Sostegno fornito dalla University of Alabama a Birmingham Facoltà Programma di Sviluppo Grant.

<html> 1. Psicofisiologia Il Biopac Systems, sistema di monitoraggio fisiologico Inc. (vedi Tabella di attrezzature specifiche) non è standard attrezzature in strutture più immagini. Calendario 15-30 minuti prima dell&#39;arrivo dei partecipanti per impostare il monitoraggio fisiologico e altre apparecchiature descritte in questo protocollo (Figura 1). <ol><li> Collegare una sala di controllo operativo del computer AcqKnowledge (Biopac Systems, Inc.), software di monitoraggio fisiologico alla MP150 Biopac (MP150WSW) utilizzando un cavo crossover Ethernet standard (CBLETH2). </li><li> Collegare il Biopac isolata Digital Interface (STP100C) per una presentazione di controllo operativo sala computer (sistemi neurocomportamentali, Inc; Albany, CA) software utilizzando un DB25 M / F cavo a nastro. </li><li> Collegare il Biopac GSR amplificatore (EDA-100C-MRI) per l&#39;interferenza RF filtro (MRIRFIF) all&#39;interno della sala di controllo con un cavo schermato estensione (MECMRI-3). </li><li> Collegare il filtro interferenze RF (MRIRFIF) ad un cavo di estensione schermato (MECMRI-1) all&#39;interno della camera di scansione MRI. </li><li> Collegare il cavo schermato estensione per portare i cavi in ​​fibra di carbonio (LEAD 108) che si attaccano agli elettrodi Radio traslucido (EL508). Nota: La torsione del conduce in una spirale stretta riduce gli artefatti nei dati conduttanza della pelle che possono essere creati durante la scansione. </li><li> Collegare gli elettrodi Radio traslucido (EL508) alla falange distale del dito medio e l&#39;anulare della mano sinistra del partecipante. </li><li> A causa della natura di scansione attrezzature, risonanza magnetica temperatura ambiente della camera sono spesso al di sotto 21 ° C. Coprire il partecipante con una coperta per mantenere la temperatura a mano. </li></ol> 2. Le risposte comportamentali (joystick) <ol><li> Collegare una sala di controllo del computer del software operativo di presentazione (Sistemi neurocomportamentali, Inc; Albany, California) per il joystick Interface Unit fORP (disegni attuali, Inc, Philadelphia, PA) utilizzando un cavo mini-USB. </li><li> Collegare un cavo in fibra ottica per l&#39;unità di interfaccia fORP all&#39;interno della sala di controllo, quindi passare il cavo attraverso una guida d&#39;onda nella camera di risonanza magnetica. </li><li> Collegare il cavo in fibra ottica per la MR-compatibile joystick. </li><li> Ai partecipanti di posizionare il joystick in una posizione comoda e facilmente raggiungibile. </li></ol> 3. Presentazione stimolo <ol><li> Collegare una sala di controllo del computer software operativo Presentazione alla porte esterne VGA e audio del IFIS-SA (Invivo Corp., Orlando, FL) consolle di controllo camera (Figura 1). </li><li> Controllare le connessioni in fibra ottica tra la console sala di controllo IFIS e l&#39;interfaccia IFIS Unità periferica all&#39;interno della camera di risonanza magnetica, così come i collegamenti tra l&#39;Unità e la Peripheral Interface Audio / Visual Display Unit. </li><li> Posizionare l&#39;Audio / Visual Display Unit dietro la testa-coil in modo che il partecipante può visualizzare sul monitor attraverso uno specchio attaccato alla testa-coil. </li><li> Collegare cassa acustica interfaccia Audio / Visual Display Unit per cuffie stereo del sistema IFIS MR-compatibili che utilizzano tubi in vinile. </li><li> Calibrare il volume di stimoli uditivi utilizzando un fonometro di pressione. </li></ol> 4. Procedura sperimentale <ol><li> Informare i partecipanti che 2 toni saranno presentati più volte nel corso dello studio, e che il volume dei toni varia sopra e sotto la loro soglia percettiva (Figura 2). </li><li> I partecipanti diretti a spingere un pulsante sulla scatola joystick immediatamente dopo aver sentito sia il segnale, quindi di aggiornare le loro aspettative di ricevere l&#39;UCS muovendo il joystick per controllare la posizione di una barra di voto su una scala da 0 a 100 (Figura 3). </li><li> Istruire i partecipanti a valutare la loro aspettativa di UCS su una scala continua da 0 a 100. Informarli che i rating pari a 0 indicano che sono certo l&#39;UCS non saranno presentate, le valutazioni di 50 indicano che sono incerti se il sistema UCS sarà presentato, e le valutazioni di 100 indicano che sono certo l&#39;UCS saranno presentati. Ai partecipanti di utilizzare altri valori sulla scala per indicare aspettative intermedi. Poi, permettere ai partecipanti di praticare utilizzando il joystick per fare valutazioni. </li><li> Esporre i partecipanti ad una procedura di condizionamento differenziale paura con 2 toni (700 e 1300 Hz; durata 10s, 20s ITI) come stimolo condizionato (CS) e un forte rumore bianco (100dB, 500ms) come l&#39;UCS. </li><li> Presenti 60 studi del + CS (coterminating con l&#39;UCS) e 60 prove del CS-(presentata senza il UCS) in un ordine pseudo tali che non più di 2 studi dello stesso CS sono presentati consecutivamente. </li><li> Controbilanciare i toni che servono come il CS + e CS-tra i partecipanti. </li><li> Modulare il volume del CS + e CS-indipendente. Regolare il volume CS sul successivo processo con lo stesso CS. Diminuire il volume CS 5dB se pressione di un pulsante è fatto (cioè di un processo percepita). Aumentare il volume se 5dB pressione di un pulsante non è fatto (cioè a seguito di un processo impercettibile). </li></ol><html> ve_title &quot;&gt; 5. Procedura di scansione <ol><li> Standard di raccogliere immagini ad alta risoluzione strutturale pesate in T1 (ad esempio MPRAGE) che funga da riferimento per i dati anatomo funzionale. </li><li> Raccogliere fMRI BOLD del cervello durante tutta la procedura di condizionamento. Trentasei, 4mm fette spesse dovrebbe essere sufficiente a coprire il cervello con i parametri di imaging relativamente standard (ad esempio TR = 2000 ms, TE = 30ms, FOV = 24cm, matrice 64x64). Sincronizzare l&#39;acquisizione fMRI con presentazione dello stimolo utilizzando una scatola fMRI grilletto. </li></ol> 6. SCR acquisizione dati e analisi <ol><li> Esempio di conduttanza cutanea a 2.000 Hz utilizzando AcqKnowledge software e la MR-compatibile sistema di monitoraggio fisiologico Biopac descritto nella sezione 1. </li><li> Applicare un 1 Hz Infinite Impulse Response (IIR), filtro passa-basso digitale ai dati conduttanza della pelle per ridurre gli artefatti prodotti durante l&#39;imaging (vedi Figura 4). </li><li> Ricampionare i dati conduttanza cutanea a 250 Hz. </li><li> Calcolare SCR come la differenza di livello di conduttanza cutanea dall&#39;insorgenza risposta al picco di risposta. </li><li> Dati SCR può essere trasformato radice quadrata di normalizzare la distribuzione delle ampiezze di risposta prima dell&#39;analisi statistica. </li></ol> 7. UCS Aspettativa di Acquisizione Dati e analisi <ol><li> Campione (40 Hz) e registrare i dati aspettativa UCS utilizzando il software di presentazione. </li><li> Calcolare l&#39;aspettativa di UCS come media (campione 1s) risposta durante l&#39;ultimo secondo di presentazione CS. </li></ol> 8. Risonanza magnetica funzionale l&#39;acquisizione dei dati e analisi <ol><li> Pre-elaborazione di serie completa dei dati di imaging cerebrale (ad esempio fetta di correzione tempi, registrazione delle immagini, smoothing spaziale) utilizzando un pacchetto di analisi funzionale software di imaging (ad esempio AFNI 18). </li><li> Creare fastidio standard (ad esempio il movimento) e di stimolo a base di regressori per prove percepiti e non percepiti del CS + e CS-, così come l&#39;UCS. </li><li> Creare una risposta basata motore della forma d&#39;onda di riferimento per servire come regressore fastidio per tenere conto di attività motoria legati alle risposte pressione del pulsante. <ol class="lalpha"><li> Creare una funzione bastone che codifica per i tempi di risposta premere il pulsante. </li><li> Condensa la funzione premere il pulsante bastone con la funzione canonica risposta emodinamica (HRF). </li></ol></li><li> Crea risposta basata motore della forma d&#39;onda di riferimento per servire come regressore fastidio per tenere conto di attività motoria legati alle risposte joystick. <ol class="lalpha"><li> Creare una funzione bastone che codifica per la tempistica delle variazioni di pendenza (pendenza es. valore assoluto&gt; 10) dei rating aspettativa di UCS. </li><li> Condensa la pendenza funzione joystick rimanere con il HRF canonica. </li></ol></li><li> Eseguire le analisi di primo livello con tutti i regressori stimolo-based e fastidio. </li><li> Eseguire un secondo livello, misure ripetute ANOVA per identificare regioni in cui l&#39;attivazione mostra un effetto principale del CS tipo, un effetto principale della percezione, o di un tipo di percezione CS X interazione. </li></ol> 9. Rappresentante dei risultati: La metodologia qui presentata in genere si traduce in valutazioni relativamente alta aspettativa di UCS durante percepito CS + prove e le valutazioni basse durante percepito CS-trial (Figura 5) 10,15,19. Tali risultati indicano partecipanti sono consapevoli di CS-UCS contingenze. Sulle prove inosservato, l&#39;aspettativa di rating UCS di solito restano invariate rispetto pre-CS rating. Aspettative UCS su questi inosservata CS + e CS-prove in genere rientrano vicino 50 partecipanti indicando è certi che l&#39;UCS sarà presentato 10,15,19 (Figura 5). Questa incapacità di produrre differenziali voti aspettativa di UCS al inosservati CS + e CS-indica che i partecipanti non sono in grado di esprimere la loro consapevolezza di contingenza sulle sperimentazioni condizionata inosservati (Figura 6). Al contrario, l&#39;apprendimento modifiche relative a SCR sono stati osservati durante gli studi sia condizionata percepiti e non percepiti 10,15,19. In particolare, SCR erano più grandi al percepita CS + rispetto al percepito CS-. Allo stesso modo, grandi SCR sono stati dimostrati durante inosservati CS + di quanto non percepito CS-trial 10,15,19 (Figura 6). Presi insieme, questi dati comportamentali e autonomiche dimostrare condizionamento alla paura con la consapevolezza di contingenza sulle sperimentazioni percepito e condizionamento alla paura, senza la consapevolezza di contingenza sulle sperimentazioni inosservato. La ricerca di imaging funzionale utilizzando questa metodologia ha dimostrato di apprendimento legate all&#39;attivazione dell&#39;ippocampo sul percepito, ma non inosservati prove condizionata 15 (Figura 7). Al contrario, differenziale l&#39;attività dell&#39;amigdala è stata osservata in entrambi gli studi condizionata percepiti e non percepiti 15. Questi risultati sono coerenti con la visione che l&#39;ippocampo supporta i processi legati alla consapevolezza di contingenza, mentre l&#39;amigdala supporta espressione CR con e senza consapevolezza. / &quot;Alt =&quot; 3083/3083fig1.jpg Figura 1 &quot;/&gt; Figura 1. Schema di attrezzature di base per la presentazione dello stimolo e monitoraggio risposta comportamentale / psicofisiologiche. Software di presentazione viene utilizzato per presentare stimoli audio-visivi e monitorare le valutazioni aspettativa UCS fatto muovendo un joystick con la mano destra. AcqKnowledge Biopac software e le attrezzature sono utilizzati per monitorare la conduttanza della pelle dalla mano sinistra. Solido (Biopac), singolo linee tratteggiate (IFIS Audio-Visual), e doppia tratteggiata (fibra ottica joystick) raffigurano i cavi per la presentazione stimolo distinte e sistemi di monitoraggio della risposta. Frecce nere indicano la direzione del flusso di informazioni. <img src="/files/ftp_upload/3083/3083fig2.jpg" alt="Figura 2"/> Figura 2. Stimoli condizionati. Presentare il CS + e CS-in un ordine pseudo tali che non più di 2 studi dello stesso CS sono presentati consecutivamente. Variare il volume del CS + e CS-indipendente. Se un CS è percepita (indicato da un pulsante), diminuire il volume CS 5dB sul processo successivo dello stesso CS. Se un CS è inosservato (indicato da non premere il pulsante), aumentare il volume CS 5db sul processo successivo con lo stesso CS. <img src="/files/ftp_upload/3083/3083fig3.jpg" alt="Figura 3"/> Figura 3. Scala aspettativa UCS valutazione. Istruire i partecipanti a valutare la loro aspettativa di presentazione UCS su una scala da 0 a 100. Valutazioni di 0 indicano certezza l&#39;UCS non saranno presentate, le valutazioni di 100 indicare certezza l&#39;UCS sarà presentato, e valutazioni di 50 riflettono l&#39;incertezza sul fatto che l&#39;UCS saranno presentati. Valutazioni intermedie deve essere usato per indicare gradazioni nella speranza di UCS. <img src="/files/ftp_upload/3083/3083fig4.jpg" alt="Figura 4"/> Figura 4. Confronto dei dati grezzi e filtrati pelle conduttanza. a) dati grezzi conduttanza cutanea raccolti durante fMRI. b) i dati di conduttanza della pelle dopo l&#39;applicazione di un filtro passa-1Hz IIR basso. <img src="/files/ftp_upload/3083/3083fig5.jpg" alt="Figura 5"/> Figura 5. Rating aspettativa di UCS. -I partecipanti genere segnalano alte aspettative UCS su percepita CS + prove e le aspettative basse sulla percezione CS-prove. Aspettative UCS su inosservata CS + e CS-prove non differiscono. <img src="/files/ftp_upload/3083/3083fig6.jpg" alt="Figura 6"/> Figura 6. Aspettativa di UCS e SCR. Le differenze nell&#39;aspettativa di UCS sono tipicamente osservati su percepita CS + e CS-prove che indicano i partecipanti sono consapevoli delle contingenze stimolo. Sulle prove inosservato, l&#39;aspettativa di rating UCS tipicamente non differiscono indicando i partecipanti sono in grado di esprimere la loro consapevolezza di contingenza. Al contrario, le differenze di SCR condizionata si osservano di solito su entrambi i processi di condizionamento percepiti e non percepiti. Questi risultati riflettono la paura appreso con espressione (cioè sulle sperimentazioni percepita) e senza (cioè sulle sperimentazioni non percepiti) la consapevolezza di contingenza. <img src="/files/ftp_upload/3083/3083fig7.jpg" alt="Figura 7"/> Figura 7. Risonanza magnetica funzionale l&#39;ippocampo e l&#39;amigdala. Le risposte dell&#39;ippocampo sono generalmente più grandi al + CS di CS-on percepito, ma non inosservati prove condizionata. Differenziale risposte amigdala si osservano di solito in entrambi gli studi condizionata percepiti e non percepiti. Questi risultati sono coerenti con la visione che l&#39;ippocampo supporta i processi legati alla consapevolezza di contingenza, mentre l&#39;amigdala supporta espressione paura con e senza consapevolezza.

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Nessun conflitto di interessi dichiarati.

La metodologia di condizionamento alla paura qui descritto fornisce un mezzo per indagare i meccanismi neurali dei processi paura consapevoli e inconsapevoli della memoria. Questo metodo sfrutta il monitoraggio simultaneo di dati comportamentali, autonomo e fMRI. Monitoraggio risposte comportamentali (ad esempio l&#39;aspettativa di UCS) e autonomo (cioè SCR) è un componente fondamentale di questo metodo. L&#39;aspettativa di UCS fornisce un mezzo per valutare la consapevolezza di contingenza, mentre SCR fornisce un i...

<table border="1"><tbody><tr><td> Attrezzatura </td><td> Azienda </td><td> Numero </td></tr><tr><td> Sistema Integrato di imaging funzionale (IFIS-SA) </td><td> Invivo Corp., Orlando, FL </td><td></td></tr><tr><td> Maestro unità di controllo (che si trova nella sala di controllo) Interfaccia unità periferica (che si trova nella camera di risonanza magnetica) Audio / Visual Display Unit (che si trova nella camera di risonanza magnetica), include: <ul><li> 6,4 &quot;(diagonale) LCD screen video <ul><li> 640 x 480 di risoluzione e campo di 15 ° di vista </li></ul></li><li> interfaccia di cassa acustica <ul><li> pneumatico offre un suono in stereo </li></ul></li><li> MR-compatibile cuffie stereo </li></ul></td><td></td><td></td></tr><tr><td> SISTEMA DI MONITORAGGIO FISIOLOGICA </td><td> Biopac Systems, Inc., Goleta, CA </td><td></td></tr><tr><td> Sistema di acquisizione dati e analisi per Windows (MP150) Isolato Digital Interface (interfaccia digitale) Risposta galvanica della pelle (GSR) Amplificatore MRI cavo / System Filter per impostare Trasduttore Amplificatore, comprende: <ul><li> Cavo di estensione RM (Camera di filtro) </li><li> Filtro di interferenza RF </li><li> Risonanza magnetica del cavo di estensione (amplificatore GSR per filtrare) </li></ul> Componenti aggiuntivi: DB25 M / F del cavo a nastro Elettrodi monouso radiotrasparente In fibra di carbonio porta </td><td></td><td valign="top"> MP150WSW STP100C EDA100C-MRI MECMRI-TRANS - MECMRI-1 - MRIRFIF - MECMRI-3 CBL110C EL508 LEAD108 </td></tr><tr><td> JOYSTICK </td><td> Design attuale, Inc., Philadelphia, PA </td><td></td></tr><tr><td> Legacy Joystick </td><td></td><td> HH-JOY-4 </td></tr><tr><td> Legacy fORP interfaccia </td><td></td><td> FIU-005 </td></tr></tbody></table>

investigating the neural mechanisms of aware and unaware fear memory with fmri

Condizionamento pavloviano la paura è spesso usato in combinazione con la risonanza magnetica funzionale (fMRI) negli esseri umani per studiare i substrati neurali di apprendimento associativo 1-5. In questi studi, è importante fornire la prova del comportamento di condizionamento per verificare che le differenze nell&#39;attività cerebrale di apprendimento sono legate e correlate con il comportamento umano. Studi condizionamento alla paura spesso monitorare le risposte autonomiche (es. risposta di conduttanza cutanea; SCR) come indice di apprendimento e memoria 6-8. Inoltre, altre misure comportamentali in grado di fornire preziose informazioni circa il processo di apprendimento e / o di altre funzioni cognitive che influenzano condizionata. Ad esempio, l&#39;impatto stimolo incondizionato (UCS) aspettative sono l&#39;espressione della risposta condizionata (CR) e la risposta incondizionata (UCR) è stato un argomento di interesse in diversi studi recenti 9-14. SCR e le misure di aspettativa di UCS sono state recentemente utilizzate in combinazione con la fMRI per studiare i substrati neurali di apprendimento paura consapevoli e inconsapevoli e processi di memoria 15. Anche se questi processi cognitivi possono essere valutate in una certa misura a seguito della sessione condizionata, post-condizionamento valutazioni non possono misurare le aspettative di uno studio-to-trial titolo e sono soggetti a interferenze e dimenticando, così come altri fattori che possono alterare i risultati 16,17 . Monitoraggio delle risposte autonomiche e comportamentali in contemporanea con fMRI fornisce un meccanismo attraverso il quale i substrati neurali che mediano le relazioni complesse tra processi cognitivi e le risposte comportamentali / autonomo può essere valutata. Tuttavia, il monitoraggio delle risposte autonomiche e comportamentali in ambiente MRI pone una serie di problemi pratici. In particolare, 1) dotazione di serie il controllo comportamentali e fisiologiche siano costruite con materiale ferroso che non può essere tranquillamente utilizzato in prossimità dello scanner MRI, 2) quando l&#39;apparecchio è collocato al di fuori della camera di risonanza magnetica, i cavi proiettando al soggetto può portare disturbi RF che produce artefatti nelle immagini cerebrali, 3) artefatti può essere prodotta entro il segnale di conduttanza cutanea passando gradienti durante la scansione, 4) il segnale fMRI prodotta dalle esigenze motore di risposte comportamentali può avere bisogno di essere distinti da attività relative ai processi cognitivi di interesse . Ognuno di questi problemi possono essere risolti con modifiche alla configurazione di apparecchiature di monitoraggio fisiologico e ulteriori procedure di analisi dei dati. Qui vi presentiamo una metodologia per monitorare simultaneamente le risposte autonomiche e comportamentali durante la fMRI, e dimostrare l&#39;uso di questi metodi per indagare i processi di memoria consapevole e inconsapevole durante il condizionamento alla paura.

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Investigating the Neural Mechanisms of Aware and Unaware Fear Memory with fMRI

Una metodologia per studiare i meccanismi neurali che supportano i processi di memoria consapevole e inconsapevole durante il condizionamento alla paura è descritto. Questo metodo controlla il livello di ossigeno nel sangue dipendente (BOLD), la risonanza magnetica funzionale, la risposta di conduttanza cutanea, e la speranza di stimolo incondizionato durante il condizionamento pavloviano paura per valutare i correlati neurali dei processi di memoria distinti.

Indagare i meccanismi neurali della memoria Paura Aware e inconsapevoli con fMRI

Pavlovian fear conditioning is often used in combination with functional magnetic resonance imaging (fMRI) in humans to investigate the neural substrates ...

investigating-neural-mechanisms-aware-unaware-fear-memory-with

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.8K Views.  University of Alabama at Birmingham. Una metodologia per studiare i meccanismi neurali che supportano i processi di memoria consapevole e inconsapevole durante il condizionamento alla paura è descritto. Questo metodo controlla il livello di ossigeno nel sangue dipendente (BOLD), la risonanza magnetica funzionale, la risposta di conduttanza cutanea, e la speranza di stimolo incondizionato durante il condizionamento pavloviano paura per valutare i correlati neurali dei processi di memoria distinti.

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How to Detect Amygdala Activity with Magnetoencephalography using Source Imaging

In trace fear conditioning a conditional stimulus (CS) predicts the occurrence of the unconditional stimulus (UCS), which is presented after a brief stimulus free period (trace interval)1. Because the CS and UCS do not co-occur temporally, the subject must maintain a representation of that CS during the trace interval. In humans, this type of learning requires awareness of the stimulus contingencies in order to bridge the trace interval2-4. However when a face is used as a CS, subjects can implicitly learn to fear the face even in the absence of explicit awareness*. This suggests that there may be additional neural mechanisms capable of maintaining certain types of "biologically-relevant" stimuli during a brief trace interval. Given that the amygdala is involved in trace conditioning, and is sensitive to faces, it is possible that this structure can maintain a representation of a face CS during a brief trace interval.
It is challenging to understand how the brain can associate an unperceived face with an aversive outcome, even though the two stimuli are separated in time. Furthermore investigations of this phenomenon are made difficult by two specific challenges. First, it is difficult to manipulate the subject's awareness of the visual stimuli. One common way to manipulate visual awareness is to use backward masking. In backward masking, a target stimulus is briefly presented (&lt; 30 msec) and immediately followed by a presentation of an overlapping masking stimulus5. The presentation of the mask renders the target invisible6-8. Second, masking requires very rapid and precise timing making it difficult to investigate neural responses evoked by masked stimuli using many common approaches. Blood-oxygenation level dependent (BOLD) responses resolve at a timescale too slow for this type of methodology, and real time recording techniques like electroencephalography (EEG) and magnetoencephalography (MEG) have difficulties recovering signal from deep sources.
However, there have been recent advances in the methods used to localize the neural sources of the MEG signal9-11. By collecting high-resolution MRI images of the subject's brain, it is possible to create a source model based on individual neural anatomy. Using this model to "image" the sources of the MEG signal, it is possible to recover signal from deep subcortical structures, like the amygdala and the hippocampus*.

This article describes how to record amygdala activity with magnetoencephalography (MEG). In addition this article will describe how to conduct trace fear conditioning without awareness, a task that activates the amygdala. It will cover 3 topics: 1) Designing a trace conditioning paradigm using backward masking to manipulate awareness. 2) Recording brain activity during the task using magnetoencephalography. 3) Using source imaging to recover signal from subcortical structures.

Come rilevare amigdala attività con Magnetoencefalografia utilizzando Imaging Source

In trace fear conditioning a conditional  stimulus (CS) predicts the occurrence of the unconditional stimulus (UCS),  which is presented after a brief ...

Ricerca

Comportamento

Trace Fear Conditioning in Mice

In this experiment we present a technique to measure learning and memory. In the trace fear conditioning protocol presented here there are five pairings between a neutral stimulus and an unconditioned stimulus. There is a 20 sec trace period that separates each conditioning trial. On the following day freezing is measured during presentation of the conditioned stimulus (CS) and trace period. On the third day there is an 8 min test to measure contextual memory. The representative results are from mice that were presented with the aversive unconditioned stimulus (shock) compared to mice that received the tone presentations without the unconditioned stimulus. Trace fear conditioning has been successfully used to detect subtle learning and memory deficits and enhancements in mice that are not found with other fear conditioning methods. This type of fear conditioning is believed to be dependent upon connections between the medial prefrontal cortex and the hippocampus. One current controversy is whether this method is believed to be amygdala-independent. Therefore, other fear conditioning testing is needed to examine amygdala-dependent learning and memory effects, such as through the delay fear conditioning.

In the following experiment we describe a protocol for trace fear conditioning in mice. This type of associative memory includes a trace period that separates the neutral stimulus and the unconditioned stimulus.

Trace paura condizionata in topi

In this experiment we present a technique to measure learning and memory. In the trace fear conditioning protocol presented here there are five pairings ...

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.

Indagine del cervello Imaging i correlati neurali di raccoglimento autobiografica Emozionale

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

Neuroscienze

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.

Indagine del cervello Imaging i correlati neurali delle emozioni regolamento

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.

Indagine Imaging cerebrale della memoria effetto di intensificazione delle emozioni

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

Using Fiberless, Wearable fNIRS to Monitor Brain Activity in Real-world Cognitive Tasks

Functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging technique that uses near-infrared light to monitor brain activity. Based on neurovascular coupling, fNIRS is able to measure the haemoglobin concentration changes secondary to neuronal activity. Compared to other neuroimaging techniques, fNIRS represents a good compromise in terms of spatial and temporal resolution. Moreover, it is portable, lightweight, less sensitive to motion artifacts and does not impose significant physical restraints. It is therefore appropriate to monitor a wide range of cognitive tasks (e.g., auditory, gait analysis, social interaction) and different age populations (e.g., new-borns, adults, elderly people). The recent development of fiberless fNIRS devices has opened the way to new applications in neuroscience research. This represents a unique opportunity to study functional activity during real-world tests, which can be more sensitive and accurate in assessing cognitive function and dysfunction than lab-based tests. This study explored the use of fiberless fNIRS to monitor brain activity during a real-world prospective memory task. This protocol is performed outside the lab and brain haemoglobin concentration changes are continuously measured over the prefrontal cortex while the subject walks around in order to accomplish several different tasks.

Monitoring brain activity outside the lab without physical constraints presents methodological challenges. A fiberless, wearable functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) system was used to measure brain activity during an ecological prospective memory task. It was demonstrated that this system could be used to monitor brain activity during non-lab based experiments.

Utilizzando Fiberless, fNIRS indossabili per il monitoraggio attività cerebrale in compiti cognitivi del mondo reale

Functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging technique that uses near-infrared light to monitor brain activity. Based on neurovascular ...

Extinction Training During the Reconsolidation Window Prevents Recovery of Fear

Fear is maladaptive when it persists long after circumstances have become safe. It is therefore crucial to develop an approach that persistently prevents the return of fear. Pavlovian fear-conditioning paradigms are commonly employed to create a controlled, novel fear association in the laboratory. After pairing an innocuous stimulus (conditioned stimulus, CS) with an aversive outcome (unconditioned stimulus, US) we can elicit a fear response (conditioned response, or CR) by presenting just the stimulus alone1,2 . Once fear is acquired, it can be diminished using extinction training, whereby the conditioned stimulus is repeatedly presented without the aversive outcome until fear is no longer expressed3. This inhibitory learning creates a new, safe representation for the CS, which competes for expression with the original fear memory4. Although extinction is effective at inhibiting fear, it is not permanent. Fear can spontaneously recover with the passage of time. Exposure to stress or returning to the context of initial learning can also cause fear to resurface3,4.
Our protocol addresses the transient nature of extinction by targeting the reconsolidation window to modify emotional memory in a more permanent manner. Ample evidence suggests that reactivating a consolidated memory returns it to a labile state, during which the memory is again susceptible to interference5-9. This window of opportunity appears to open shortly after reactivation and close approximately 6hrs later5,11,16, although this may vary depending on the strength and age of the memory15. By allowing new information to incorporate into the original memory trace, this memory may be updated as it reconsolidates10,11. Studies involving non-human animals have successfully blocked the expression of fear memory by introducing pharmacological manipulations within the reconsolidation window, however, most agents used are either toxic to humans or show equivocal effects when used in human studies12-14. Our protocol addresses these challenges by offering an effective, yet non-invasive, behavioral manipulation that is safe for humans.
By prompting fear memory retrieval prior to extinction, we essentially trigger the reconsolidation process, allowing new safety information (i.e., extinction) to be incorporated while the fear memory is still susceptible to interference. A recent study employing this behavioral manipulation in rats has successfully blocked fear memory using these temporal parameters11. Additional studies in humans have demonstrated that introducing new information after the retrieval of previously consolidated motor16, episodic17, or declarative18 memories leads to interference with the original memory trace14. We outline below a novel protocol used to block fear recovery in humans.

Conditioned fear can be diminished through an inhibitory process called extinction, but can resurface under conditions such as the passage of time or exposure to stress. Our protocol presents a novel way of preventing fear recovery by introducing extinction during the reconsolidation window (the re-storage phase of a reactivated memory).

Formazione estinzione durante la finestra di riconsolidamento impedisce il recupero della paura

Fear is maladaptive when it persists long after circumstances have become safe. It is therefore crucial to develop an approach that persistently prevents ...

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Optogenetic approaches are now widely used to study the function of neural populations and circuits by combining targeted expression of light-activated proteins and subsequent manipulation of neural activity by light. Channelrhodopsins (ChRs) are light-gated cation-channels and when fused to a fluorescent protein their expression allows for visualization and concurrent activation of specific cell types and their axonal projections in defined areas of the brain. Via stereotactic injection of viral vectors, ChR fusion proteins can be constitutively or conditionally expressed in specific cells of a defined brain region, and their axonal projections can subsequently be studied anatomically and functionally via ex vivo optogenetic activation in brain slices. This is of particular importance when aiming to understand synaptic properties of connections that could not be addressed with conventional electrical stimulation approaches, or in identifying novel afferent and efferent connectivity that was previously poorly understood. Here, a few examples illustrate how this technique can be applied to investigate these questions to elucidating fear-related circuits in the amygdala. The amygdala is a key region for acquisition and expression of fear, and storage of fear and emotional memories. Many lines of evidence suggest that the medial prefrontal cortex (mPFC) participates in different aspects of fear acquisition and extinction, but its precise connectivity with the amygdala is just starting to be understood. First, it is shown how ex vivo optogenetic activation can be used to study aspects of synaptic communication between mPFC afferents and target cells in the basolateral amygdala (BLA). Furthermore, it is illustrated how this ex vivo optogenetic approach can be applied to assess novel connectivity patterns using a group of GABAergic neurons in the amygdala, the paracapsular intercalated cell cluster (mpITC), as an example.

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Optogenetic approaches are widely used to manipulate neural activity and assess the consequences for brain function. Here, a technique is outlined that&#160;upon in vivo expression of the optical activator Channelrhodopsin, allows for ex vivo analysis of synaptic properties of specific long range and local neural connections in fear-related circuits.

Ex Vivo optogenetic dissezione di circuiti paura nel cervello fette

Optogenetic approaches are now widely used to study the function of neural populations and circuits by combining targeted expression of light-activated ...

Exploring the Neural Correlates of Cognitive Reappraisal in Obsessive-Compulsive Disorder Using Task-based Functional Magnetic Resonance Imaging

Patients with obsessive-compulsive disorder (OCD) show heightened brain activity in limbic and orbitofrontal regions when confronted with negative emotions, which could be associated with impairments in emotion regulation skills. The ability to regulate emotions is a necessary coping mechanism when facing emotionally distressing situations, and deliberate emotion regulation strategies such as cognitive reappraisal have been extensively studied in the general population. Despite this, little is known about potential deliberate emotion regulation deficits in OCD patients and the associated neural correlates. Here, we describe a protocol to investigate the neural correlates of deliberate emotion regulation (cognitive reappraisal) using functional magnetic resonance imaging (fMRI) in OCD patients in comparison to a matched control sample. This protocol follows current gold standards for neuroimaging studies and includes both task activation and connectivity analysis (as well as behavioral data) to allow a more complete investigation. Therefore, we expect it will contribute to expanding the knowledge of the neural correlates of emotion (dys)regulation in OCD, and it could also be applied to explore emotion regulation deficits in other psychiatric disorders.

We introduce a protocol for exploring the neural correlates of a cognitive emotion regulation task, namely cognitive reappraisal, using functional magnetic resonance imaging. This protocol was used in patients with obsessive-compulsive disorder and healthy controls but can also be used in other clinical samples.

Esplorazione dei correlati neurali della rivalutazione cognitiva nel disturbo ossessivo-compulsivo utilizzando la risonanza magnetica funzionale basata su attività

Patients with obsessive-compulsive disorder (OCD) show heightened brain activity in limbic and orbitofrontal regions when confronted with negative ...

Learning and Memory: The Remember-Know Task

Source: Laboratories of Jonas T. Kaplan and Sarah I. Gimbel&#8212;University of Southern California
Our experience of memory is varied and complex. Sometimes we remember events in vivid detail, while other times we may only have a vague sense of familiarity. Memory researchers have made a distinction between memories that are recollected versus those that are familiar. A recollected item is one that is not only remembered, but carries with it details of the time at which it was learned or encoded. Like a recollected item, a familiar item is also remembered, but is void of any details about the circumstances surrounding its encoding. Many studies of recollection and familiarity have focused on the medial temporal lobe (MTL), specifically the hippocampus, since its involvement in memory encoding, consolidation, and retrieval is well-known and well-studied.1-3
This video shows how to administer the Remember-Know task4 to compare brain activation in these two types of memory retrieval. In this context, remember is another term for recollection, while know refers to memories that are familiar but not explicitly recollected. In this version of the Remember-Know task, participants are exposed to a series of color images, and asked to remember what they see. Inside an fMRI scanner, they will be exposed to both images that were studied and to novel images, and they will make a "remember," "know," or "new" judgment about each image, indicating what kind of memory they have for that item. Following the scan, whole brain and hippocampal activity will be examined to determine differential activity related to recollection and familiarity. This study is based on a study performed by Gimbel and Brewer.5

The Remember-Know Task: Memory Recall and Brain Activation

Apprendimento e memoria: la procedura ricorda-conosci

Source: Laboratories of Jonas T. Kaplan and Sarah I. Gimbel&#8212;University of Southern California
Our experience of memory is varied and complex. ...