 Schema per illustrare il compito originale). Eventi relativi dati fMRI sono registrati mentre i partecipanti eseguire questa operazione. Strapazzate versioni del distrattori reale può anche essere utilizzato come controllo percettivo, che hanno identiche proprietà di base (ad esempio, la frequenza spaziale e luminanza).

Figura 1. Schema generale della risposta ritardata compito di memoria di lavoro con Distraction (da ^6, con il permesso). Tre facce sono utilizzati nel memorandum al fine di impegnare fortemente il sistema dorsale esecutivo, e coppie di distrattori romanzo vengono utilizzati per aumentare la IMPACt di distrazione emotiva sulle prestazioni WM e l'attività cerebrale. L'impatto di distrattori emotiva può essere aumentato anche presentando le immagini a colori (non mostrato), e con l'associazione distrattori con simili contenuti emotivi e semantico. In questo contesto, particolare attenzione deve essere rivolta alla partita anche immagini emozionali e neutrale proprietà di base, come la luminosità e la frequenza spaziale ^15, per evitare di introdurre confonde possibile. I partecipanti sono incaricati di mantenere la loro attenzione sul compito WM mentre ancora elaborando i distrattori, e di rendere risposte rapide e precise alle sonde premendo un pulsante di risposta (1 = Vecchia, 2 = Nuovo). Per la presentazione dello stimolo, abbiamo usato CIGAL ( http://www.nitrc.org/projects/cigal/ ). Il memorandum e sonde possono essere presentate a colori o in bianco e nero.

2. Si consiglia che il sesso dei volti nel memorandum ha proporzioni equilibrate dei maschi (50%) ed females (50%). Analoga proporzione equilibrata è consigliato anche per il Vecchio (50%) e New (50%) sonde. La difficoltà del compito WM può essere variata cambiando queste proporzioni e / o variando altri fattori - ad esempio, la somiglianza dei tratti del viso tra i visi da memorandum stesso e la loro somiglianza con le sonde, e / o manipolando la presenza / assenza di olio extra-facciale funzioni del memorandum (si veda anche il film). Oltre alle facce, altri stimoli può essere utilizzato anche come memorandum e sonde ^9.
3. Si raccomanda che le sperimentazioni 30-40 per condizione ^{6, 11} da utilizzare con questo disegno, anche se data la sua stabilità come un "ritmo lento" segnale fMRI struttura robusta può essere ottenuto anche con un minor numero di prove (vedi Materiali Supplementari da ^6). Questo permette la raccolta di dati fMRI in ~ 1,5-2 ore., Che è possibile utilizzare nei partecipanti sani e clinica. Nonostante il suo leggero svantaggio a causa del numero relativamente basso di proveche possono essere coinvolti rispetto al "veloce" disegni, questo disegno ha il vantaggio di ottenere più stabile singolo trial segnale fMRI e una migliore separazione del segnale associato con prove individuali e gli stimoli all'interno di trial / fasi, che sono anche funzionali vantaggiosi per analisi di connettività.
4. Variazione di tipo distrattori contribuisce anche alla versatilità di questo progetto, adattandolo in base agli obiettivi delle indagini e delle popolazioni mirate. Distrattori emotivo e neutrale nel progetto originale ⁶ sono stati selezionati dal Sistema Internazionale Affective Picture ^16, ma effetti simili si possono ottenere con altri stimoli nuovi che sono efficaci come distrattori ^12, e / o con manipolazioni che aumentano la sensibilità del compito in WM rilevare le differenze comportamentali (ad esempio, valutando anche la fiducia dei partecipanti 'nelle loro risposte) ^11.
5. Per esempio, in un recente studio del dopoguerra veterans con o senza disturbo post-traumatico da stress (PTSD) ^12, le immagini emozionali IAPS indurre generale emozioni negative sono state sostituite con immagini legati al combattimento. Queste immagini ci si aspettava di indurre emozioni che sono più specificamente legate al combattimento relativi traumi, e quindi essere distrattori più efficace nel combattimento esposti coorti, in particolare nel gruppo di PTSD. Inoltre, gli stimoli che inducono specifiche emozioni negative (per esempio, ansia) o stimoli emotivamente positiva può essere utilizzato anche come distrattori. Per esempio, la visualizzazione di volti espressioni paura può indurre ansia sociale, e quindi essere efficace nelle indagini l'impatto transitorio ansiogeno distrazione su WM ^11. Inoltre, effetti simili possono essere trovati con distrattori positivo ^17.
6. Infine, in combinazione con altre misure (ad esempio, comportamentali e di personalità correlati) questo paradigma può essere utilizzato anche per indagare le relazioni tra attività cerebrale e differenze individuali ze nei vari aspetti che influenzano le performance cognitive in questo compito ^{8, 10, 11.}

II. Preparazione del soggetto per la scansione

Tutti i partecipanti devono fornire consenso informato scritto prima di eseguire il protocollo sperimentale, che dovrebbe essere approvata da un Consiglio di etica.

Prima di entrare nella stanza di scansione

1. Il giorno della scansione, stato attuale affettivo partecipante è valutato, per controllare l'effetto dello stato d'animo il compito WM con distrazione. In concomitanza con le valutazioni post-scansione, queste prime valutazioni possono essere anche usati per lo screening per i cambiamenti di umore a seguito della partecipato allo studio ^11.
2. Prima della scansione, il partecipante è informato nel dettaglio delle procedure di scansione, ed è dato istruzioni specifiche per il compito comportamentale. Il partecipante completa anche una breve sessione di pratica per familiarizzare con il compito.

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3. Il partecipante si trova in posizione supina sul letto di scansione, con imbottitura supplementare per la testa, per garantire il massimo comfort durante la scansione e ridurre al minimo movimento. Per ridurre ulteriormente movimento della testa, il non-adesivo lato di una lunghezza di nastro può essere avvolto intorno alla leggera sulla fronte del soggetto. I soggetti sono fornite protezioni per le orecchie e cuffie di isolamento per comunicare con lo sperimentatore durante la risonanza magnetica.
4. La mano destra del soggetto è posizionato comodamente sulla casella di risposta. Prima di iniziare la raccolta dei dati, è fondamentale assicurarsi che i pulsanti di risposta funzionare correttamente e che il soggetto può vedere la proiezione su schermo in modo chiaro per la presentazione dello stimolo. Un pulsante di arresto d'emergenza è anche collocato nelle vicinanze, in modo che il soggetto può indicare ogni urgente necessità di fermare lo scanner.

Dopo la sessione di scansione

5. Ulteriori compiti possono essere utilizzati per ulteriori VALUTAZIONE DI comportamentalits - ad esempio, per determinare la sensibilità dei partecipanti 'alla distrattori, per valutazione della valenza emotiva / intensità di distrattori e / o la distraibilità soggettivamente percepita dei distrattori. Queste valutazioni possono essere utilizzate per garantire che la percezione soggettiva degli stimoli emotivi utilizzate durante la scansione replica effetti precedenti dimostrato in letteratura, e le differenze individuali nel rating può essere utilizzato per studiare la loro influenza sui meccanismi neurali che mediano l'effetto negativo delle emozioni sulla cognizione ^{6 , 8.}
6. Valutazioni di tratti di personalità (ad esempio, ansia di tratto, la reattività emotiva) può essere effettuata anche dopo la scansione di risonanza magnetica, se non eseguite prima della scansione ^11.

III. Registrazione dei dati e analisi

Parametri di scansione

Nello studio originale ^6, abbiamo raccolto i dati utilizzando una risonanza magnetica di Tesla 4 General Electric per registrazioni scanner MRI, ma per i più recle diverse versioni del compito che ci sono anche riusciti a raccogliere i dati con una risonanza magnetica 1,5 T scanner ^11. Nel 4T scanner, serie di 30 fette funzionale (voxel size = 4 x 4 x 4 mm) sono stati acquisiti assialmente utilizzando un processo inverso di spirale sequenza di impulsi (TR = 2000 ms, TE = 31 ms; campo di vista = 256 x 256 millimetri) , consentendo così una copertura completa del cervello. Allo stesso modo, nello scanner 1.5, serie di 28 fette funzionale (voxel size = 4 x 4 x 4 mm), sono stati acquisiti assiale utilizzando una sequenza di echoplanar (TR = 2000 ms, TE = 40 ms; campo di vista = 256 x 256 mm ). Immagini strutturali ad alta risoluzione sono stati anche acquisiti in orientamento assiale (in-plane risoluzione = 1 mm ^2; anatomo-funzionale = rapporto 4:1).

Analisi dei dati

Noi usiamo parametrico statistico Mapping (SPM: http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/ ) in combinazione con in-house strumenti basati su Matlab. Pre-trattamento comporta passaggi tipici: garanzia della qualità *, uno TRlignment, la correzione del movimento, co-registrazione, la normalizzazione, e levigante (con un 8 x 8 x 8 Kernel mm), la garanzia della qualità * di base coinvolti ispezione visiva dei dati, per individuare i movimenti lordo dei partecipanti e del movimento legati manufatti in dati, così come l'identificazione di volumi con picchi inusuali nel segnale MR. Individuale e di gruppo a livello di analisi statistiche implicano confronti di attività cerebrale a seconda del tipo distrattori (distrazione emotiva vs neutro). Inoltre, le correlazioni dei dati di imaging cerebrale con misure soggettivo o oggettivo di distraibilità (ps valutazioni, emotivo e distraibilità e le prestazioni della memoria di lavoro) ^6,8,11 e / o punteggi misure personalità indicizzazione (ad esempio, ansia di tratto) ¹¹ può anche essere eseguita, per studiare come l'attività cerebrale di co-varia con differenze individuali in tali misure. Le analisi in tutti i nostri studi che utilizzano questo protocollo sono tipicamente focalizzati su attività osservata durante l'intervallo di ritardo, when distrattori sono presentati, ma l'attività di tempo bloccato per altri eventi (ad esempio, sonde) possono essere esaminati.

IV. Rappresentante Risultati

Figura 2. Pattern opposto di attività nel cervello Sistemi ventrale vs dorsale in presenza di distrazione emotiva (da ^6, con il permesso). Distrattori emotiva prodotta attività rafforzata in ventrale regioni del cervello affettivo (macchie rosse), come la corteccia prefrontale ventro-laterale (VLPFC) e l'amigdala (non mostrato), mentre la produzione di attività diminuiti in regioni del cervello esecutivo dorsale (macchie blu), come la corteccia prefrontale dorsolaterale (dlPFC) e la corteccia parietale laterale (LPC). L'immagine centrale mostra le mappe di attivazione del contrasto diretto tra le più rispetto al minimo le condizioni di distrazione (ovvero, emotivo vs strapazzate), sovrapposto ad alta risoluzione del cervello visualizzate in una lateralevista l'emisfero destro. Le barre di colore orizzontale nella parte inferiore dell'immagine cervello indicano il gradiente di valori t delle mappe di attivazione. I grafici lineari mostrano l'andamento nel tempo di attività nel rappresentative regioni del cervello dorsale e ventrale (indicato da frecce colorate). Le caselle grigie rettangolari sopra la x-assi indicano l'inizio e la durata del memorandum, distrattori, e sonde, rispettivamente. FFG = fusiforme Gyrus.

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Discussione

Questo progetto sperimentale fornito la prova iniziale di brain imaging che l'effetto negativo di distrazione emotiva sui processi cognitivi in corso comporta modulazioni reciproche tra il sistema ventrale HotEmo neurale e il sistema dorsale ColdEx. Questo dorso-ventrale dissociazione era legato alla ridotta prestazione WM in presenza di distrazione emotiva ^6, è stato sistematicamente replicato in normali ^8-11, clinici ^12-14, e altre condizioni alterate, come la pr...

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