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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 ...

University of Wisconsin-Milwaukee

The role of contingency awareness in classical conditioning experiments using human subjects is currently under debate. This study took a novel approach to manipulating contingency awareness in a differential Pavlovian conditioning paradigm. Complex sine wave gratings were used as visual conditional stimuli (CS). By manipulating the fundamental spatial frequency of the displays, we were able to construct pairs of stimuli that varied in discriminability. One group of subjects was given an "easy" discrimination, and another was exposed to a "difficult" CS+ and CS-. A 3rd group was exposed to a stimulus that was paired with the unconditional stimulus (UCS) 50% of the time and served as a control. Skin conductance response (SCR) and continuous UCS expectancy data were measured concurrently throughout the experiment. Differential UCS expectancy was found only in the easy discrimination group. Differential SCRs were found in the easy discrimination group as well as in the difficult discrimination group, but not in the 50% contingency control. The difficult discrimination group did not exhibit differential UCS expectancy but did show clear differential SCR. These observations support a dual process interpretation of classical conditioning whereby conditioning on an implicit level can occur without explicit knowledge about the contingencies. The role of contingency awareness in classical conditioning experiments using human subjects is currently under debate. This study took a novel approach to manipulating contingency awareness in a differential Pavlovian conditioning paradigm. Complex sine wave gratings were used as visual conditional stimuli (CS). By manipulating the fundamental spatial frequency of the displays, we were able to construct pairs of stimuli that varied in discriminability. One group of subjects was given an "easy" discrimination, and another was exposed to a "difficult" CS+ and CS-. A 3rd group was exposed to a stimulus that was paired with the unconditional stimulus (UCS) 50% of the time and served as a control. Skin conductance response (SCR) and continuous UCS expectancy data were measured concurrently throughout the experiment. Differential UCS expectancy was found only in the easy discrimination group. Differential SCRs were found in the easy discrimination group as well as in the difficult discrimination group, but not in the 50% contingency control. The difficult discrimination group did not exhibit differential UCS expectancy but did show clear differential SCR. These observations support a dual process interpretation of classical conditioning whereby conditioning on an implicit level can occur without explicit knowledge about the contingencies.

Classical conditioning of autonomic fear responses is independent of contingency awareness.

Le r&ocirc;le de sensibilisation d&#39;intervention dans des exp&eacute;riences de conditionnement classique avec des sujets humains est actuellement en d&eacute;bat. Cette &eacute;tude a pris une nouvelle approche pour manipuler la conscience d&#39;intervention dans un paradigme diff&eacute;rentiel conditionnement pavlovien. Complexe sinuso&iuml;dal r&acirc;pages ont &eacute;t&eacute; utilis&eacute;s comme des stimuli visuels conditionnelles (CS). En manipulant la fr&eacute;quence spatiale fondamentale de l&#39;affiche, nous avons pu construire des paires de stimuli qui variaient dans circonstancielles. Un groupe de sujets a re&ccedil;u une discrimination &laquo; facile &raquo;, et un autre a &eacute;t&eacute; expos&eacute;e &agrave; un &laquo; difficiles &raquo; CS + et CS-. Un troisi&egrave;me groupe a &eacute;t&eacute; expos&eacute; &agrave; un stimulus qui a &eacute;t&eacute; jumel&eacute; avec le stimulus inconditionnel (UCS) 50 % du temps et servi de t&eacute;moin. R&eacute;ponse de conductance (SCR) et esp&eacute;rance de UCS continue donn&eacute;es ont &eacute;t&eacute; mesur&eacute;es simultan&eacute;ment tout au long de l&#39;exp&eacute;rience sur la peau. Esp&eacute;rance de UCS diff&eacute;rentielle a &eacute;t&eacute; trouv&eacute; seulement dans le groupe de discrimination facile. SCRs diff&eacute;rentiel trouv&eacute; dans le groupe simple discrimination aussi bien que dans le groupe de discrimination difficile, mais pas dans le contr&ocirc;le d&#39;urgence de 50 %. Le groupe de discrimination difficile ne montre pas de diff&eacute;rentiel esp&eacute;rance de l&#39;UCS, mais n&#39;a montr&eacute; clairement diff&eacute;renci&eacute; SCR. Ces observations confirment une interpr&eacute;tation double processus de conditionnement classique selon laquelle conditionn&eacute; au niveau implicite peut se produire sans une connaissance explicite sur les contingences. Le r&ocirc;le de sensibilisation d&#39;intervention dans des exp&eacute;riences de conditionnement classique avec des sujets humains est actuellement en d&eacute;bat. Cette &eacute;tude a pris une nouvelle approche pour manipuler la conscience d&#39;intervention dans un paradigme diff&eacute;rentiel conditionnement pavlovien. Complexe sinuso&iuml;dal r&acirc;pages ont &eacute;t&eacute; utilis&eacute;s comme des stimuli visuels conditionnelles (CS). En manipulant la fr&eacute;quence spatiale fondamentale de l&#39;affiche, nous avons pu construire des paires de stimuli qui variaient dans circonstancielles. Un groupe de sujets a re&ccedil;u une discrimination &laquo; facile &raquo;, et un autre a &eacute;t&eacute; expos&eacute;e &agrave; un &laquo; difficiles &raquo; CS + et CS-. Un troisi&egrave;me groupe a &eacute;t&eacute; expos&eacute; &agrave; un stimulus qui a &eacute;t&eacute; jumel&eacute; avec le stimulus inconditionnel (UCS) 50 % du temps et servi de t&eacute;moin. R&eacute;ponse de conductance (SCR) et esp&eacute;rance de UCS continue donn&eacute;es ont &eacute;t&eacute; mesur&eacute;es simultan&eacute;ment tout au long de l&#39;exp&eacute;rience sur la peau. Esp&eacute;rance de UCS diff&eacute;rentielle a &eacute;t&eacute; trouv&eacute; seulement dans le groupe de discrimination facile. SCRs diff&eacute;rentiel trouv&eacute; dans le groupe simple discrimination aussi bien que dans le groupe de discrimination difficile, mais pas dans le contr&ocirc;le d&#39;urgence de 50 %. Le groupe de discrimination difficile ne montre pas de diff&eacute;rentiel esp&eacute;rance de l&#39;UCS, mais n&#39;a montr&eacute; clairement diff&eacute;renci&eacute; SCR. Ces observations confirment une interpr&eacute;tation double processus de conditionnement classique selon laquelle conditionn&eacute; au niveau implicite peut se produire sans une connaissance explicite sur les contingences.

Conditionnement classique des r&eacute;ponses de peur autonome est ind&eacute;pendante de la conscience d&#39;intervention.

Il ruolo della contingenza consapevolezza in esperimenti di condizionamento classico utilizzando soggetti umani &egrave; attualmente in discussione. Questo studio ha preso un nuovo approccio alla manipolazione di contingenza consapevolezza in un paradigma differenziale condizionamento pavloviano. Complesso sine wave grigliati sono stati usati come stimoli visivi condizionale (CS). Manipolando la frequenza spaziale fondamentale dei display, siamo stati in grado di costruire coppie di stimoli che varia in discriminability. Un gruppo di soggetti &egrave; stato dato una discriminazione &quot;facile&quot;, e un altro &egrave; stato esposto a un &quot;difficile&quot; CS + e CS-. Un terzo gruppo &egrave; stato esposto ad uno stimolo che &egrave; stato accoppiato con lo stimolo incondizionato (UCS) 50% del tempo e servito come un controllo. Risposta di conduttanza (SCR) e aspettativa di UCS continuo dei dati sono stati misurati simultaneamente durante l&#39;esperimento la pelle. Differenziale aspettativa di UCS &egrave; stato trovato solo nel gruppo di facile discriminazione. Differenziale SCRs trovate nel gruppo facile discriminazione cos&igrave; come il gruppo di difficile discriminazione, ma non nel controllo contingenza al 50%. Il gruppo di difficile discriminazione non ha esibito l&#39;aspettativa di UCS differenziale ma ha mostrato chiaro differenziale SCR. Queste osservazioni supportano un&#39;interpretazione duplice processo di condizionamento classico per cui condizionata a un livello implicito pu&ograve; verificarsi senza conoscenza esplicita circa le contingenze. Il ruolo della contingenza consapevolezza in esperimenti di condizionamento classico utilizzando soggetti umani &egrave; attualmente in discussione. Questo studio ha preso un nuovo approccio alla manipolazione di contingenza consapevolezza in un paradigma differenziale condizionamento pavloviano. Complesso sine wave grigliati sono stati usati come stimoli visivi condizionale (CS). Manipolando la frequenza spaziale fondamentale dei display, siamo stati in grado di costruire coppie di stimoli che varia in discriminability. Un gruppo di soggetti &egrave; stato dato una discriminazione &quot;facile&quot;, e un altro &egrave; stato esposto a un &quot;difficile&quot; CS + e CS-. Un terzo gruppo &egrave; stato esposto ad uno stimolo che &egrave; stato accoppiato con lo stimolo incondizionato (UCS) 50% del tempo e servito come un controllo. Risposta di conduttanza (SCR) e aspettativa di UCS continuo dei dati sono stati misurati simultaneamente durante l&#39;esperimento la pelle. Differenziale aspettativa di UCS &egrave; stato trovato solo nel gruppo di facile discriminazione. Differenziale SCRs trovate nel gruppo facile discriminazione cos&igrave; come il gruppo di difficile discriminazione, ma non nel controllo contingenza al 50%. Il gruppo di difficile discriminazione non ha esibito l&#39;aspettativa di UCS differenziale ma ha mostrato chiaro differenziale SCR. Queste osservazioni supportano un&#39;interpretazione duplice processo di condizionamento classico per cui condizionata a un livello implicito pu&ograve; verificarsi senza conoscenza esplicita circa le contingenze.

Condizionamento classico della paura autonomica risposte &egrave; indipendente dalla consapevolezza d&#39;emergenza.

Plasticit&eacute; neuronale dans l&#39;amygdale est n&eacute;cessaire pour l&#39;acquisition et le stockage de la m&eacute;moire dans la crainte de pavlovien climatis&eacute;, mais la plupart des &eacute;tudes de neuro-imagerie ont mis l&#39;accent uniquement sur &eacute;voqu&eacute;e par la stimulation des r&eacute;ponses au cours de la session de la climatisation. Cette &eacute;tude a examin&eacute; les changements dans l&#39;&eacute;tat de repos de connectivit&eacute; fonctionnelle (RSFC) de l&#39;amygdale avant et apr&egrave;s pavlovien de peur conditionn&eacute;e, une t&acirc;che d&#39;apprentissage &eacute;motionnel. R&eacute;sultats comportements de la session de conditionnement a r&eacute;v&eacute;l&eacute; que normalement, les participants ont appris et donn&eacute;es IRMf enregistr&eacute;es au cours de l&#39;apprentissage identifi&eacute; un certain nombre de changements &eacute;voqu&eacute;e par le stimulus qui concordaient avec les travaux ant&eacute;rieurs. Une comparaison directe entre la connectivit&eacute; de l&#39;amygdale pr&eacute;- et post-conditioning ont montr&eacute; une r&eacute;gion du cortex pr&eacute;frontal dorsal (PFC) dans le gyrus frontal sup&eacute;rieur qui a montr&eacute; une augmentation significative en mati&egrave;re de connectivit&eacute;, issue de la session de conditionnement. Une mesure comportementale des performances de la m&eacute;moire explicite une corr&eacute;lation positive avec le changement de connectivit&eacute; amygdale dans une r&eacute;gion voisine dans le gyrus frontal sup&eacute;rieur. En outre, une mesure autonome implicite de conditionnement &eacute;tait positivement corr&eacute;l&eacute;e avec le changement de la connectivit&eacute; entre l&#39;amygdale et le cortex cingulaire ant&eacute;rieur (CCA). Les donn&eacute;es d&#39;&eacute;tat de repos montrent que la connectivit&eacute; de l&#39;amygdale est alt&eacute;r&eacute;e suite pavlovien peur conditionn&eacute; et que ces changements sont &eacute;galement li&eacute;s aux r&eacute;sultats comportements. Ces alt&eacute;rations peuvent refl&eacute;ter l&#39;exploitation d&#39;un processus de consolidation qui renforce les connexions neuronales pour soutenir la m&eacute;moire apr&egrave;s l&#39;&eacute;v&eacute;nement d&#39;apprentissage.

Repos-&Eacute;tat connectivit&eacute; de l&#39;amygdale est alt&eacute;r&eacute;e pavlovien peur conditionn&eacute;e.

Neural plasticity in the amygdala is necessary for the acquisition and storage of memory in Pavlovian fear conditioning, but most neuroimaging studies have focused only on stimulus-evoked responses during the conditioning session. This study examined changes in the resting-state functional connectivity (RSFC) of the amygdala before and after Pavlovian fear conditioning, an emotional learning task. Behavioral results from the conditioning session revealed that participants learned normally and fMRI data recorded during learning identified a number of stimulus-evoked changes that were consistent with previous work. A direct comparison between the pre- and post-conditioning amygdala connectivity revealed a region of dorsal prefrontal cortex (PFC) in the superior frontal gyrus that showed a significant increase in connectivity following the conditioning session. A behavioral measure of explicit memory performance was positively correlated with the change in amygdala connectivity within a neighboring region in the superior frontal gyrus. Additionally, an implicit autonomic measure of conditioning was positively correlated with the change in connectivity between the amygdala and the anterior cingulate cortex (ACC). The resting-state data show that amygdala connectivity is altered following Pavlovian fear conditioning and that these changes are also related to behavioral outcomes. These alterations may reflect the operation of a consolidation process that strengthens neural connections to support memory after the learning event.

Resting-state connectivity of the amygdala is altered following Pavlovian fear conditioning.

Plasticit&agrave; neurale nell&#39;amigdala &egrave; necessaria per l&#39;acquisizione e l&#39;archiviazione di memoria nel pavloviano paura condizionata, ma la maggior parte dei studi di neuroimaging si sono concentrati solo sulle risposte stimolo evocato durante la sessione di condizionamento. Questo studio ha esaminato le modifiche nella connettivit&agrave; funzionale allo stato di riposo (RSFC) di amigdala prima e dopo pavloviano paura condizionata, un&#39;attivit&agrave; di apprendimento emotivo. Risultati comportamentali dalla sessione condizionata rivelato che i partecipanti imparato normalmente e fMRI dati registrati durante l&#39;apprendimento ha individuato una serie di modifiche evocati stimolo che sono coerenti con il lavoro precedente. Un confronto diretto tra la connettivit&agrave; pre e post-conditioning amigdala ha rivelato una regione della corteccia prefrontale dorsale (PFC) in giro frontale superiore che ha mostrato un aumento significativo nella connettivit&agrave; dopo la sessione di condizionamento. Una misura del comportamento delle prestazioni di memoria esplicita &egrave; stata positivamente correlata con il cambiamento nella connettivit&agrave; amigdala all&#39;interno di una regione confinante in giro frontale superiore. Inoltre, un&#39;implicita misura autonomica di condizionamento &egrave; stata positivamente correlata con il cambiamento nella connettivit&agrave; tra l&#39;amigdala e la corteccia cingolata anteriore (ACC). Lo stato di riposo i dati Mostra che connettivit&agrave; amigdala &egrave; alterato in seguito pavloviano paura condizionata e che questi cambiamenti sono legati anche ad esiti comportamentali. Queste alterazioni possono riflettere il funzionamento di un processo di consolidamento che rinforza le connessioni neurali per supportare la memoria dopo l&#39;evento di apprendimento.

Connettivit&agrave; allo stato di riposo dell&#39;amigdala &egrave; alterato dopo pavloviano paura condizionata.

Psychopathic behavior has long been attributed to a fundamental deficit in fear that arises from impaired amygdala function. Growing evidence has demonstrated that fear-potentiated startle (FPS) and other psychopathy-related deficits are moderated by focus of attention, but to date, no work on adult psychopathy has examined attentional modulation of the amygdala or concomitant recruitment of relevant attention-related circuitry. Consistent with previous FPS findings, here we report that psychopathy-related differences in amygdala activation appear and disappear as a function of goal-directed attention. Specifically, decreased amygdala activity was observed in psychopathic offenders only when attention was engaged in an alternative goal-relevant task prior to presenting threat-relevant information. Under this condition, psychopaths also exhibited greater activation in selective-attention regions of the lateral prefrontal cortex (LPFC) than did nonpsychopaths, and this increased LPFC activation mediated psychopathy's association with decreased amygdala activation. In contrast, when explicitly attending to threat, amygdala activation did not differ in psychopaths and nonpsychopaths. This pattern of amygdala activation highlights the potential role of LPFC in mediating the failure of psychopathic individuals to process fear and other important information when it is peripheral to the primary focus of goal-directed attention.

The interplay of attention and emotion: top-down attention modulates amygdala activation in psychopathy.

Comportement psychopathe a longtemps &eacute;t&eacute; attribu&eacute;e &agrave; un d&eacute;ficit fondamental dans la crainte qui r&eacute;sulte de la fonction de l&#39;amygdale avec facult&eacute;s affaiblies. Plus en plus &eacute;vident a d&eacute;montr&eacute; que sursaut peur potentialis&eacute;e (FPS) et autres d&eacute;ficits li&eacute;s psychopathie sont mod&eacute;r&eacute;s par le centre d&#39;attention, mais &agrave; ce jour, aucun travail sur la psychopathie adulte n&#39;a examin&eacute; attentionnelle modulation du recrutement amygdale ou concomitante des circuits d&#39;attention-associ&eacute;s pertinents. Conform&eacute;ment aux conclusions ant&eacute;rieures de FPS, nous rapportons ici que les diff&eacute;rences li&eacute;es &agrave; la psychopathie dans l&#39;activation de l&#39;amygdale apparaissent et disparaissent en fonction de l&#39;attention cibl&eacute;. Plus pr&eacute;cis&eacute;ment, amygdale une diminution activit&eacute; a &eacute;t&eacute; observ&eacute;e chez les d&eacute;linquants psychopathes seulement lorsque l&#39;attention se livrait &agrave; une t&acirc;che alternative objectif pertinente avant la pr&eacute;sentation des informations pertinentes &agrave; la menaces. Sous cette condition, psychopathes expose aussi une plus grande activation dans les r&eacute;gions de l&#39;attention s&eacute;lective du cortex pr&eacute;frontal lat&eacute;ral (LPFC) que nonpsychopaths et la liaison de cette augmentation LPFC activation m&eacute;di&eacute;e psychopathie avec activation de l&#39;amygdale une diminution. En revanche, lorsque pr&eacute;sents explicitement &agrave; la menace, activation de l&#39;amygdale ne diff&egrave;re pas en psychopathes et nonpsychopaths. Ce mod&egrave;le d&#39;activation de l&#39;amygdale met en &eacute;vidence le r&ocirc;le potentiel de LPFC dans la m&eacute;diation de l&#39;incapacit&eacute; des individus psychopathiques &agrave; peur de processus et d&#39;autres informations importantes lorsqu&#39;il est &agrave; l&#39;attention primaire de cibl&eacute; la p&eacute;riph&eacute;rie.

L&#39;interaction d&#39;attention et d&#39;&eacute;motion : activation de l&#39;amygdale dans psychopathie module l&#39;attention de haut en bas.

Comportamento psicopatico lungo &egrave; stato attribuito a un deficit fondamentale nel timore che nasce dalla funzione alterata amigdala. Crescente evidenza ha dimostrato che il trasalimento di paura-potenziate (FPS) e altri deficit correlati a psicopatia sono moderati da focus di attenzione, ma ad oggi, nessun lavoro sull&#39;adulto psicopatia ha esaminato attenzione modulazione di amigdala o concomitante assunzione di rilevanti attenzione relativi circuiti. Coerente con le precedenti conclusioni FPS, riportiamo che correlati a psicopatia differenze di attivazione amigdala appaiono e scompaiono in funzione dell&#39;obiettivo-diretta attenzione. Specificamente, amigdala diminuita attivit&agrave; &egrave; stata osservata in delinquenti psicopatici solo quando l&#39;attenzione fu impegnato in un compito rilevante obiettivo alternativo prima di presentare le informazioni rilevanti per la minaccia. Sotto questa condizione, psicopatici esposta anche una maggiore attivazione nelle regioni di attenzione selettiva della corteccia prefrontale laterale (LPFC) che ha fatto nonpsychopaths, associazione di questo aumento LPFC attivazione mediata psicopatia e con l&#39;attivazione di amigdala &egrave; diminuito. Al contrario, quando esplicitamente assistere alla minaccia, attivazione di amigdala non differiscono in psicopatici e nonpsychopaths. Questo pattern di attivazione amigdala mette in evidenza il potenziale ruolo della LPFC nella mediazione il fallimento degli individui psicopatici per timore di processo e altre informazioni importanti quando &egrave; periferico per l&#39;obiettivo primario di attenzione obiettivo-diretto.

Douglas H. Schultz

Department of Psychology

University of Wisconsin-Milwaukee

How to Detect Amygdala Activity with Magnetoencephalography using Source Imaging

Douglas H. Schultz

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Department of Psychology