Undersöka Neurala mekanismer Aware och omedveten rädsla minne med fMRI
Summary
En metod för att undersöka de neurala mekanismer som stöder medvetna och omedvetna minnesprocesser under rädsla konditionering beskrivs. Denna metod övervakar blodet syre beroende (BOLD) funktionell magnetisk resonanstomografi, hud konduktans svar och obetingat stimulus förväntade under Pavlovsk rädsla konditionering för att bedöma de neurala korrelat till olika minnesprocesser.
Abstract
Pavlovsk rädsla konditionering används ofta i kombination med funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI) hos människor för att undersöka neurala substrat av associativ inlärning 1-5. I dessa studier är det viktigt att ge beteende bevis för konditionering för att verifiera att skillnader i hjärnans aktivitet lär-relaterade och korrelerade med mänskligt beteende.
Rädsla conditioning studier övervakar ofta autonoma svar (t.ex. hud konduktans svar, SCR) som ett index på inlärning och minne 6-8. Dessutom kan andra beteendemässiga åtgärder ge värdefull information om inlärningsprocessen och / eller andra kognitiva funktioner som påverkar konditionering. Till exempel påverkar obetingat stimulus (UCS) förväntade har på uttrycket av den betingade svar (CR) och obetingat svar (UCR) har varit ett ämne av intresse i flera färska studier 9-14. SCR och UCS förväntade mäter have nyligen använts i samband med fMRI för att undersöka neurala substrat för medvetna och omedvetna rädsla lärande och processer minne 15. Även om dessa kognitiva processer kan utvärderas till viss del efter konditionering session kan efter konditionering bedömningar mäter inte förväntningarna på försök till försök och är känsliga för störningar och glömma, liksom andra faktorer som kan snedvrida resultat 16,17 .
Övervakning autonoma och beteendemässiga samtidigt med fMRI ger en mekanism genom vilken neurala substrat som förmedlar komplexa relationer mellan kognitiva processer och beteende-/ autonoma svar kan bedömas. Men övervakningen autonoma och beteendemässiga i MR-miljö innebär en rad praktiska problem. Specifikt 1) standard beteende och fysiologiska övervakningsutrustning konstruerad av järnhaltigt material som inte kan användas säkert i närheten av MRI scanner, 2) när denna utrustning är placerad utanför MRI-skanning kammaren kan kablarna utskjutande till ämnet bär RF-brus som producerar artefakter i hjärnan bilder, 3) artefakter kan produceras i huden konduktans signalen genom att byta gradienter under skanning 4) den fMRI-signalen som produceras av motorn krav beteende hos behöva skiljas från verksamhet relaterad till kognitiva processer av intresse. Var och en av dessa frågor kan lösas med ändringar i installationen av fysiologiska övervakningsutrustning och ytterligare uppgifter analysförfaranden. Här presenterar vi en metod för att samtidigt övervaka autonoma och beteendemässiga under fMRI och demonstrera användningen av dessa metoder för att undersöka medvetna och omedvetna minnesprocesser under rädsla konditionering.
Protocol
Discussion
Rädslan konditionering metoder som beskrivs här ger en möjlighet att undersöka de neurala mekanismerna för medvetna och omedvetna processer rädsla minne. Denna metod drar fördel av den samtidiga övervakningen av beteendemässiga, autonoma och fMRI uppgifter. Övervakning beteendemässiga (dvs UCS förväntade) och autonoma svar (dvs SCR) är en kritisk komponent i denna metod. UCS förväntade tillhandahåller ett medel för att bedöma oförutsedda medvetenhet, medan SCR tillhandahåller ett index av CR uttryck…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Stöd från University of Alabama i Birmingham utvecklingsinstitut Grant Program.
Materials
| Equipment | Company | Item number |
| Integrated Functional Imaging System (IFIS-SA) | Invivo Corp., Orlando, FL | |
| Master Control Unit (located in the control room) Peripheral Interface Unit (located in the MRI chamber) Audio/Visual Display Unit (located in the MRI chamber), includes:
|
||
| PHYSIOLOGICAL MONITORING SYSTEM | Biopac Systems, Inc., Goleta, CA | |
| Data Acquisition and Analysis System for Windows (MP150) Isolated Digital Interface (Digital Interface) Galvanic Skin Response (GSR) Amplifier MRI Cable/Filter System to Transducer Amplifier set, includes:
DB25 M/F ribbon cable Disposable radiotranslucent electrodes Carbon fiber leads |
MP150WSW STP100C EDA100C-MRI MECMRI-TRANS – MECMRI-1 – MRIRFIF – MECMRI-3 CBL110C EL508 LEAD108 |
|
| JOYSTICK | Current Designs, Inc., Philadelphia, PA | |
| Legacy Joystick | HH-JOY-4 | |
| Legacy fORP Interface | FIU-005 |
Riferimenti
- LaBar, K. S., Gatenby, J. C., Gore, J. C., LeDoux, J. E., Phelps, E. A. Human amygdala activation during conditioned fear acquisition and extinction: a mixed-trial fMRI study. Neuron. 20, 937-945 (1998).
- Buchel, C., Morris, J., Dolan, R. J., Friston, K. J. Brain systems mediating aversive conditioning: an event-related fMRI study. Neuron. 20, 947-957 (1998).
- Cheng, D. T., Knight, D. C., Smith, C. N., Stein, E. A., Helmstetter, F. J. Functional MRI of human amygdala activity during Pavlovian fear conditioning: stimulus processing versus response expression. Behav. Neurosci. 117, 3-10 (2003).
- Knight, D. C., Smith, C. N., Stein, E. A., Helmstetter, F. J. Functional MRI of human Pavlovian fear conditioning: patterns of activation as a function of learning. Neuroreport. 10, 3665-3670 (1999).
- Cheng, D. T., Knight, D. C., Smith, C. N., Helmstetter, F. J. Human amygdala activity during the expression of fear responses. Behav. Neurosci. 120, 1187-1195 (2006).
- Balderston, N. L., Helmstetter, F. J. Conditioning with masked stimuli affects the timecourse of skin conductance responses. Behav. Neurosci. 124, 478-489 (2010).
- Esteves, F., Parra, C., Dimberg, U., Ohman, A. Nonconscious associative learning: Pavlovian conditioning of skin conductance responses to masked fear-relevant facial stimuli. Psychophysiology. 31, 375-385 (1994).
- Cheng, D. T., Richards, J., Helmstetter, F. J. Activity in the human amygdala corresponds to early, rather than late period autonomic responses to a signal for shock. Learn. Mem. 14, 485-490 (2007).
- Knight, D. C., Nguyen, H. T., Bandettini, P. A. The role of the human amygdala in the production of conditioned fear responses. Neuroimage. 26, 1193-1200 (2005).
- Knight, D. C., Nguyen, H. T., Bandettini, P. A. The role of awareness in delay and trace fear conditioning in humans. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 6, 157-162 (2006).
- Schultz, D. H., Helmstetter, F. J. Classical conditioning of autonomic fear responses is independent of contingency awareness. J. Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 36, 495-500 (2010).
- Dunsmoor, J. E., Bandettini, P. A., Knight, D. C. Neural correlates of unconditioned response diminution during Pavlovian conditioning. Neuroimage. 40, 811-817 (2008).
- Katkin, E. S., Wiens, S., Ohman, A. Nonconscious fear conditioning, visceral perception, and the development of gut feelings. Psychol. Sci. 12, 366-370 (2001).
- Knight, D. C., Waters, N. S., King, M. K., Bandettini, P. A. Learning-related diminution of unconditioned SCR and fMRI signal responses. Neuroimage. 49, 843-848 (2010).
- Knight, D. C., Waters, N. S., Bandettini, P. A. Neural substrates of explicit and implicit fear memory. Neuroimage. 45, 208-214 (2009).
- Lovibond, P. F., Shanks, D. R. The role of awareness in Pavlovian conditioning: empirical evidence and theoretical implications. J. Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 28, 3-26 (2002).
- Hippocampus, . . 8, 620-626 (1998).
- Cox, R. W. AFNI: software for analysis and visualization of functional magnetic resonance neuroimages. Comput. Biomed. Res. 29, 162-173 (1996).
- Knight, D. C., Nguyen, H. T., Bandettini, P. A. Expression of conditional fear with and without awareness. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100, 15280-15283 (2003).
- Bunce, S. C., Bernat, E., Wong, P. S., Shevrin, H. Further evidence for unconscious learning: preliminary support for the conditioning of facial EMG to subliminal stimuli. J. Psychiatr. Res. 33, 341-347 (1999).
- Kotze, H. F., Moller, A. T. Effect of auditory subliminal stimulation on GSR. Psychol. Rep. 67, 931-934 (1990).
- Miller, J. Threshold variability in subliminal perception experiments: fixed threshold estimates reduce power to detect subliminal effects. J. Exp. Psychol. Hum. Percept. Perform. 17, 841-851 (1991).
- Tabbert, K., Stark, R., Kirsch, P., Vaitl, D. Dissociation of neural responses and skin conductance reactions during fear conditioning with and without awareness of stimulus contingencies. Neuroimage. 32, 761-770 (2006).
