우리는 설계도 도면을위한 3 - D 마야 에릭 몬슨의 세계를 Virtools을 만드는 그녀의 작업에 홀턴 톰슨 감사합니다. 연구 NCH로 박사 NIH F32 MH078471에 의해 부분적으로 후원하고, KSL에니다 RO1 DA027802했다. 다이빙은 NSF BCS - 0420632에 의해 투자되었다.

A.의 자극 및 작업 디자인 1. 일반적인 디자인. 우리는 이틀 동안 공포 수집 및 메모리 보존에 대한 콘텐츠 영향을 조사했다. 이 디자인은 설치류 연구 장기 기억 형성 3 두려움을 치료하고 다시 노출 경험에서 시간적 거리에서 배운있는 실제 우연의 신경 생물학 통합 프로세스에 대한 그 계정으로 평행이다. 동적 에어컨 자극 (CS) (움직이는 뱀과 거미)는 공작의 몰입형 가상 환경 (다이빙)으로 알려진 완전 몰입형 가상 환경에서 발생했고, 조건부 전기 손목 자극의 프레 젠 테이션와 결합했다. 차동 공포 컨디셔닝 절차는 공포의 부양 조치로 피부 전도 반응 (SCR)을 사용하여 고용했습니다. 여기 에어컨 두려움과 26 건강한 남성과 여성의 참가자, 듀크 대학교에서 18-30 세 연령층에서 가장 오래된 다이빙 이틀 동안 테스트되었습니다 후속 메모리 보존을 보여줍니다. 이 프로토콜은 듀크 대학의 IRB 기준에 따라 승인되었습니다. 2. 참가자는 다이빙에서 설정할 수 있습니다. 다이빙은 완전히 둘러싸인, 여섯 양면, 3m X 3m X 3m, 백업 예상 가상 현실 (VR) 환경입니다. 다이빙은 듀크 대학의 학제간 공학, 의학 및 응용 과학을위한 센터에서 특별히 지어진 30피트 큐브 (컨트롤 룸 (VisRoom), 그림 1)에 위치하고 있습니다. 위에 설명된대로 다이빙의 공포 컨디셔닝을 실시했다. 참가자는 머리가 3 - D 눈 안경을 추적 앞으로 직면하고있는 다이빙의 중앙에 앉아 있었다. 참가자는 가상 뱀과 거미가 발생 각 학습 단계에서 지정된 환경을 통해 고정 &quot;가상 도보 이동됩니다. 이러한 체위 제약은, 높이 다양성에 대한 컨텍스트 사이 자극 노출 금액에 대한 제어 권한을 어지러움, 계정을 피하기 위해 만들어진 참가자, 그리고 시각적인 디스플레이가 현실 시나리오를 통해 참가자들의 움직임에 따라 업데이 트되었는지 확인합니다. 3. 차별 컨디셔닝 절차. 차별 절차는 공동 종료 전기 자극, 인수 단계에서 무조건 자극 (미국)에 의해 (40 % 보강 비율) 1 영상 CS의 프레 젠 테이션을 부분적으로 강화되는, 고용되었다. 참가자 2 조건 중 하나에 할당되었습니다 공포 수집 가상 뱀 또는 가상 거미 있습니다. 미국와 결합하여 강화 자극은이라고합니다 &quot;CS + 동안 다른 시각적 자극&quot;CS - &quot;컨트롤로 명시적으로 unpaired 있습니다. CS + 및 CS가 - 있었다 무작위로 할당하고 그룹 전체 counterbalanced. 4. 시설 자극. 자극은 개별적으로 4 초의 기간 동안 다이빙의 전면 화면의 중앙과 중앙에 나타나는 역동 뱀과 거미했다. 이 청각 자극은 환경에서 소설 자극 (딸랑이 또는 도청 사운드, 각각)의 존재에 참가자를 경고하는 뱀 또는 거미의 모습을 신호와 함께 공동 발생했습니다. 뱀 광고 거미과 함께 가상 장면은 마야 애니메이션 소프트웨어를 사용하여 만들어 다이빙에서 볼 수있는 Virtools 소프트웨어 (Virtool SA, 행동 회사, 파리, 프랑스)에 수입되었다. 5. 무조건 자극. 전기 자극은 그룹의 비교를 용이하게하고 그룹 4, 5에 걸쳐 전반적인 각성 수준의 차이를 혼란함을 주죠 영향을 제거하기 위해서는 각 과목의 허용 수준에 따라 이전에 실험의 시작으로 조정되었습니다. 자극의 수준은 오름차순 계단 절차를 사용하여 &quot;매우 성가신하지만 고통스러운하지 않는 자신의 인식로 각 참가자로 선정되었다. 전압은 참가자 표시 때까지 처음 30 V의 낮은 수준에서 설정되며 5 V의 단위로 증가 것을 자신의 허용 수준은 고통을 유도하지 않고 도달했다 자극 (200 밀리초 기간은 30-50 Hz에서에서 제공)가 양극 표면 자극 전극에 의해 참가자들의 지배적인 손목의 평균 신경을 통해 transcutaneously 실시되었다 (21mm 전극 간격 :. 그라스 - Telefactor 모델 FE 10S2, 웨스트 워릭, RI). 전극 리드는 고무 스트랩으로 안전하게되었으며 차폐 및 radiofrequency 필터를 통해 접지되었습니다 동축 케이블 연결을 통해 그라스 - Telefactor SD - 9 자극기에 첨부되었습니다. 살린 기반 겔 (시그마 젤 : 파커 연구소, 페어 필드, NJ)는 전해질 전도체 (그림 2 참조)로 사용되었다 참가자는 모든 펄스가 같은 농도에서 전달 될 것을 들었다.. 6. 교육 단계. 실험은 24 시간 지연을 가진 두 개의 세션에서 실시되었다 여기에서 설명한. 전나무 동안t 세션은 초기 요법 이니, 기간은 3 - D 완전 침수에 회색 배경에 많이 있지만 보강이나 훈련 또는 테스트가 발생한 가상 세계 않고 제시 각 CS 유형 4 재판 구성되어. 이 단계는 다이빙과 시설 자극에 반응을 orienting의 감소에있는 실험 환경에 acclimation 허용. 즉시 요법 이니 단계 이후 두려움 수집 단계 16로 구성되어 CS는 -이다 16 CS + 실험의 혼자 5 수여 강화하는 각 CS 종류의 시련을 intermixed. 약 24 시간 후에, 메모리 보존과 멸종 훈련 테스트가 발생했습니다. 이 단계도 동일 또는 두려움 수집 컨텍스트 (참가자에 걸쳐 counterbalanced)에서 달랐다 가상 맥락에서, 미국 내 각 CS 유형 16 재판 구성되어. 하나의 컨텍스트는 실내 환경 (가구 아파트, 컨텍스트의 내부)와 다른 컨텍스트는 야외 환경 (인근 장면, 컨텍스트 B)였습니다. 과목은 임의로 일 1과 2에 대한 상황에 맞는 프레 젠 테이션의 순서를 결정 실험 그룹에 할당되었습니다. 그들은 중 동일한 컨텍스트 조건 (AA 또는 BB) 또는 컨텍스트 시프트 상태 (AB 또는 BA)를 배정했다. 경로의 길이와 코스는 같은 개체 / 여러 가지 환경 내의 자극의 수와 배치했던, 가상 세계 사이의 일관성과 일치했다. 7. 실험 매개 변수입니다. 상호 재판 간격은 14 ± 2 초되었다. CSS의 순서는 동일 CS의 더 이상 2보다 시련이 (상태 불안과인지 기대의 혼란함을 주죠 inductions을 피하기 위해) 연속적으로 발생되는 제약 조건에 따라 pseudorandom였다. CS +의 부분 보강 (40 %)은 일반적으로 백퍼센트 CS + 보강 6,7 다음과 같은 인간의 참가자에서 발생 빠른 멸종을 지연하는 데 사용되었다. 또한, 부분 보강 aversive 이벤트가 항상 우려 자극 다음과 발생하지 않는 범위 내에서보다 현실적인 조절 비상을 제공합니다. 8. 작업 지침. 이전 각 실험 단계로, 참가자는 다음과 설계 기능에 대한 정보를했다 : 그들은 가상 환경에서 애니메이션 뱀과 거미가 발생할 것입니다, 그들은 정해진 경로를 따라 가상 도보 거리에있는 환경을 거치게 될, 그리고 그들은 전기 자극을받을 수 있습니다 연구를 통해 언제든지 사전에 조절로 설정 수준에서 손목. 그들은 직접 앞으로 얼굴과 전면 화면의 중앙에 표시 뱀과 거미 이미지를 참석 지시하고, 그들이 세상이나 전기 자극의 발생을 통해 자신의 운동에 관여하지 않았다고 상기했다. 그들은 또한 그들이 그들에게 페널티없이 언제든지 연구를 종료 수 있다고 통보했다. B. Psychophysiological 측정 1. 데이터 수집. SCR은 같은 이전 4 6 설명, 공포의 부양 조치로서 사용되었다. SCR은 psychophysiological 모니터링 시스템 (BIOPAC 시스템, 산타 바바라, CA)를 통해 기록했다. SCR은 비 지배 손에 1, 2 자리의 중간 지골에 벨크로 스트랩으로 연결된 실버 - 실버 염화물 전극 디스크에서 감시했다. 생리 기반 젤 (시그마 겔)은 전도성 전해질로 사용되었다. 주제는 여전히 SCR 기록 전극의 이동 아티팩트를 방지하기 위해 손을 유지하는 지시했다. 리드는 컨트롤 룸에서 다이빙 밖에있는 BIOPAC 생리 녹화 시스템을 도달했습니다. BIOPAC 시스템은 Virtools 소프트웨어를 실행하는 자극 프레 젠 테이션 컴퓨터와 동기화합니다. 그림 1은 컨텍스트 A.에 포장되어 다이빙에 참가, 제어 컴퓨터 (Virtools 및 스크립트 생성)의 설정 기술은, BIOPAC (SCR), 그리고 전기 자극기는 그림 2에서 그림된다 보여줍니다. 피부 전도성은 200 Hz에서에서 샘플 증폭하고, AcqKnowledge 소프트웨어 (BIOPAC 시스템, 산타 바바라, CA)를 사용하여 오프라인 분석을 위해 저장되었습니다. Virtools 소프트웨어는 자극 프레 젠 테이션을 제어하고 내쇼날 인스 트루먼 트의 DIO - 24 데이터 수집 카드 (오스틴, TX)를 통해 충격 발생기를 트리거합니다. 기록된 파형은 저역을 블랙먼 창 (컷오프 주파수 = 31 Hz에서)을 사용하여 필터링, 3 연속 데이터 포인트 이상 smoothed 있습니다. 피부 전도성 응답 amplitudes는 각각 4-6, 시설과 무조건 공포의 부양 조치를 도출하기 위해 사전에 자극 기준 각 CS과 미국 상대의 발병에 8 시간 잠겨 있었다. 데이터 분석에 포함 들어, 다음과 같은 기준이 설립되었습니다 대기 시간 = 1 - 4 S, 기간 = 0.5-5 S, 및 최소 진폭 = 0.02 마이크로 지멘스 (μS). 이러한 기준을 준수하지 않는 응답은 0으로 점수입니다. 2. 분석가SCR입니다. SCR 데이터가 일반적으로 제로 향해 괴상한이기 때문에 데이터가 평방 루트가 정규 분포를 달성하기 위해 통계 분석을하기 전에 변환되었습니다. 각 CS 유형 (가상 뱀 또는 거미)에서 데이터는 학습이 일반적으로 각 학습 단계 내에서 시간에 걸쳐 다양 같은 &#39;초기&#39;와 각 단계의 &#39;늦은&#39;시범 블록으로 붕괴되었다. 분산 (ANOVA)의 반복 측정 분석은 (늦은 수집 (CS + CS -) 일찍 또는 늦게 소멸 (CS + CS 과목 변수 내에 위상 및 CS 유형을 학습의 함수로 에어컨 피부 전도성 응답 그룹 차이를 계산하는 데 사용되었다 -)과 사이 과목 변수 데이터가 개별 유사 계정으로 손목 자극 (모든 재판)에 각 참가자들의 자신의 최대 미국 반응하여 각 시험에 갖추어진 응답 값을 나누어 정규화 것처럼 컨텍스트 지정 (동일 또는 Shift). 응답에서 배제하지 않는 조치 (거의 SCRs을 보여 개인). 그림 3 차동 SCR 점수의 데이터 시각화에 대한이 CS -에서 CS 분들 + 걸쳐 시범 블록에 대한 답변을 빼서하여 학습의 인덱스로 계산했다. 제로 이상 차이 점수는 공포 반응의 학습 반영 반면, 본 법안에 따르면, 제로의 차이 점수, 더 학습을 반영하지 않습니다. 그림 3과 같이 그러나, 통계적으로 학생의 T - 테스트하기 위해 SCR 값을 계산했다 콘텐츠 공포의 유지를 결정하는 CS + 및 CS -에서 컨텍스트 조작 (사이 그룹 분석과 같은 컨텍스트 대 컨텍스트 시프트)의 함수로 일 2 조기 소멸. C. 하드웨어 시스템 설명 듀크 대학 다이브 시스템은 예상 가상 현실 &quot;동굴&quot;디자인 9 기반으로합니다. 다이빙 시스템은 모두 6 &quot;벽&quot;(4 벽, 천장과 바닥)가 후면 프로젝션하여 stereographic 컴퓨터 이미지를 보여줄 3 MX 3 MX 3m 룸입니다. 각 벽면은 DLP 프로젝터가 (크리스티 디지털 미라지 S 2 K, 1056x1056에서 작동 @ 110 Hz에서 10) 차례로 전용 렌더링 컴퓨터 (엔비디아 쿼드로 3000FX - G 그래픽 카드가 설치된 Windows XP 듀얼 코어 2.0 GHz의)에 의해 제어됩니다. 하나의 벽이로와 잠수 밖으로 액세스를 허용 열 슬라이드. 6 렌더링 컴퓨터는 (Intersense는 IS - 900 11) 추적 시스템 통신 마스터 컴퓨터에 의해 제어 사운드 시스템을 제어하고 전기 충격 시스템에 병렬 포트를 통해 펄스를 전송하고 있습니다. 추적 시스템은 참가자의 머리와 손 위치에 대한 3D 위치와 방향 정보를 제공합니다. 액티브 stereographic 비전은 액정 셔터 안경 (CrystalEyes 3 12)를 통해 제공됩니다. 일곱 컴퓨터 (6 렌더링 컴퓨터와 마스터 컴퓨터)는 NVIDIA 그래픽 카드의 genlock (G - 동기화) 기능을 통해 이미지 프레임 경계에 동기화됩니다. D. 소프트웨어 설명 이 실험에 대한 두려움 컨디셔닝 및 유지 테스트 컨텍스트 참가자는 가이드 투어를 촬영하는을 통해 두 개의 서로 다른 가상 세계로 구성되어 있습니다. 가상 세계는 마야 13 3D 모델링 패키지를 사용하여 모델링되었다. 네비게이션은 모든 가상 세계에서 동일한 고정 경로로 제한됩니다. 이 경로를 따라 운동은 Virtools 14 소프트웨어 시스템을 통해 제어됩니다. Virtools는 데스크톱이나 웹 기반 경험을 주로 설계된 게임 엔진입니다. Virtools의 VRPack 확장을 통해 가상 세계는 다이빙에서 예상하고 있습니다. Virtools는 가상 현실 주변 장치 네트워크를 통해 추적 시스템 (VRPN 15), 오픈 소스 라이브러리와 통신합니다. VRPN는 참가자의 머리와 손 위치와 방향뿐만 아니라 버튼을 눌러 정보를 등록합니다. Virtools는 참가자에 대한 올바른 관점에서 3D 장면을 렌더링하기 위해 머리 추적 정보를 사용합니다. <img src="/files/ftp_upload/1993/1993fig1.jpg" alt="그림 1" /> 그림 1. 컨트롤 룸 (VisRoom)과 가상 장면을 보는 인간 참가자와 함께 다이빙 큐브의 개략도. <img src="/files/ftp_upload/1993/1993fig2.jpg" alt="그림 2" /> 그림 2. 자극에 토닉 및 phasic 답변을 측정하는 왼쪽에있는 피부 전도성 전극을 가진 참가자의 다이어그램. 전기 자극기의 전극 바로 손목에 있습니다. BIOPAC는 노트북 컴퓨터에 소프트웨어를 인정 통해 생리 데이터를 수집합니다. 코드는 Virtools 소프트웨어는 다이빙에서 예상 가상 현실 스크립트를 생성 데스크톱 컴퓨터에서 OSC를 통해 발송됩니다. <img src="/files/ftp_upload/1993/1993fig3.jpg" alt="그림 3" /> 그림 3. 다이빙과 연구소의 두려움 수집 및 멸종의 비교. 차동 피부 전도성 응답 (SCR) + / - SEM 노동의 시설과 24 시간 이상 retested 참가자에atory 또는 가상 현실 (다이빙). 그래픽은 다이빙 및 실험실 연구에서 참여자의 동등한 공포 취득 및 멸종을 보여줍니다. 다이빙의 수율에 주 2 동일한 컨텍스트 (n은 = 12) 테스트, 우리의 다이빙 참가자에 있지만 우리 실험실 참가자에 * P = 0.05 CS +로 SCR로 측정 이동 컨텍스트 (n은 = 14)에 상대보다 강력한 두려움 메모리 유지 .

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관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

1. 검색 결과 그룹 전체 등가 이내 세션 공포 취득 및 멸종은 (그림 3) 발견되었습니다. 이러한 데이터를 안정적이고 유익한 공포 컨디셔닝 연구가 완전히 몰입 환경의 제약과 능력 내에서 수행할 수 있음을 나타냅니다. 또한 우리는 또한 다이빙 (컨텍스트 전환을 경험하는 사람들에게 상대적인 일 1과 2에 대해 같은 컨텍스트에 남아 참가자)에서 동일한 컨텍스트 공포 보존 참가자의 강력한 문맥 공포 메모리를 보여줍니다. 공포의 보존 (그림 3 참조) 패러다임 16 일치하는 종래의 실험실에서 관찰보다 다이빙에 강한 있습니다. 몰입형 VR 설치와 함께, 하나도 검토하고 현실 multimodel 컨텍스트 조작이 수행하기 어려운 실험실 환경에서 달리 인간의 선언적 메모리 프로세스를 프로브에 풍부한 콘텐츠 환경을 조작할 수 있습니다. 마지막으로, VR의 세계를 쉽게 공포 수집, 멸종, 그리고 재발의 인코딩하거나 검색하는 동안 뇌 활성 분석을 실시 입체 VR 고글을 사용하는 기능성 자기 공명 영상 (fMRI)과 함께 사용하기 위해 포팅 수 있습니다. 이 방법론은 다리의 쥐 및 공포와 불안의 임상 결과에 활용할 수 있습니다. 2. 문맥과 가상 현실의 자극 노출 제어. 실험 사용을위한 VR을 악용과 주요 문제는 그 강도입니다. 특히, 완전히 몰입 VR은 복잡, confounds, 그리고 현실 세계의 자유를 제공합니다. 예를 들어, 현실에서 외상 피해자 시간이 알려지지 않은 금액에 대한 맥락에서 aversive 자극적인 경험을 할 수 있습니다. 참가했다 문맥 노출, 특정 기능 및 다른 감각 입력도 알 수없는, 또는 confirmable 없습니다. 우리는 참가자가 자유롭게 가상 환경을 탐험 수 있도록한다면 마찬가지로, 우리는 문맥이나 자극 노출 시간이나 기간을 고려하지 못할 것입니다. 예를 들어, 한 참가자는 매우 빠르게 걸을 수 있으며, 4 CS + 프레 젠 테이션의 3을보고 싶어요. 또 가상 아파트에 방이 하나 밖에 탐험 있습니다. 자극 프레 젠 테이션이 시선이 시작하기 전에로 이동되는 화면의 중앙에 지정되지 않은 경우에는 마찬가지로, 참가자들은 CS 프레 젠 테이션을 피하거나 그리워합니다. 이러한 잠재 confounds에 대한 우리의 솔루션은 특정 interstimulus 간격 (ISI) 및 자극 기간 동안 허용됩니다 속도로 각각의 환경에 앉아, 가이드 투어 참가자를 받아하는 것이었다. 그런 다음 모든 참가자에 걸쳐 특정 시간 지점과 특정 위치 (예 : CS +, 미국, CS - 자극에 반응)에서 비교 SCR 데이터를 추출할 수 있습니다. 어려움이 결정은 참가자에 메스꺼움이나 고유 불협화음을 일으킬 않을 경로 모양, 길이, 그리고 운동 속도를 찾는 포함하고 이후에 발생하고, 아직 소설을 통해 자연 환경을 ambulation을 모방하기 위해 적절한 느낌. 3. VR 시스템 표준 두려움 컨디셔닝 매개 변수를 구현. 현실 에어컨 자극의 뱀과 거미를 시뮬레이션하는 야생 생활 이미지를 이후 설계되었습니다. 뱀과 거미 먼저 마야, VR 시스템에 가져온 다음 컴퓨터 그래픽 3D 모델링 및 애니메이션 소프트웨어 패키지 및 모델링되었습니다. Virtools는 가상 현실 제작 시스템이 아닌 모델링 응용 프로그램이기 때문에 우리가 한. 그것은 그러므로 최고의 VR 시스템을 실행하고 현장 상호 작용 및 탐색을 추가하는 데 사용됩니다. 특히, 마야의 각 CS 유형에 대한 네 가지 애니메이션이 만들어졌습니다 (예 : 코일 뱀, 바닥에 걸쳐 실행하는 거미, 오픈 입을 앞으로 뱀 lunging) 후 Virtools로 가져왔습니다. 이전 마야에서 Virtools로 역동 뱀과 거미 모델을 수입하는 공포 동안 32 시설 자극 프레 젠 테이션 과정에 걸쳐 환경의 샘플링을 허용하는 등 경로가 너무 부드러운 원형 방식으로 환경 주변의 참가자 안내 Virtools에서 만들어진 에어컨. 경로의 형태는 세명의 가상 세계의 각 동일합니다. 경로가 각각의 자극에 대한 프레 젠 테이션을 사초에 대한 중지하기 위해 만들어졌습니다, interstimulus 간격은 11 + / - 피사체가 서서히 환경을 통해 (안내되고) 이동되는 동안 사초. 그것이 자극 프레 젠 테이션 사이에 피부 전도 반응의 회복을 허용하기 때문에이 간격은 실험실 8, 16 우리의 이전 두려움 컨디셔닝 실험에서 산출된 것입니다. 자극은 다음 타이밍 매개 변수에 의해 지정된 지점에있는 경로에 배치했다. 이 설정은 특정 자극하고 나중에 명시적으로 메모리를 탐색할 수있는 컨텍스트 접속사 (예, 식탁, 소파 다리 걸어다니는 거미에 slithering 뱀) 만들었습니다. 자극에 출연한 스크립트를 통해 의사 - 무작위로했다. 모든 자극 프레 젠 테이션 중간에 등장자극에 대한 검색하지 않아도 참가자를 방지하기 위해 전면 화면. 이것은 자극 노출 시간 조절 금액 및 정의된 컨텍스트 위치를 우리에게 제공했습니다. 앞으로보기 중 하나는 한계는 그것이 몰입 시스템 (예를 들어, 뱀이 참가자 뒤에서 방을를 입력할 수 없습니다)의 전체 기능을 활용하지 않는다는 것입니다. 뱀과 거미는 참가자 개인 공간에 encroached 않을 수 있도록 또한, 자극은 조심스럽게 참가자 위치 주위에 경계 상자의 바깥쪽에 삽입했다. 4. 포인트와 머리 추적을 볼 수 있습니다. 다이빙의 각도는 앉은 위치에서 참가자가 올바른 앞으로 향한 각도를했다하도록 설정되었습니다. 이것은 참가자 사이의 높이 변화에 대한 관리, 그리고 생리 녹음에 운동 유물을 최소화. 참가자가 앞으로 얼굴과 최대한 작은 이동 지시했다, 이것은 또한 참가자들이 찾고 있던 위치에 대한 관리, 따라서 지속적인 자극과 참가자 사이의 컨텍스트 노출을 유지. 우리는 그들이 올바른 시각과 장면을 볼 수 있었다 보장하기 위해 참가자들이 착용 3D 안경에 머리 추적 장치를 설정하기로 결정했습니다. 머리 추적은 왼쪽 또는 오른쪽으로 정확하게 개체 (참가자가 지나갔다로 예를 들어 개체가 다이빙으로 화면에 나타납니다 벤트) 전 세계에 나타난 방법을 막다 않을으로 머리의 움직임에 대한 선출되지 않았다면. 에 대한 선출 머리를 추적, 우리는 환경의 기능은 실험 기간 동안 다이빙의 여섯 벽의 각에서 올바르게 자신의 정상적인 비율을 유지하고 그려되었는지 수 있습니다. 5. 데이터 수집. 공포 컨디셔닝 8 표준 실험실 버전에서는, 16 개의 자극 프레 젠 테이션은 프레 젠 테이션 소프트웨어 패키지에 프로그램된 컴퓨터가 스크립트에 의해 제어되었다. 실험실과 가상 환경 사이의 일관성을 유지하기 위해, 우리는 (그림 1 참조) 다이빙 큐브를 호스팅하는 컨트롤 룸에있는 제어 컴퓨터에 코드 형식으로 표준 두려움 수집 및 멸종 스크립트를 가져왔습니다. 병렬 포트 코드에는 뱀, 거미, 그리고 전기 자극을 onsets의 프레 젠 테이션과 같은 별개의 이벤트를 신호에 숫자 코드 생성 목록을 보내도록 설정되었습니다. 우리 디자인에서 Virtools는 병렬 포트 값을 설정하는 사용자 지정 C + + 프로그램으로 OSC / UDP 메시지 (OSC 17) 오픈 사운드 제어 메시지를 보냅니다. 우리의 C + + 프로그램은 OSCpack 18 라이브러리를 사용합니다. BIOPAC의 디지털 입력은 컴퓨터 병렬 포트에 연결되어 있습니다. SCR 데이터는 표준, BIOPAC에서 병렬 포트를 통해 노트북 컴퓨터에 대한 수집 및 CS로 계산 + / CS 및 특정 범위 내에서 미국 onsets (자세한 내용은 위 참조). 장면을 렌더링 및 탐색을 제어하는​​ 것 외에도, Virtools는 사용자의 이벤트 (버튼 프레스) 로그인하는 데 사용됩니다. 요약, 실험을 진행하는 동안 메시지는 병렬 포트를 통해 BIOPAC 시스템에 마스터 컴퓨터에서 전송됩니다. Virtools는 컴퓨터에있는 병렬 포트와 통신할 수 없기 때문에 직접 작은 C + + 프로그램은 Virtools에서 OSC 메시지를 청취하고 다음 병렬 포트에 전송합니다.

Erratum: Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality

human fear conditioning conducted in full immersion 3-dimensional virtual reality 

두려움 컨디셔닝는 공포와 불안을 기본 신경 메커니즘을 조사하기 위해이 아닌 인간 동물 연구에 널리 사용되는 패러다임이다. 인간의 조절 연구를 수행의 주요 과제는 강력하게 냉방 정서적 행동과 관련된 환경 컨텍스트를 조작하거나 시뮬레이션하는 능력입니다. 이 점에서, 가상 현실 (VR) 기술은 유망 도구입니다. 그러나, 실험 제약을 충족하기 위해이 기술을 채택하는 것은 특별한 숙박 시설이 필요합니다. 여기서 우리는 완전 몰입형 6 양면 VR​​ 환경과 현재의 두려움 컨디셔닝 데이터 공포 컨디셔닝을 실시하면 관련된 방법론 문제를 해결합니다. 현실 세계에서 외상 사건은 우리의 감각 modalities의 모든 매력, 많은 단서들로 만들어진 복잡한 환경에서 발생합니다. 예를 들어, 환경 구성을 형성 신호는 시각적인 요소뿐만 아니라 포함하지만, 청각, 후각, 심지어 촉각. 공포 컨디셔닝 동물 설치류 연구에 완전히 새로운 시각, 촉각과 후각 단서와 함께 풍부 맥락에서 열중하고 있습니다. 그러나, 인간의 공포 컨디셔닝의 표준 실험실 테스트는 일반적으로 평면 또는 2 차원 컴퓨터 화면 앞에 정체를 알 수없는 공간에서 실시하고 실제 경험의 복잡을 복제하지 않습니다. 한편, (소화) 두려움을 줄이고 불안 장애의 재발을 방지하기위한 임상 연구의 주요 한계는 참가자들이 통제하고 크게 알려지지 않은 상황에서 두려움을 취득한 후 치료가 발생합니다. 따라서 경험은 노출의 기간, 자극의 진정한 자연과 환경 1 관련된 배경 신호에 대한 정보없이도 남아 있습니다. 이 정보의 부재에서 정말 큐 및 문맥에 의존 모두는 두려움을 소화하기 어려울 수 있습니다. 가상 현실 환경은 실제 세계의 복잡성을 제공함으로써 이러한 문제를 해결하고, 동시에 경험이 더 나은 치료 옵션 및 / 제안 또는 기계론의 가설을 분석할 수 있습니다 경험적 데이터를 항복하는 공포 컨디셔닝 및 멸종 매개 변수를 제한 수 있도록. 완전히 몰입 환경에서 실시하면 공포 컨디셔닝이 풍부한 인코딩 및 상황에 맞는 구체적인 수있는 가설을 테스트하기 위해, 우리는 별개의 가상 현실 3 - D 참가자 가상 뱀 또는 거미에 공포 컨디셔닝을 경험하는 컨텍스트를 개발했습니다. 청각 신호는 더 orienting 반응과 과목 2 &quot;존재&quot;의 느낌을 그대로 보여주고하기 위해 CS와 함께 공동 발생했습니다. 피부 전도성 응답 공포 수집, 메모리 보존과 멸종의 부양 조치로 재직했습니다.

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Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality

고전 공포 컨디셔닝 패러다임은 완전히 몰입형 가상 현실 환경에서 인간의 참가자에 대한 적응했다. 차별 패러다임을 사용하여 시설 공포, 큐 및 컨텍스트 메모리 보존과 멸종 별개의 두 가상 상황에서 동적 가상 뱀과 거미 (에어컨 자극)에 피부 전도 반응과 함께 측정했다.

전체 투입 3 차원 가상 현실에서 실시 인간 두려움 컨디셔닝

Fear conditioning is a widely used paradigm in non-human animal research to investigate the neural mechanisms underlying fear and anxiety. A major ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality 

20.8K 조회수.  Duke University. 고전 공포 컨디셔닝 패러다임은 완전히 몰입형 가상 현실 환경에서 인간의 참가자에 대한 적응했다. 차별 패러다임을 사용하여 시설 공포, 큐 및 컨텍스트 메모리 보존과 멸종 별개의 두 가상 상황에서 동적 가상 뱀과 거미 (에어컨 자극)에 피부 전도 반응과 함께 측정했다.

비디오: Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality

Behavioural Pharmacology in Classical Conditioning of the Proboscis Extension Response in Honeybees (Apis mellifera)

Honeybees (Apis mellifera) are well known for their communication and orientation skills and for their impressive learning capability1,2. Because the survival of a honeybee colony depends on the exploitation of food sources, forager bees learn and memorize variable flower sites as well as their profitability. Forager bees can be easily trained in natural settings where they forage at a feeding site and learn the related signals such as odor or color. Appetitive associative learning can also be studied under controlled conditions in the laboratory by conditioning the proboscis extension response (PER) of individually harnessed honeybees3,4. This learning paradigm enables the study of the neuronal and molecular mechanisms that underlie learning and memory formation in a simple and highly reliable way5-12. A behavioral pharmacology approach is used to study molecular mechanisms. Drugs are injected systemically to interfere with the function of specific molecules during or after learning and memory formation13-16.
Here we demonstrate how to train harnessed honeybees in PER conditioning and how to apply drugs systemically by injection into the bee flight muscle.

Behavioural Pharmacology in Classical Conditioning of the Proboscis Extension Response in Honeybees Apis mellifera

We demonstrate how to implement a behavioral pharmacology method in an appetitive olfactory conditioning paradigm in honeybees (Apis mellifera) by systemic application of drugs. This method allows investigation of the mechanisms underlying learning and memory formation in a simple and reliable way.

꿀벌의 코 확장 응답 클래식 컨디셔닝에 Behavioural 약리학 ( 아피스 mellifera)

Honeybees (Apis mellifera) are well known for their communication and orientation skills and for their impressive learning capability1,2. Because the ...

연구

신경과학

Time-lapse Live Imaging of Clonally Related Neural Progenitor Cells in the Developing Zebrafish Forebrain

Precise patterns of division, migration and differentiation of neural progenitor cells are crucial for proper brain development and function1,2. To understand the behavior of neural progenitor cells in the complex in vivo environment, time-lapse live imaging of neural progenitor cells in an intact brain is critically required. In this video, we exploit the unique features of zebrafish embryos to visualize the development of forebrain neural progenitor cells in vivo. We use electroporation to genetically and sparsely label individual neural progenitor cells. Briefly, DNA constructs coding for fluorescent markers were injected into the forebrain ventricle of 22 hours post fertilization (hpf) zebrafish embryos and electric pulses were delivered immediately. Six hours later, the electroporated zebrafish embryos were mounted with low melting point agarose in glass bottom culture dishes. Fluorescently labeled neural progenitor cells were then imaged for 36hours with fixed intervals under a confocal microscope using water dipping objective lens. The present method provides a way to gain insights into the in vivo development of forebrain neural progenitor cells and can be applied to other parts of the central nervous system of the zebrafish embryo.

The present video demonstrates a method which takes advantage of the combination of electroporation and confocal microscopy to perform live imaging on individual neural progenitor cells in the developing zebrafish forebrain. In vivo analysis of the development of forebrain neural progenitor cells at a clonal level can be achieved in this way.

개발 Zebrafish Forebrain에 Clonally 관련 신경 전구 세포의 시간 경과 라이브 영상

Precise patterns of division, migration and differentiation of neural progenitor cells are crucial for proper brain development and function1,2. To ...

Organotypic Culture of Full-thickness Adult Porcine Retina

There is a recognized demand for in vitro models that can replace or reduce animal experiments. Porcine retina has a similar neuronal structure to human retina and is therefore a valuable species for studying mechanisms of human retinal injury and degenerative disease. Here we describe a cost-effective technique for organotypic culture of adult porcine retina isolated from eyes obtained from an abattoir. After removing the anterior segment, a trephine blade was used to create multiple neural retina-Bruch's membrane-RPE-choroid-sclera explants from the posterior segment of adult porcine eyes. A piece of sterile filter paper was used to lift the neural retina off from each explant. The filter paper-retina complex was cultured (photoreceptor side up) atop an insert, which was held away from the bottom of the culture dish by a custom-made stand. The stand allows for good circulation of the culture medium to both sides of the retina. Overall, this procedure is simple, reproducible, and permits preservation of native retinal structure for at least seven days, making it a useful model for a variety of morphological, pharmacological, and biochemical studies on mammalian retina.

Here we describe a cost-effective technique for organotypic culture of adult porcine retina for seven days. Briefly, a sterile filter paper was used to lift the neural retina off from the RPE and place photoreceptor side up on an insert raised by a custom-made stand.

전체 두께 성인 돼지의의 망막의 Organotypic 문화

There is a recognized demand for in vitro models that can replace or reduce animal experiments. Porcine retina has a similar neuronal structure to human ...

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).

Reconsolidation 창 동안 멸종 교육은 두려움의 복구를 방지

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

Tactile Conditioning And Movement Analysis Of Antennal Sampling Strategies In Honey Bees (Apis mellifera L.)

Honey bees (Apis mellifera L.) are eusocial insects and well known for their complex division of labor and associative learning capability1, 2. The worker bees spend the first half of their life inside the dark hive, where they are nursing the larvae or building the regular hexagonal combs for food (e.g. pollen or nectar) and brood3. The antennae are extraordinary multisensory feelers and play a pivotal role in various tactile mediated tasks4, including hive building5 and pattern recognition6. Later in life, each single bee leaves the hive to forage for food. Then a bee has to learn to discriminate profitable food sources, memorize their location, and communicate it to its nest mates7. Bees use different floral signals like colors or odors7, 8, but also tactile cues from the petal surface9 to form multisensory memories of the food source. Under laboratory conditions, bees can be trained in an appetitive learning paradigm to discriminate tactile object features, such as edges or grooves with their antennae10, 11, 12, 13. This learning paradigm is closely related to the classical olfactory conditioning of the proboscis extension response (PER) in harnessed bees14. The advantage of the tactile learning paradigm in the laboratory is the possibility of combining behavioral experiments on learning with various physiological measurements, including the analysis of the antennal movement pattern.

Tactile Conditioning And Movement Analysis Of Antennal Sampling Strategies In Honey Bees Apis mellifera L.

In this protocol we show how to condition harnessed honey bees to tactile stimuli and introduce a 2D motion capture technique for analyzing the kinematics of fine-scale antennal sampling pattern.

촉각 시설과 꿀벌에 Antennal 샘플링 전략의 움직임 분석 (<em&gt; API를 mellifera</em&gt; L.)

Honey bees (Apis mellifera L.) are eusocial insects and well known for their complex division of labor and associative learning capability1, 2. The worker ...

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.

뇌 조각의 공포 회로의 예 생체 Optogenetic 해부

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

The Use of Trace Eyeblink Classical Conditioning to Assess Hippocampal Dysfunction in a Rat Model of Fetal Alcohol Spectrum Disorders

Neonatal rats were administered a relatively high concentration of ethyl alcohol (11.9% v/v) during postnatal days 4-9, a time when the fetal brain undergoes rapid organizational change and is similar to accelerated brain changes that occur during the third trimester in humans. This model of fetal alcohol spectrum disorders (FASDs) produces severe brain damage, mimicking the amount and pattern of binge-drinking that occurs in some pregnant alcoholic mothers. We describe the use of trace eyeblink classical conditioning (ECC), a higher-order variant of associative learning, to assess long-term hippocampal dysfunction that is typically seen in alcohol-exposed adult offspring. At 90 days of age, rodents were surgically prepared with recording and stimulating electrodes, which measured electromyographic (EMG) blink activity from the left eyelid muscle and delivered mild shock posterior to the left eye, respectively. After a 5 day recovery period, they underwent 6 sessions of trace ECC to determine associative learning differences between alcohol-exposed and control rats. Trace ECC is one of many possible ECC procedures that can be easily modified using the same equipment and software, so that different neural systems can be assessed. ECC procedures in general, can be used as diagnostic tools for detecting neural pathology in different brain systems and different conditions that insult the brain.

Trace eyeblink classical conditioning (ECC) was used to assess hippocampal-dependent associative learning in adult rats that were administered a high concentration (11.9% v/v) of alcohol during early neonatal brain development. In general, ECC procedures are sound diagnostic tools for detecting brain dysfunction across many psychological and biomedical settings.

태아 알코올 스펙트럼 장애의 쥐 모델에서 Hippocampal 기능 장애를 평가 하기 위해 추적 Eyeblink 클래식 컨디셔닝의 사용

Neonatal rats were administered a relatively high concentration of ethyl alcohol (11.9% v/v) during postnatal days 4-9, a time when the fetal brain ...

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

Many insights into the molecular mechanisms underlying learning and memory have been elucidated through the use of simple behavioral assays in model organisms such as the fruit fly, Drosophila melanogaster. Drosophila is useful for understanding the basic neurobiology underlying cognitive deficits resulting from mutations in genes associated with human cognitive disorders, such as intellectual disability (ID) and autism. This work describes a methodology for testing learning and memory using a classic paradigm in Drosophila known as courtship conditioning. Male flies court females using a distinct pattern of easily recognizable behaviors. Premated females are not receptive to mating and will reject the male&#39;s copulation attempts. In response to this rejection, male flies reduce their courtship behavior. This learned reduction in courtship behavior is measured over time, serving as an indicator of learning and memory. The basic numerical output of this assay is the courtship index (CI), which is defined as the percentage of time that a male spends courting during a 10 min interval. The learning index (LI) is the relative reduction of CI in flies that have been exposed to a premated female compared to na&#239;ve flies with no previous social encounters. For the statistical comparison of LIs between genotypes, a randomization test with bootstrapping is used. To illustrate how the assay can be used to address the role of a gene relating to learning and memory, the pan-neuronal knockdown of Dihydroxyacetone phosphate acyltransferase (Dhap-at) was characterized here. The human ortholog of Dhap-at, glyceronephosphate O-acyltransferase (GNPT), is involved in rhizomelic chondrodysplasia punctata type 2, an autosomal-recessive syndrome characterized by severe ID. Using the courtship conditioning assay, it was determined that Dhap-at is required for long-term memory, but not for short-term memory. This result serves as a basis for further investigation of the underlying molecular mechanisms.

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

This protocol describes a Drosophila learning and memory assay called courtship conditioning. This classic assay is based on a reduction of male courtship behavior after sexual rejection by a non-receptive premated female. This natural form of behavioral plasticity can be used to test learning, short-term memory, and long-term memory.

학습과 기억의 척도 로서의 Drosophila Courtship 컨디셔닝

Many insights into the molecular mechanisms underlying learning and memory have been elucidated through the use of simple behavioral assays in model ...

A Method for 3D Reconstruction and Virtual Reality Analysis of Glial and Neuronal Cells

Serial sectioning and subsequent high-resolution imaging of biological tissue using electron microscopy (EM) allow for the segmentation and reconstruction of high-resolution imaged stacks to reveal ultrastructural patterns that could not be resolved using 2D images. Indeed, the latter might lead to a misinterpretation of morphologies, like in the case of mitochondria; the use of 3D models is, therefore, more and more common and applied to the formulation of morphology-based functional hypotheses. To date, the use of 3D models generated from light or electron image stacks makes qualitative, visual assessments, as well as quantification, more convenient to be performed directly in 3D. As these models are often extremely complex, a virtual reality environment is also important to be set up to overcome occlusion and to take full advantage of the 3D structure. Here, a step-by-step guide from image segmentation to reconstruction and analysis is described in detail.

The described pipeline is designed for the segmentation of electron microscopy datasets larger than gigabytes, to extract whole-cell morphologies. Once the cells are reconstructed in 3D, customized software designed around individual needs can be used to perform a qualitative and quantitative analysis directly in 3D, also using virtual reality to overcome view occlusion.

Serial sectioning and subsequent high-resolution imaging of biological tissue using electron microscopy (EM) allow for the segmentation and reconstruction ...

Simultaneous Application of Transcranial Direct Current Stimulation during Virtual Reality Exposure

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a form of non-invasive brain stimulation that changes the likelihood of neuronal firing through modulation of neural resting membranes. Compared to other techniques, tDCS is relatively safe, cost-effective, and can be administered while individuals are engaged in controlled, specific cognitive processes. This latter point is important as tDCS may predominantly affect intrinsically active neural regions. In an effort to test tDCS as a potential treatment for psychiatric illness, the protocol described here outlines a novel procedure that allows the simultaneous application of tDCS during exposure to trauma-related cues using virtual reality (tDCS+VR) for veterans with posttraumatic stress disorder (NCT03372460). In this double-blind protocol, participants are assigned to either receive 2 mA tDCS, or sham stimulation, for 25 minutes while passively watching three 8-minute standardized virtual reality drives through Iraq or Afghanistan, with virtual reality events increasing in intensity during each drive. Participants undergo six sessions of tDCS+VR over the course of 2-3 weeks, and psychophysiology (skin conductance reactivity) is measured throughout each session. This allows testing for within and between session changes in hyperarousal to virtual reality events and adjunctive effects of tDCS. Stimulation is delivered through a built-in rechargeable battery-driven tDCS device using a 1 (anode) x 1 (cathode) unilateral electrode set-up. Each electrode is placed in a 3 x 3 cm (current density 2.22 A/m2) reusable sponge pocket saturated with 0.9% normal saline. Sponges with electrodes are attached to the participant&#8217;s skull using a rubber headband with the electrodes placed such that they target regions within the ventromedial prefrontal cortex. The virtual reality headset is placed over the tDCS montage in such a way as to avoid electrode interference.

This manuscript outlines a novel protocol to allow the simultaneous application of transcranial direct current stimulation during exposure to warzone trauma-related cues using virtual reality for veterans with posttraumatic stress disorder.

전체 투입 3 차원 가상 현실에서 실시 인간 두려움 컨디셔닝

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