Klassisk skräck luftkonditionering paradigmet var anpassad för mänskliga deltagare i en helt omslutande virtuell verklighet inställning. Med hjälp av en diskriminering paradigm, betingad rädsla, cue och sammanhang minne lagring och utplåning mättes med hud konduktans svar på dynamiska virtuella ormar och spindlar (den betingade stimuli) i två olika virtuella sammanhang.
Rädsla luftkonditionering är en allmänt använd paradigm i icke-mänskliga djur forskning för att undersöka neurala mekanismerna bakom rädsla och ångest. En stor utmaning för att bedriva luftkonditionering studier på människa är förmågan att kraftigt manipulera eller simulera miljömässiga sammanhang som är förknippade med konditionerad emotionella beteenden. I detta avseende är virtuell verklighet (VR) ett lovande verktyg. Ändå anpassa denna teknologi för att möta experimentella begränsningar kräver särskilda boenden. Här kan vi ta itu med de metodologiska frågor som när de utför rädsla konditioneringen i en helt omslutande 6-sidig VR-miljö och nu fruktar uppgifter konditionering.
I den verkliga världen, traumatiska händelser inträffar i komplexa miljöer som består av många ledtrådar, engagerande alla våra sensoriska modaliteter. Till exempel ledtrådar som bildar miljö konfiguration omfattar inte bara visuella element, men ljudform, lukt, och även taktila. I studier på gnagare av djur rädsla konditionering är helt nedsänkt i ett sammanhang som är rik med nya visuella, taktila och luktsinnet ledtrådar. Dock är standard laboratorietester av rädsla konditionering hos människor vanligtvis bedrivs i ett obestämbart rum framför en platt eller 2D datorskärmen och inte replikera komplexiteten i verkliga världen erfarenheter. Å andra sidan, är en stor begränsning av kliniska studier som syftar till att minska (släckning) rädsla och förebygga återfall i ångest att behandlingen sker efter att deltagarna har fått en rädsla på ett okontrollerat och till stor del okända sammanhang. Således experimentatorerna blir utan information om behandlingstid, den sanna naturen av den stimulans och tillhörande ledtrådar bakgrund i miljön 1. I avsaknad av denna information kan det vara svårt att verkligen släcka en rädsla som är både kö och kontextberoende. Virtuell verklighet miljöer hantera dessa frågor genom att komplexiteten i den verkliga världen, och samtidigt låta praktiker att begränsa rädsla konditionering och parametrar för utrotning ge empiriska data som kan föreslå bättre behandlingsalternativ och / eller analysera mekanistiska hypoteser.
För att testa hypotesen att rädslan luftkonditionering rikt kan kodas och sammanhanget specifika när de genomförs i en helt omslutande miljö, har vi utvecklat olika virtual reality 3D-sammanhang där deltagarna upplevde rädsla konditionering till virtuella ormar eller spindlar. Auditiva ledtrådar samarbete skedde med CS för att ytterligare väcka orientera svar och en känsla av "närvaro" i ämnen 2. Hud konduktans svar tjänade som beroende mått av rädsla förvärv, minne lagring och utplåning.
1. Resultat
Motsvarande inom sammanträdesperiod rädsla förvärv och utrotning mellan grupper påträffades (Figur 3). Dessa data visar att pålitliga och informativa rädsla konditionering studier kan utföras inom de ramar och resurser av en helt uppslukande miljö. Dessutom visar vi också robusta kontextuella rädsla minne i samma retentionstid Context rädsla deltagare i dyket (deltagare som stannade kvar i samma sammanhang för dag 1 och 2, i förhållande till de som upplevde ett sammanhang skift). Bevarandet av rädsla är starkare i DIVE än hos en konventionell laboratorium matchas paradigm 16 (se figur 3). Med den uppslukande VR-setup, kan man också undersöka och manipulera rika kontextuella miljöer att söka deklarativa minnet processer hos människor, till skillnad från i laboratoriemiljö där realistiska multimodel sammanhang manipulationer är svåra att åstadkomma. Slutligen kan VR världarna lätt att portas för användning tillsammans med funktionell magnetkamera (fMRI) med stereoskopisk VR glasögon för att genomföra analyser hjärnan aktiveras under kodningen eller hämtning av rädsla förvärv, utdöende, och återfall. Denna metod kan användas för att överbrygga gnagare och kliniska fynd i rädsla och ångest.
2. Styra sammanhang och stimulans exponering i virtuell verklighet.
Ett stort problem med att utnyttja VR för experimentell användning är också dess styrka. Specifikt helt omslutande VR ger komplexitet, förvirrar och frihet i den verkliga världen. Till exempel i verkliga livet, trauma offren upplever en aversiva stimulans i ett sammanhang för en okänd tid. Den kontextuella exponeringen, specifika funktioner och andra sinnesintryck som deltagit är också okända eller inte confirmable. På samma sätt, om vi skulle ge deltagarna möjlighet att fritt utforska den virtuella miljöer vi inte skulle kunna redogöra för sammanhanget eller påverkan exponeringstid eller varaktighet. Till exempel kan en deltagare gå mycket snabbt, och missa tre av fyra CS + presentationer. En annan kan utforska bara ett rum i den virtuella lägenheten. Likaså om stimulus presentation inte specificeras i mitten av skärmen, där blicken riktas före start kommer deltagarna att undvika eller missar CS presentationer. Vår lösning till dessa potentiella blandar ihop var att ta deltagarna på en sittande, guidad tur i varje miljö i en takt som skulle möjliggöra för en specifik interstimulus intervall (ISI) och stimulans varaktighet. Vi kunde sedan ta fram jämförbara SCR data från specifika tidpunkter och specifika platser i alla deltagare (t.ex. svar till CS +, USA, och CS-stimuli). Problem som uppstått efter att ha gjort detta beslut ingick att hitta en väg form, längd och rörelse takt som inte skulle orsaka illamående eller proprioceptiva dissonans till deltagaren och ändå känna sig lämplig för att efterlikna naturliga förflyttningar genom en ny miljö.
3. Implementera standardparametrar rädsla konditionering till ett VR-system.
För att simulera realistiska betingade stimuli ormar och spindlar var utformade efter djurliv bilder. De ormar och spindlar var först modelleras i Maya, en datorgrafik 3D-modellering och animering programpaket och sedan importeras in i VR-systemet. Vi gjorde detta eftersom Virtools är en virtuell verklighet författande system, inte en modellering applikation. Därför är det bäst att köra ett VR-system och lägger till interaktion och navigering till en scen. Närmare bestämt i Maya fyra olika animationer för varje CS typ skapades (till exempel en hoprullad orm, en spindel springer över golvet, en orm utfall framåt med öppen mun) och sedan importeras till Virtools.
Innan importera dynamiska ormen och modeller spindel i Virtools från Maya, var en bana som skapats i Virtools att vägleda deltagaren kring miljön i en slät rund sätt så att provtagning av miljön under loppet av 32 betingad stimulus presentationer under skräck luftkonditionering. Formen på väg är det samma för alla våra tre virtuella världar. Vägen skapades för att stanna i fyra sekunder för varje stimulus presentation var interstimulus intervallet 11 + / – 4 sekunder under vilka ämnet var sakta röra (som guidade) via miljön. Detta intervall bestämdes från våra tidigare experiment rädsla konditionering i laboratoriet 8, 16 eftersom den tillåter för återvinning av huden konduktans svar mellan stimulus presentationer. Stimuli placerades därefter på vägen vid punkter anges av tidpunkten parametrar. Denna setup skapat särskilda stimulans och konjunktioner sammanhang (t ex en orm slingrande på matbordet, en spindel promenerar runt i soffan benet), som senare kan sonderas för explicita minnet. Stimuli framträdanden var pseudo-randomiserades via skript. Alla stimulans presentationer dök upp i mitten avframför skärmen för att hindra deltagaren från att behöva söka efter stimulans. Detta gav oss en kontrollerad mängd stimulans exponeringstid, och ett definierat sammanhang plats. En begränsning av framåt uppfattning är att den inte dra nytta av den fulla kapaciteten hos den uppslukande systemet (t.ex. kan ormar inte komma in i rummet bakom deltagare). Dessutom var stimuli noggrant placeras utanför en gräns ruta runt deltagare plats så att ormar och spindlar aldrig inkräktat på deltagarnas personliga utrymme.
4. Synpunkt och huvud spårning.
Vinkeln på dyket var inställd så att från sittande ställning deltagaren hade en riktig framåtvänd vinkel. Detta kontrolleras för variationer i höjd mellan deltagarna, och minimerade rörelse artefakter på vår fysiologiska inspelningar. Deltagarna instruerades att möta framåt och röra sig så lite som möjligt, detta kontrollerade även där deltagarna var ute, och därför upprätthållas konsekvent stimulans och sammanhang exponering mellan deltagarna. Vi valde att sätta på ett huvud-tracking enhet i 3D-glasögon som bärs av deltagarna så att de tittade på scenen med rätt perspektiv. Om huvudet spårning inte hade valts för, huvudrörelse åt vänster eller höger inte riktigt täppa hur föremålen visades i världen (t.ex. föremål som tycks böjd på skärmar i DIVE som deltagare gick igenom). Med huvudet spårning väljas för, kan vi vara säkra på att funktioner i miljön behöll sina normala proportioner och ritade korrekt på alla de sex väggarna i DIVE under hela experimentet.
5. Datainsamling.
I vårt standard laboratorium version av rädsla konditionering 8, var 16 stimulus presentation som styrs av datorer skript programmeras i Presentation programpaketet. För att bibehålla överensstämmelse mellan labbet och den virtuella miljön, importerade vi vår standard rädsla förvärv och utrotning skript i koden format till kontrollen datorn i kontrollrummet som är värd för DIVE kub (se figur 1). Parallellporten koden var inställd på att skicka en genererad lista med numeriska koder för att signalera olika händelser, såsom presentationer av orm, spindel, och elektrisk ansats stimulering. I vår design, skickar Virtools ett öppet meddelande ljudkontroll (OSC 17) OSC / UDP-meddelande till en egen C + +-program som sätter parallellporten värde. Vår C + +-programmet använder OSCpack 18 bibliotek.
Den BIOPAC digitala ingången är ansluten till datorn parallellporten. SCR data samlas in på den bärbara datorn från BIOPAC via parallellport, därefter normaliserats och beräknas till CS + / CS-och USA-ansats inom specifika parametrar (se ovan för detaljer). Förutom att göra scenen och kontrollera navigering, Virtools också används för att logga användaren händelser (knapptryckningar). Sammanfattningsvis, under ett experiment, skickas meddelanden från huvuddatorn till BIOPAC systemet via parallellporten. Eftersom Virtools inte kan kommunicera med parallellporten på datorn direkt ett litet C + +-program lyssnar efter en OSC meddelande från Virtools och sedan överför den till parallellporten.
The authors have nothing to disclose.
Vi tackar Holton Thompson för hennes arbete med att skapa den Virtools 3-D världar i Maya och Eric Monson för schematiska ritningar. Forskningen sponsrades delvis av postdoktoral NIH F32 MH078471 till NCH, och Nida RO1 DA027802 till KSL. The Dive har finansierats av NSF BCS-0.420.632.