जज्बात की स्मृति प्रभाव बढ़ाना ब्रेन इमेजिंग जांच

Summary

हम एक प्रोटोकॉल है कि कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग का उपयोग करता है करने के लिए भावनाओं के प्रभाव स्मृति बढ़ाने के तंत्रिका संबद्ध की जांच वर्तमान. इस प्रोटोकॉल के मस्तिष्क गतिविधि की पहचान विशेष रूप से स्मृति से संबंधित प्रसंस्करण, अधिक सामान्य अवधारणात्मक प्रसंस्करण के लिए विपरीत से जुड़े अनुमति देता है, और स्वस्थ और नैदानिक ​​आबादी के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है.

Abstract

भावनात्मक घटनाओं के लिए बेहतर गैर भावनात्मक घटनाओं ^1,2 से याद किया करते हैं. संज्ञानात्मक और भावात्मक neuroscientists की एक लक्ष्य के लिए स्मृति पर इस भावना का प्रभाव बढ़ाने के अंतर्निहित तंत्रिका तंत्र को समझने के लिए है. एक तरीका है कि विशेष रूप से प्रभावशाली भावना स्मृति बढ़ाने के प्रभाव की जांच में साबित हो गया है तथाकथित बाद स्मृति प्रतिमान (एसएमपी) है. इस पद्धति का मूल रूप से गैर भावनात्मक यादों के ³ तंत्रिका संबद्ध की जांच में इस्तेमाल किया गया था, और अधिक हाल ही में हम और दूसरों को भी यह लागू भावनात्मक ^{स्मृति (4,} 5-7 में समीक्षा) के अध्ययन के लिए सफलतापूर्वक. यहाँ, हम एक प्रोटोकॉल है कि अनुमति देता का वर्णन घटना से संबंधित कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) के साथ संयोजन के रूप में एसएमपी का उपयोग भावना की स्मृति बढ़ाने के प्रभाव के तंत्रिका संबद्ध की जांच. एसएमपी की एक महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि यह विशेष रूप से अधिक सामान्य धारणा के साथ जुड़े गतिविधि से स्मृति के साथ जुड़े मस्तिष्क गतिविधि की जुदाई की अनुमति देता है. इसके अलावा, भावनात्मक उत्तेजनाओं के प्रभाव की जांच के संदर्भ में, एसएमपी मस्तिष्क क्षेत्रों गतिविधि जिसका दोनों सामान्य / अवधारणात्मक और स्मृति प्रसंस्करण विशिष्ट भावनात्मक मॉडुलन के लिए अतिसंवेदनशील है की पहचान की अनुमति देता है. इस प्रोटोकॉल स्वस्थ ^8-15 विषयों में इस्तेमाल किया जा सकता है के रूप में के रूप में अच्छी तरह से जहां वहाँ भावनात्मक घटनाओं, जैसे अवसाद और पोस्ट अभिघातजन्य तनाव विकार (PTSD से पीड़ित लोगों की याद में भावना धारणा और biases के तंत्रिका संबद्ध में परिवर्तन कर रहे हैं नैदानिक ​​रोगियों में, ^{16), 17.}

Protocol

1. प्रायोगिक डिजाइन, methodological मुद्दे, और उत्तेजनाओं

एसएमपी दो कार्यों, एक एन्कोडिंग कार्य और एक पुनर्प्राप्ति कार्य, और मस्तिष्क गतिविधि की रिकॉर्डिंग से मिलकर एन्कोडिंग कार्य के दौरान या दोनों एन्कोडिंग और पुनर्प्राप्ति कार्य (एसएमपी के डिजाइन illustrating आरेख के लिए देखें चित्र 1) के दौरान हो सकता है.

चित्रा 1 एसएमपी डिजाइन के जनरल आरेख. मस्तिष्क क्षेत्रों गतिविधि जिसका एन्कोडिंग के दौरान अधिक से अधिक के लिए बाद में बाद में भूल मदों के लिए की तुलना में याद है (नि.> एफ) एन्कोडिंग सफलता (ते) के साथ जुड़े हैं. इसी तरह, अगर स्मृति में इस अंतर (डीएम) ³ मस्तिष्क पुनर्प्राप्ति (हिट्स> याद) के दौरान दर्ज की गतिविधि की तुलना के आधार पर मापा जाता है यह पुनर्प्राप्ति सफलता (राज्यसभा) के साथ जुड़े क्षेत्रों की पहचान.

कई महत्वपूर्ण पहलुओं को भावनात्मक उत्तेजनाओं के साथ एसएमपी का उपयोग अध्ययन में विचार किया जाना चाहिए:

1. यह महत्वपूर्ण है उत्तेजनाओं के भावनात्मक भावुक valence और arousal / तीव्रता, के रूप में, गुण के लिए नियंत्रण के रूप में वे भावनात्मक धारणा पर अलग अलग प्रभाव पड़ता है और ^{इस तरह भावनात्मक स्मृति 10,} 26 , 27 पर. आमतौर पर इस्तेमाल किया भावनात्मक उत्तेजनाओं अंतर्राष्ट्रीय उत्तेजित चित्र प्रणाली (IAPS) ²³ और अंग्रेजी शब्द के लिए उत्तेजित मानदंड (नए सिरे से) ²⁴ से शब्दों से चित्र हैं. कि एक प्रोत्साहन ⁽²⁵ देखें) के भावनात्मक गुण को परिभाषित IAPS चित्रों और शब्दों को नए सिरे से दो प्रमुख भावात्मक (माधुर्य या वैमनस्य की डिग्री, और arousal भावनात्मक तीव्रता यानी, valence) आयामों पर नियंत्रित कर रहे हैं . अक्सर भावना अनुसंधान में इस्तेमाल किया उत्तेजनाओं का एक अन्य वर्ग भावनात्मक अभिव्यक्ति के साथ मानवीय चेहरे, जैसे हमारे चेहरे प्रभावित (चित्र से उन हैं http://www.paulekman.com ) और NimStim ( http://www.macbrain.org/ ) सेट.
2. ए: अन्य कारकों जोड़तोड़ जिसका भी स्मृति के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है, और इसलिए इस प्रोटोकॉल के बहुमुखी प्रतिभा के लिए योगदान में शामिल एन्कोडिंग कार्य के प्रकार में भिन्नता (यानी आनुषंगिक ^{11, 13, 19} या जानबूझकर ^{8, 20)} इस्तेमाल किया, ज. उत्तेजनाओं (प्राथमिक ध्यान केंद्रित के ^{रूप में 19 13, भावनात्मक 8,} 11 या गैर भावनात्मक पहलुओं के साथ अर्थात्) के भावनात्मक सामग्री के लिए सम्मान के साथ एन्कोडिंग ध्यान देते हैं, और सी. पुनर्प्राप्ति कार्य के प्रकार का उपयोग ^{(यानी} 8 ^{याद है,} 11 या ^{मान्यता 12,} 20) . इसके अलावा, उत्तेजना की अवधि भी स्मृति प्रदर्शन ²¹ को प्रभावित करता है, और इसलिए इसे के रूप में अच्छी तरह से विचार किया जाना चाहिए, उपरोक्त कारकों के साथ साथ .
3. अन्य में मानव उपस्थिति और भावनात्मक और तटस्थ चित्रों की ¹¹ दृश्य जटिलता के रूप में संभव confounding चर, भी के लिए नियंत्रित किया जाना चाहिए.
4. यह महत्वपूर्ण है कि ब्याज की स्थितियों के लिए स्मृति प्रदर्शन उचित पर्वतमाला है कि दोनों व्यवहार और मस्तिष्क इमेजिंग डेटा का उचित सांख्यिकीय तुलना की अनुमति में गिर जाता है है. उदाहरण के लिए, हमारे cued याद कार्यों में याद किया और भूल गए परीक्षणों के अनुपात लगभग 50 ^{8%, 11} था. हालांकि, क्योंकि दो विकल्प मान्यता कार्यों में इस प्रदर्शन के स्तर को मौका करने के लिए करीब होगा, उच्च समग्र प्रदर्शन के स्तर की उम्मीद है. इस मामले में याद किया और भूल शर्तों के बीच तुलना उचित बेतरतीब ढंग से याद परीक्षणों की एक छोटी संख्या के चयन के लिए भूल गए परीक्षणों की संख्या समानता के द्वारा पूरा किया जा सकता है. इसके अलावा, स्मृति पर एक भावना का प्रभाव बढ़ाने भी व्यवहार डेटा में मौजूद होना चाहिए तटस्थ मदों के लिए की तुलना में भावनात्मक के लिए याद परीक्षण के अधिक से अधिक अनुपात में परिलक्षित.
5. यह भी सलाह दी है कि मूड प्रेरण है के रूप में इस ^भी 22 के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है बचा जा है. यह भावनात्मक उत्तेजनाओं कि वही valence का कोई 2-3 की तुलना में अधिक उत्तेजनाओं लगातार ¹¹ प्रस्तुत कर रहे हैं सुनिश्चित करने के लिए छद्म randomizing द्वारा किया जा सकता है .

2. स्कैन के लिए विषय की तैयारी

सभी विषय सूचित सहमति लिखा उपलब्ध कराने के पहले प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल, जो एक एथिक्स बोर्ड द्वारा अनुमोदित किया गया है चल रहा है.

पहले स्कैनिंग कक्ष में प्रवेश

1. पहले लगभग 45 मिनट स्कैन करने के लिए प्रत्येक विषय प्रश्नावली पूर्ण करने के लिए समग्र भावनात्मक राज्य और ^{चिंता स्तर 28,} 29 का आकलन है. इन प्रारंभिक आकलन सत्र के बाद स्क्रीन करने के लिए आकलन के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है अध्ययन में भाग लेने का एक परिणाम के के रूप में चिंता / मूड में परिवर्तन के लिए.
2. प्रश्नावली के पूरा होने के बाद, स्कैनिंग प्रक्रियाओं के विषय को सूचित किया जाता है और व्यवहार कार्य के लिए विशेष निर्देश दिए. विषय भी एक छोटी अभ्यास सत्र पूर्ण कार्य के साथ परिचित हो.

Scanni दर्जएनजी कक्ष

3. विषय स्कैनिंग बिस्तर पर सिर के लिए अतिरिक्त cushioning के साथ लापरवाह, झूठ के निर्देश दिए है, और कान संरक्षण दिया है. इसके अलावा, गैर चिपकने वाला टेप की लंबाई के पक्ष विषय के आंदोलन को कम से कम करने में मदद माथे के आसपास हल्के से लिपटे हो सकता है.
4. स्कैनिंग के लिए पहले, इस विषय के दाहिने हाथ एक प्रतिक्रिया बॉक्स पर तैनात है और प्रतिक्रिया बॉक्स परीक्षण किया है. डेटा संग्रह शुरू करने से पहले यह भी सुनिश्चित किया है कि इस विषय स्क्रीन प्रक्षेपण स्पष्ट रूप से देख सकते हैं होना चाहिए. पास में एक आपातकालीन बटन बंद विषय मुक्त हाथ रखा जाता है इतना है कि s / वह किसी भी तत्काल स्कैनर रोकने की जरूरत का संकेत हो सकता है.
5. हमारे अध्ययन में, उत्तेजनाओं CIGAL, एक घर में डेटा प्रस्तुति सॉफ्टवेयर ³⁰ कार्यक्रम का उपयोग कर प्रस्तुत किए गए, लेकिन अन्य सॉफ्टवेयर भी उपलब्ध हैं, ई प्रधानमंत्री SuperLab, प्रस्तुति, और Matlab - आधारित Psychtoolbox.
6. हमारी जांच के आधार पर, हम अनुशंसा करते हैं कि स्कैन भावना उत्तेजना से संबंधित कार्यों की अवधि 1 की तुलना में नहीं रह जाना चाहिए, और समग्र स्कैनिंग समय 2 बजे से अधिक नहीं होनी चाहिए, यह भी, यदि संभव हो तो बाद नैदानिक ​​समूहों ^में कम किया जाना चाहिए है 17.

3. डेटा रिकॉर्डिंग और प्रसंस्करण

पैरामीटर स्कैन

Dolcos और ¹¹ सहयोगियों द्वारा मूल अध्ययन में, एक 1.5 Tesla जीई स्कैनर एमआरआई डेटा एकत्र किए गए थे. ते 40ms =; FOV पूर्ण मस्तिष्क कवरेज 34 सन्निहित ढाल गूंज echoplanar (EPIs) छवियों रक्त ऑक्सीजन का स्तर निर्भर (बोल्ड) इसके विपरीत के प्रति संवेदनशील, axial विमान में विमान एसी पीसी (टी.आर. = 3000ms समानांतर परिभाषित के माध्यम से अधिग्रहण कर लिया था = 64 ² छवि मैट्रिक्स; एफए = 90 °, टुकड़ा मोटाई = 3.75 मिमी). स्कैनिंग पैरामीटर यहां इस्तेमाल किया अच्छी तरह से किया गया है के लिए औसत दर्जे-अस्थायी (MTL) पालि संरचनाओं में सक्रियकरण की पहचान अनुकूल है, लेकिन अन्य स्कैनिंग उच्च स्थानिक संकल्प के लिए ^{अनुकूलित} मापदंडों भी 33-35 इस्तेमाल किया जा सकता है.

पोस्ट - स्कैनिंग प्रक्रिया

1. विषय प्रश्नावली पूर्ण राज्य मूड और चिंता के स्तर का आकलन और, अगर स्कैनिंग सत्र के पहले प्रदर्शन नहीं, व्यक्तित्व लक्षण (जैसे neuroticism, भावनात्मक arousability) का आकलन भी एकत्र किया जा सकता है.
2. यदि पुनर्प्राप्ति गतिविधि स्कैनिंग सत्र के दौरान दर्ज की गई है, पुनर्प्राप्ति कार्य स्कैनिंग सत्र के बाद प्रदर्शन किया जा सकता है, या एक बाद में समय पर. यदि स्कैनर में पहले से ही नहीं किया, एक भावनात्मक दर्ज़ा कार्य विषय stimuli करने के लिए भावनात्मक प्रतिक्रिया का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. इस तरह, भावनात्मक और तटस्थ श्रेणियों की जुदाई प्रतिभागियों मूल्यांकन के आधार पर किया जा सकता है, बजाय मानक स्कोर के आधार पर. हालांकि, इस कार्य पुनर्प्राप्ति कार्य के बाद किया जाना चाहिए.
3. स्मृति पर भावनाओं के प्रभाव को अधिकतम करने के लिए, ~ 20 मिनट की एक ^{न्यूनतम} देरी एन्कोडिंग और 18 पुनर्प्राप्ति के बीच होने की जरूरत है. हालांकि, देरी बहुत लंबे समय तक हो सकता है, दिन मिनट, सप्ताह, और महीनों से कर सकते हैं, के रूप में स्मृति पर भावनाओं के प्रभाव के लंबे समय से स्थायी और भावनात्मक ^{याद तटस्थ स्मरणशक्ति} 12, 13 की तुलना में समयोपरि जारी रहती जाता किया जा सकता है.

मेमोरी कार्य

वर्तमान प्रोटोकॉल में मुख्य एक - cued स्मृति याद करते हैं ¹¹ परीक्षण का उपयोग अध्ययन से निष्कर्ष पर ध्यान केंद्रित है, जिसमें प्रतिभागियों को प्रत्येक तस्वीर के लिए मौखिक cues के साथ प्रदान किया गया और वे चित्रों वे याद सकता है के बारे में विवरण लिखने में प्रदान किया था. हालांकि, अन्य पुनर्प्राप्ति कार्य भी किया जा सकता. विशेष रूप से प्रासंगिक तथाकथित आर.के. ³¹ प्रतिमान, एक स्मृति मान्यता काम जिसमें प्रतिभागियों को चाहे वे ​​एन्कोडिंग (प्रतिक्रियाएं याद) से विशिष्ट प्रासंगिक विवरण स्मरण करना या सिर्फ अपनेपन की भावना है कि वे आइटम का सामना करना पड़ा पर आधारित प्रत्येक पुनर्प्राप्त आइटम वर्गीकृत है ( प्रतिक्रियाएं पता). FMRI के साथ और भावनात्मक उत्तेजनाओं के साथ खेतों में प्रयुक्त किए गए इस कार्य के तंत्रिका संबद्ध न केवल पृथक्करण की अनुमति देता है याद - बनाम परिचित आधारित ³² पुनर्प्राप्ति लेकिन भावनाओं के अंतर प्रभाव की भी पहचान पुनर्प्राप्ति के इन दो प्रकार पर, और जुड़े तंत्रिका ¹² संबद्ध करता है.

fMRI डेटा विश्लेषण

सांख्यिकीय पैरामीट्रिक (एसपीएम मानचित्रण: ( http://www.fil.ion.uc.uk/spm/ घर में Matlab आधारित उपकरणों के साथ) के संयोजन में डेटा विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया गया पूर्व प्रसंस्करण आमतौर पर शामिल है: छवि गुणवत्ता आश्वासन,. संरेखण, गति सुधार, सह पंजीकरण, सामान्य, और चौरसाई (8 मिमी ³ कर्नेल), लेकिन अगर विश्लेषण ब्याज (ROIs) के anatomically से परिभाषित क्षेत्रों को शामिल, स्थानिक विशिष्टता प्राप्त किया जाता है यदि डेटा और smoothed नहीं ^{सामान्यीकृत} कर रहे हैं ( 11 देखें). व्यक्तिगत और समूह - स्तर के सांख्यिकीय विश्लेषण मुझे बाद के आधार पर एन्कोडिंग / पुनर्प्राप्ति मस्तिष्क गतिविधि की तुलना शामिलmory प्रदर्शन. भावनाओं की स्मृति से संबंधित गतिविधि पर modulatory प्रभाव तटस्थ उत्तेजनाओं के लिए की तुलना में भावुक के लिए अधिक से अधिक ES / डीएम या आर.एस. गतिविधि दिखा रहा है (देखें चित्र 2) क्षेत्रों में देखा जा सकता है. MTL गतिविधि लक्ष्यीकरण जांच कार्यात्मक dissociations, जो उत्तेजनाओं (भावनात्मक बनाम तटस्थ स्मृति, ¹¹⁾ की भावनात्मक सामग्री से जुड़े रहे हैं की पहचान की अनुमति है, स्मृति के प्रकार (आइटम बनाम स्रोत ^{स्मृति,} 19) अध्ययन किया जा रहा है, या पुनर्प्राप्ति के प्रकार कार्य (अनुस्मरण - बनाम परिचित आधारित, ^{12, 36).} मस्तिष्क क्षेत्रों के MTL prefrontal प्रांतस्था (पीएफसी), कि विभिन्न भावनात्मक बनाम तटस्थ ^{10 स्मृति, 20} में शामिल हैं विशेष रूप से लक्षित क्षेत्रों के बाहर जांच.

चित्रा 2. स्मृति संबंधित ब्रेन जज्बात मॉडुलन संभाव्य गतिविधि की पहचान करने के लिए स्मृति से संबंधित मस्तिष्क गतिविधि है कि भावना (EmoDm रुपये /> NeuDm / रुपये, यानी, भावना एक्स स्मृति बातचीत दिखा) मॉडुलन के प्रति संवेदनशील है की पहचान की अनुमति के अलावा , इस डिजाइन भी मस्तिष्क क्षेत्रों गतिविधि जिसका सामान्य / अवधारणात्मक प्रसंस्करण पर भावना प्रभाव को दर्शाता है की पहचान की अनुमति देता है [(जज्बात + आर जज्बात एफ)> (तटस्थ आर + एफ तटस्थ); यानी, भावनाओं के मुख्य प्रभाव दिखा] ([स्मृति के रूप में अच्छी तरह के रूप में समग्र प्रभाव जज्बात + आर तटस्थ नि.)> (जज्बात एफ + तटस्थ एफ); यानी, स्मृति के मुख्य प्रभाव दिखा].

4. प्रतिनिधि परिणाम:

भावनात्मक स्मृति के अध्ययन में एसएमपी के रोजगार भावनाओं के प्रभाव स्मृति बढ़ाने के तंत्रिका संबद्ध पर प्रकाश बहा में सफल साबित हुआ है. मॉडुलन परिकल्पना ^{37, 38} के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करना, स्मृति एन्कोडिंग अध्ययन सबूत मिल गया है विचार है कि भावना स्मृति से संबंधित मस्तिष्क क्षेत्रों में गतिविधि पर amygdala, एक मस्तिष्क भावना प्रसंस्करण में शामिल क्षेत्र से modulatory प्रभावों के माध्यम से स्मृति को बढ़ाता है , का समर्थन, इस तरह औसत दर्जे-अस्थायी (MTL 11, चित्रा 3 देखें) पालि और prefrontal प्रांतस्था ⁽¹⁰ पीएफसी) के रूप में. इसके अलावा, स्मृति पुनर्प्राप्ति के अध्ययन आगे सबूत है कि मॉडुलन परिकल्पना भी पुनर्प्राप्ति करने के लिए लागू होता है, और है कि विभिन्न MTL क्षेत्रों के विभिन्न अनुस्मरण - बनाम परिचित आधारित ^{भावनात्मक} 12 यादों के पुनर्प्राप्ति में शामिल हैं प्रदान करते हैं .

चित्रा 3. मॉडुलन हाइपोथीसिस के लिए साक्ष्य मॉडुलन परिकल्पना सहायक, भावना स्मृति बढ़ाने के प्रभाव वृद्धि हुई ES / डीएम गतिविधि (ए) में प्रमस्तिष्कखंड और MTL स्मृति प्रणाली (सी और डी में सचित्र) के बीच (बी) और बातचीत के साथ जुड़े थे . बार रेखांकन प्रतिशत भावनात्मक और तटस्थ ES / डीएम के लिए संकेत बदलने के लिए, के रूप में पीक सक्रियण टुकड़ा से निकाले और गोलार्द्धों भर में औसत की तुलना. scattergrams सह ES / amygdala में डीएम गतिविधि और भावनात्मक और तटस्थ चित्रों के लिए entorhinal प्रांतस्था के बीच भिन्नता दिखाने के लिए. ES / डीएम = इनकोडिंग सफलता / मेमोरी के लिए कारण अंतर. Dolcos एट अल से ^11, अनुमति के साथ.

Discussion

यह प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल भावनाओं के प्रभाव स्मृति बढ़ाने के तंत्रिका संबद्ध की जांच, विशेष रूप से स्मृति से संबंधित मस्तिष्क गतिविधि है कि मस्तिष्क सामान्य / अवधारणात्मक प्रसंस्करण के दौरान भावना मॉडुलन के लिए अतिसंवेदनशील क्षेत्रों में गतिविधि से भावनाओं के द्वारा मॉडुलन करने के लिए अतिसंवेदनशील है अलग से अनुमति देता है. इस डिजाइन स्मृति पर भावनाओं के प्रभाव अंतर्निहित तंत्रिका तंत्र के बारे में हमारी समझ को आगे बढ़ाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई किया गया है, और अपनी बहुमुखी प्रतिभा दिया यह उम्मीद है कि एसएमपी कैसे समय एक घटना अनुभवी है पर उपस्थित विभिन्न पहलुओं बाद एक को प्रभावित करेगा निर्धारित करने में महत्वपूर्ण रहेगा याद करने और फिर अनुभव है कि घटना और जुड़े भावनाओं के लिए एक स्मृति की क्षमता है. इसके अलावा, इस प्रोटोकॉल आसानी से भावनात्मक प्रसंस्करण और स्मृति में biases है कि आम तौर पर विशिष्ट नैदानिक ​​आबादी (जैसे अवसाद और ^{PTSD के रोगियों)} 16, 17 में पाए जाते हैं के साथ जुड़े तंत्रिका संबद्ध की जांच के लिए अनुकूलित कर सकते हैं. एसएमपी के सफल कार्यान्वयन के लिए भावनात्मक स्मृति के प्रभाव की जांच ठीक से उपर्युक्त विभिन्न जोड़तोड़ कि एन्कोडिंग और / या पुनर्प्राप्ति कार्य के दौरान प्रतिक्रियाओं को प्रभावित कर सकते हैं सहित कारकों पर विचार पर निर्भर करता है.