Summary

脅威の確率タスクを使用すると、不確実かつ特定の脅威の間に不安と恐怖を評価するために

Published: September 12, 2014
doi:

Summary

Potentiation of the startle reflex is measured via electromyography of the orbicularis oculi muscle during low (uncertain) and high (certain) probability electric shock threat in the Threat Probability Task. This provides an objective measure of distinct negative emotional states (fear/anxiety) for research on psychopathology, substance use/abuse, and broad affective science.

Abstract

不確実な脅威に関する特定の脅威や不安の恐怖は、ユニークな、行動、認知、注意、および神経解剖学的部品と異なった感情である。不安や恐怖の両方が驚愕反射の増強を測定することによって実験室で研究することができる。驚愕反射は、生物が脅かさと防衛の必要性が高いとされたとき増強される防御的反射である。驚愕反射音響ホワイトノイズ( すなわち 、「驚愕プローブ」)の簡単な、強烈な、バーストによって誘発さ眼輪筋中電図(EMG)によって評価する。驚愕増強は、ショック(非脅威の合図)が存在しないことを知らせる合図マッチのセットへの軽度の電気ショックの相対的な送達を知らせる視覚的な脅威の手がかりのセットのプレゼンテーション中の驚愕応答の大きさの増加として計算される。 certai;脅威確率タスクでは、恐怖は、高い確率(100%をキュー偶発ショックに驚愕増強を介して測定される不確実な)脅威の手がかり;不安が低い確率(20%をキュー偶発ショックに驚愕増強を介して測定されるのに対し、n)は、脅威の手がかり。脅威の確率タスク時の驚愕増強の測定は、負の評価に客観的かつ容易に実装代替手段を提供する自己報告または一部の研究者にとって不適切または非実用的であり得る他の方法( 例えば 、神経画像)を介して影響を与える。驚愕増強は、両方の動物において厳密に研究されてきた( 例えば 、げっ歯類、非ヒト霊長類)は、動物からヒトへのトランスレーショナルリサーチを容易にし、人間。特定の不確実な脅威の間に増強を驚愕精神病理学、物質使用/乱用広く感情科学の研究に使用するために、負の感情と明確な感情の状態(恐怖、不安)の客観的な尺度を提供する。このように、それは精神病理の病因に興味を持った臨床科学者によっておよびINDIVIに興味感情科学者によって広く使用されてきた感情デュアル違い。

Introduction

脅威の確率タスクの全体的な目標は、実験的に高い確率( すなわち、一定の)脅威に応じて、恐怖からの低確率( すなわち、不確定)の脅威に反応して不安の発現を解きほぐすことです。脅威のいくつかの側面が不十分定義されている場合に不確実性が発生します。不安は、多くの方法で説明することができるが、低確率またはその他の不確実な負のイベントへの応答を悪化不安障害1,2における際立った臨床症状である。さらに、実験室での作業にショックの特定の脅威の間、応答を恐怖に関連する生理的な対ショックの不確実な脅威の間、応答の生理学的に関連する不安の増大は、不安障害3生理的マーカーを提供することができる。特に不確実な脅威に不安を減衰することは、アルコール4-7のような薬剤の特性を減衰させるストレス応答の重要な構成要素とすることができる。 UNCの間に不安が増加ertainの脅威は、慢性薬物使用4,8後の脳のストレス回路内神経適応をマークすることができる。このように、脅威の確率タスクは、負の感情と明確な感情の状態(不安、恐怖)精神病理学の研究に使用するために、物質使用/乱用や感情科学の客観的な尺度を提供する。このように、それは精神病理の病因と感情の個人差に興味を持って臨床および情動の科学者が使用するための強力なツールとなります。

ヒトでの感情を研究するために使用される従来の方法

情動の科学者は、人間の感情9を研究するために数多くの施策やパラダイムを使用してきたが、これらのほとんどはそのような恐怖のような他の否定的な感情から不安を解析するために脅威確率タスクで見つかった必要な精度を提供していない。例えば、自己報告は、一般的に使用されるが、それは要求特性および応答バイアスの他の形態に悩まされる可能性がある。参加者は、ABLないかもしれない正確に不安や恐怖、基礎となる神経生物学的メカニズムへのレポートの接続を区別するeは、最高の状態で遠位にある。イントロスペクションレポートのプロセスがそうでなければ、情動刺激の参加者の経験を変えるかもしれないのでまた、自己報告は、多くの場合、遡及的に実施しなければならない。もちろん、遡及的報告書は、メモリ干渉や劣化に悩まされている。 Psychophysiologistsは、多くの場合、感情的に刺激的な写真10の提示を伴う影響を与える操作中に感情を測定する。この画閲覧作業では、十分に少ない自己報告の欠点に影響され、検証されており、個人の感情応答の違いや精神病理学11,12への貢献に関する多くの重要な洞察をもたらしました。しかし、唯一の広い負のは、このような不安や恐怖などの明確な否定的な感情の研究のために許可していないこの絵の表示タスクの間に測定される影響whichは脅威確率タスクで測定することができる。感情神経科学者は、頻繁に影響を与えるが、これらのアプローチは、多くの研究者にとっては費用がかかりすぎることがあり、負引き出す作業時に機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を測定。また、fMRIの方法の空間的および時間的な解像度は、現在、それが困難なfMRIのは、他の感情に対する不安に関連すると考えられ、神経学的な構造を解きほぐすできるようにすること、制限されています。さらに重要なことは、負の任意の種類の明確に定義されたfMRIのインデックスがまだ確立されなければならない影響を与える。

驚愕反応を用いて、動物とのトランスレーショナルリサーチ

脅威の確率タスクは恐怖から不安を解きほぐすために必要な精度の第一の例を提供する動物との基礎研究をモデルにしています。神経科学者は不確実とcerta差動応答を使用して不安や恐怖をモデル化するために、げっ歯類で慎重に制御された病変の研究を使用していた感電の頭出し脅威中。この作品は、可能性が高い、明確に定義され、切迫した一定の衝撃〜13恐怖関連の回答に対して低い確率、あいまいに定義され、遠位または別の方法で不確実なショックに対する不安関連反応において重要な相違点を明らかにしています。特定の脅威が能動的回避、防御的な攻撃、またはその両方14を引き出すのに対し、不確実な脅威は、凍結および動物のハイパー警戒誘発する。 17 –遠位、時間的に不確実な脅威は、全体的な環境に15を配布し注意を促すのに対し、差し迫った、特定の脅威は、脅威そのものに着目。特定の脅威に対する応答が脅威〜13相性と時間がロックされているのに対し、時間的に不確実な脅威への対応、持続しているように見える。関連研究では、病変の研究では、不確実な脅威への応答を選択的に横を通って副腎皮質刺激ホルモン放出因子およびノルエピネフリン経路によって媒介されることが示されている扁桃体の中心核と分界条18の床核の分割。この作業の多くは、脅威の確率タスクで使用されるのと同じ依存尺度で原発依存対策13、などの音響驚愕反応の増強を使用しています。驚愕反応回路の神経生物学的基質は広範囲に不確実で、特定の脅威19,20への応答に積極的に脳構造に明確な接続の発見と研究されている。驚愕反応は、感情を研究するための強力な翻訳ツールを提供し、多くの種で評価することができる。ヒトでの驚愕反応は、突然の激しい聴覚刺激に反応して反射的に起こる。驚愕は、ほとんどの場合、目の眼輪筋(蓋を閉じる)筋に対する筋電図(EMG)電極の配置により、ヒトにおいて測定されます。生物が脅迫stimulが提示された場合、関連するEMG活動が増強される驚愕私たちの非 ​​を脅かすの刺激から19差し迫った感電の相対など。

無衝撃、予測可能なショック、予測不能ショック(NPU)タスクと脅威の不確実性

これらの研究者は無衝撃、予測可能なショック、予測不能ショック(NPU)タスク21とヒトでの不安や恐怖を研究する驚愕増強の使用を導入したときに脅威確率タスクはグリオンと同僚に触発されました。 NPUタスクの予測可能な状態では、衝撃が100パーセントをキュー偶発であり、一貫性のある、既知の時間(短いキュープレゼンテーションの最後)に行われます。 NPUタスクの予測不可能な状態では、衝撃が十分に予測できません。心的外傷後ストレスとパニック障害の患者は、NPUタスク22,23において予測できないが、予測できないショックの間に選択的に増大した驚愕増強を示す。他の研究では、不安を治療するために処方薬が驚愕potentiatiに大きな影響を持っているNPUタスク24における予測可能なショック時よりも予測できない衝撃の間に上。アルコールの抗不安作用の研究では、モーベリとカーティン4、アルコールの適度な用量は選択的に予測できないが、予測できない衝撃の脅威の間に驚愕増強を減少させることを実証するNPUタスクを使用していました。不確実性は多面的であり、彼らが(一時的な不確実性)を発生したときに、彼らは(確率の不確実性)を発生することがあるとIF NPUタスクの予測不可能な状態でのショックは、両方に関してで不確実である。多くの理論は、不確実性のWHEN次元が不安19を生産する上で重要であることを示唆している。しかし、カーティン 5からのデータは、不確実性、さまざまなタイプ間の不安の誘発のための共通のメカニズムを示唆している。ここで説明する脅威確率タスクは、このように一定の不確実性のすべての他の寸法を保持して明確にしながら、ショックが生じないかどうに関する不確実性を操作する不確実性のどのような側面は、エフェクトタスクが提示する責任があります。手がかり脅威に驚愕増強を使用するタスクは、柔軟であり、またショックが25を発生すると、どのように悪い、彼らは7,26となりますしようとしているかについての不確実性を操作するために感情の科学者によって改変することができる。これらすべてのタスクの中で、脅威の確率タスクのみによる2脅威の不確かさの変異体(低確率と高確率ショック)のその包含を1不確実性の大きさと、実装が最も簡単にその焦点が原因で解釈するのが最も簡単なの一つです。

脅威の確率タスク

脅威確率タスクでは、参加者は、陰極線管(CRT)モニタから約1.5メートルに装着される。脅威の手がかりは、可変の持続時間のITI(範囲= 15〜20秒)で5秒ごとにモニタ上に表示されます。脅威の手がかりは、2ショックの脅威の状況や1無脅威状況のセットに分割されている(参照<stroNG>図1)。両方の脅威の状態では200ミリ秒の持続時間のショックは、参加者の指にキュープレゼンテーション回に4.5秒で配信されます。 100%の脅威の確率状態では、衝撃がすべてのキューのプレゼンテーション中に配信されます。 20%の脅威の確率状態では、衝撃がすべての5キューのうち1のプレゼンテーション中に配信されます。参加者は、それぞれの脅威確率状態の二組(合計15手がかりを)見ている。参加者はまた、脅威合図ませ手がかりの2中立組見て(無脅威の手がかりを、15手がかり合計)。モニタに表示されるテキストは、次のセットタイプの参加者に通知します。セットタイプのラベルはモニターの左上隅にある全セット中に表示されます。異なる色の手がかりは、参加者のために、各セットの認識を容易にするために、各条件に使用されます。タスクを通して、刺激提示プログラムは、102デシベルホワイトノイズの50ミリ秒のバーストの形で音響驚愕プローブと参加者を提示近くの瞬時の立ち上がり時間とヘッドフォンを介して配信。音響驚愕プローブは、手がかりのサブセットのプレゼンテーションに4秒で配信されます。追加のプローブは、13秒およびプローブの予測可能性を低下させるITISの間にオフセット15秒後キューに配信されます。視覚刺激のいずれかのプレゼンテーションの前に、タスクはメインタスク測定の直前に驚愕反応を慣らすために3音響驚愕プローブの配信から始まる。研究者は、慣れと感作効果27,28のために制御するために、被験者内の条件間で音響驚愕プローブのシリアル位置のバランスをとる。脅威の確率タスクのための試験の1完全相殺シリーズの例については補足資料を参照してください。

脅威確率タスクは、単独で、低確率(不確定)衝撃不安を誘発し、アルコールの抗不安作用の評価を可能にするのに十分であることを実証するために使用されている<sup> 6。マリファナ依存ユーザーと予備調査タスクも薬物離脱29の効果を評価するために用いることができる脅威確率を示唆している。このように、脅威の確率タスク精神、物質使用/乱用、そして幅広い感情科学に関する研究のための明確な否定的な感情の状態( 例えば、不安や恐怖)の客観的な測定のために、より高価で精度の低い方法に容易に実装代替手段を提供します。

Protocol

地元の倫理委員会は、次の手順を承認していると、この手順に参加したすべての参加者がインフォームドコンセントを与えている。精神生理学的測定と刺激提示の追加の詳細については30,27を参照してください。 1。電図(EMG)記録の準備片目を下回ると、参加者の額の真ん中に位置しているターゲットセンサ位置、に特に注意を払って、石鹸で十分に自?…

Representative Results

脅威の確率タスクを100%(一定の)確率20%(不確定)確率脅威の手がかり( 図6Bを参照)の両方の間に強固な驚愕増強を生成します。不確実な(20%)のセキュリティ脅威状況時にこのタスクショー驚愕増強を使用して、前の結果は、非常に高い確率(100%)(一定の)脅威の状態の間驚愕増強を超えて増加する。中等度の急性投与は、アルコール(0.08%の血中アルコール濃度…

Discussion

脅威の確率タスクは、低い確率(不確定)と高確率感電の(一定の)脅威に驚愕増強を評価することによって、不安や恐怖の発現を研究するために使用することができます。このタスクで使用される主要な依存対策と脅威偶発負13,18,40に影響与えるの発現を研究するための優れた翻訳のツールを提供する、このように、げっ歯類、非ヒト霊長類およびヒトで使用することが?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This research was supported by Grants R01AA15384 from the National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism and 5R01DA033809-02 from the National Institute of Drug Abuse to John J. Curtin.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Amplifier Numerous options N/A See Curtin, Lorenzo, and Allen (2007) for a list of vendors.  
Small Ag/AgCl EMG Sensors Discount Disposables TDE-023-Y-ZZ-S 4mm, and 48in lead length
http://www.discountdisposables.com/
Large Ag/AgCl EMG sensor Discount Disposables TDE-022-Y-ZZ-S 8mm, and 48in lead length
http://www.discountdisposables.com/
Small electrode collars Discount Disposables TD-23 5mm
http://www.discountdisposables.com/
Large electrode collars Discount Disposables TD-22   8mm
http://www.discountdisposables.com/
Shock box Custom Custom See supplemental material for a circuit diagram for the custom shock box used by the Curtin laboratory. An example of a commerical shock box can be found at: http://www.psychlab.com/stim_SHK_shockers.html 
Alcohol pads Fisher Scientific 06-669-72 http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/home?storeId=10652
Exfoliant gel Weaver and Company NuPrep http://www.weaverandcompany.com/index.html
Conductive Gel Electro-Cap International ECA E9 http://www.electro-cap.com/
Gauze pads Neuromedical Supplies 95000025 http://www.neuroscan.com/supplies.cfm
Blunt Needle Electro-Cap International E8B http://www.electro-cap.com/
Medical tape Neuromedical Supplies 95000032 http://www.neuroscan.com/supplies.cfm
Electrode Sterilizing Solution Emergency Medical Products: MX-2800 Gloves should be warn when handling metricide
http://www.buyemp.com
Headphones Sennheiser 4974 Head phones should be capable of repeatedly delivering startle probe’s at the level chosen by experimenters (e.g.,102 db)
http://en-us.sennheiser.com/
Participant monitoring camera. PolarisUSA BC-660B Infrared capable camera so participant can be monitored while lights are off in experiment room.
http://www.polaris.com/en-us/home.aspx
Infrared panel PolarisUSA IR-TILE http://www.polaris.com/en-us/home.aspx
Video monitor for participant monitoring Marshall Electronics M-Pro CCTV 19 http://www.marshall-usa.com/IVS/monitors/M-Pro_CCTV_19.html
Stimulus Computer Dell Dell Optiplex3010  Most modern computers appropriate
http://www.dell.com/
Sound card (Stimulus computer) Creative 70SB127000002 http://us.store.creative.com/Creative-Sound-Blaster-XFi-Titanium-HD/M/B0041OUA38.htm. The sound card delivers the startle probes. An example of a stand alone noise generator can be found at: http://www.psychlab.com/stim_TG_WN_sound.html#
I/O card (Stimulus computer) Measurement Computing PCI-DIO24 I/O card allows control of shock box and communication of event markers (e.g., for startle probe occurrence) to data collection computer.
http://www.mccdaq.com/pci-data-acquisition/PCI-DIO24.aspx
Stimulus control software Psychtoolbox N/A Open source (free) toolbox based in Matlab
Psychtoolbox.org
Computational platform for stimulus control and data reduction MathWorks N/A Required to use Psychtoolbox and EEGLab (below)
http://www.mathworks.com/products/matlab/
Data collection computer Dell Dell Optiplex3010 Most modern computers are appropriate
http://www.dell.com/
Psychophysiology acquisition software Numerous options N/A See Curtin, Lorenzo, and Allen (2007) for a list of vendors.
Stimulus Monitor Acer Acer AL1916W http://us.acer.com/ac/en/US/content/group/monitors
Data Collection Monitor Acer Acer AL1916W http://us.acer.com/ac/en/US/content/group/monitors
Participant CRT monitor ViewSonic P810 http://www.viewsonic.com/us/
Data processing software EEGLab N/A Open source (free) software package based in Matlab
http://sccn.ucsd.edu/eeglab/

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