Med hjälp av hot Sannolikhet Uppgift att bedöma ångest och rädsla Under Osäker En del hot

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

Rädsla för vissa hot och oro osäkert hot är distinkta känslor med unika beteendemässiga, kognitiva-attentional och neuroanatomiska komponenter. Kan studeras både oro och rädsla i laboratoriet genom att mäta förstärkning av den spritta reflex. Den spritta reflex är en defensiv reflex som potentieras när en organism hotas och behovet av försvar är höga. Den skrämselreflex bedöms via elektromyografi (EMG) i orbicularis oculi muskeln framkallas av korta, intensiva, skurar av akustisk vitt brus (dvs "skrämma sonder"). Startle potentiering beräknas som ökningen i skrämselreaktion magnitud under presentation av uppsättningar av visuella hot cues som signalerar leverans av mild elektrisk chock relativt uppsättningar matchade signaler som signalerar frånvaron av chock (inga-hot cues). I Threat Sannolikhet Task, är rädslan mäts via spritta förstärkning till hög sannolikhet (100% cue-kontingenten chock; VISSAn) hot cues medan ångest mäts via spritta förstärkning till låg sannolikhet (20% cue-kontingenten chock, osäkra) hot cues. Mätning av spritta potentiering under hot Sannolikhet Task ger en objektiv och enkelt implementeras alternativ till bedömning av negativ inverkan via självrapport eller andra metoder (t.ex. neuroimaging) som kan vara olämpligt eller opraktiskt för vissa forskare. Spritta förstärkning har studerats noggrant i både djur (t.ex.., Gnagare, icke-humana primater) och människor som underlättar djur till människa translationell forskning. Spritta förstärkning under säkra och osäkra hot ger ett objektivt mått på negativa känslo och tydliga känslotillstånd (rädsla, ångest) att använda i forskning om psykopatologi, missbruk / missbruk och i stort sett i affektiv vetenskap. Som sådan har den använts i stor utsträckning av kliniska forskare som är intresserade av psykopatologi etiologi och affektiva forskare som är intresserade av fysisk persondubbla skillnader i känslor.

Introduction

Det övergripande målet för hot Sannolikhet uppgift är att experimentellt reda ut uttrycket av ångest som svar på låg sannolikhet (dvs osäkra) hot från rädsla som svar på hög sannolikhet (dvs. vissa) hot. Osäkerhet uppstår när någon aspekt av ett hot är dåligt definierad. Även ångest kan beskrivas på många olika sätt, förvärras svar på låg sannolikhet eller på annat sätt osäkra negativa händelser är ett särskiljande kliniska symtom på ångest ^1,2. Dessutom ökad ångest relaterade fysiologiska svara under osäkra hot om chock kontra rädsla relaterade fysiologiska svara under vissa hot om chock i laboratorieuppgifter kan ge en fysiologisk markör för ångest ^3. Dämpande av ångest för osäkra hot specifikt kan vara en kritisk komponent i stress dämpande egenskaper droger som alkohol ^4-7. Ökad oro under uncertain hot kan markera en neuroadaptation i hjärnans stressen kretsar efter kronisk användning av narkotika ^4,8. Således tillhandahåller Threat Sannolikhet Task ett objektivt mått på negativa affektiva och distinkta emotionella tillstånd (ångest, rädsla) att använda i forskning om psykopatologi, missbruk / missbruk och affektiva vetenskap. Som sådan, kan det vara ett kraftfullt verktyg som kan användas av kliniska och affektiva forskare intresserade av psykopatologi etiologi och individuella skillnader i känslor.

Traditionella metoder som används för att studera känslor hos människor

Affektiva forskare har använt ett flertal åtgärder och paradigm för att studera mänskliga känslor ⁹ men de flesta av dessa inte ge den nödvändiga precisionen finns i hot Sannolikhet Uppgift att tolka ångest från andra negativa känslor som rädsla. Till exempel är självrapport som vanligen används, men det kan lida av efterfrågan egenskaper och andra former av svarsbias. Deltagarna får inte vara able för att kunna skilja mellan olika ångest och rädsla, och anslutningen av sin rapport till bakomliggande neurobiologiska mekanismer är distal i bästa fall. Vidare måste självrapport ofta utföras i efterhand eftersom processen för introspektion och rapporten annars förändra deltagarnas erfarenheter av affektiva stimuli. Naturligtvis lider retrospektiv rapport från minnet störning och försämring. Psychophysiologists mäter ofta känslor under en affekt manipulation som innebär presentation av känslomässigt suggestiva bilder ^10. Denna bild visar uppgift är väl validerad, påverkas mindre av bristerna i självrapport, och har resulterat i många viktiga insikter om individuella skillnader i affektiv respons och deras bidrag till psykopatologi ^11,12. Men bara bred negativ inverkan mäts under bildvisning uppgift som inte tillåter för studier av olika negativa känslor som ångest och rädsla which kan mätas med Threat Sannolikhet Task. Affektiva neuroforskare mäter ofta funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI) under uppgifter som framkallar negativa påverkar men dessa metoder kan vara för dyrt för många forskare. Dessutom är de rumsliga och tidsmässiga resolutioner av fMRI metoder som för närvarande begränsad, vilket gör det svårt för fMRI att särskilja neurologiska strukturer tros vara associerade med ångest jämfört med andra känslor. Ännu viktigare, en väldefinierad fMRI index för varje typ av negativ inverkan har ännu inte fastställts.

Translationell forskning med djur med hjälp av reaktion på plötsliga

Hotet Sannolikhet Task är modellerad efter grundforskning med djur som gav det första exemplet på den precision som behövs för att särskilja ångest från rädsla. Neuroforskare har använt noggrant kontrollerade lesion studier med gnagare för att modellera ångest och rädsla med hjälp av differential svar på osäkra och certai cued hot för elektriska stötar. Detta arbete har klar viktiga skillnader i ångestrelaterade reaktioner på låg sannolikhet, tvetydigt definierade, distalt eller på annat sätt osäker chock kontra rädsla relaterade reaktioner på högst troligt, tydligt definierade, hängande viss chock ^13. Osäkra hot framkallar frysning och hyper vaksamhet hos djur, medan vissa hot framkallar aktivt undvikande, defensiv attack, eller både och ^14. Nära förestående, vissa hot fokusera på hotet i sig, medan distala, tidsmässigt osäkra hot uppmuntra distribueras uppmärksamma den totala miljön ^{15 – 17.} Svar på tidsmässigt osäkra hot tycks upprätthållas, medan svar på vissa hot är phasic och tids låst till hotet ^13. I relaterat arbete, har lesion studier visat att svaret på osäkra hot selektivt förmedlas av kortikotropin-frisättande faktor och noradrenalin vägar genom den lateralauppdelningar av den centrala kärnan i amygdala och sängen kärnan i stria termin ^18. Mycket av detta arbete använder förstärkning av den akustiska reaktion på plötsliga ljud som primär beroende åtgärd ^13, vilket är samma beroende mått som används i Threat Sannolikhet Task. De neurobiologiska substrat för reaktion på plötsliga kretsen har studerats med upptäckten av tydliga kopplingar till de hjärnstrukturer som är verksamma på svar på osäkra och vissa hot ^19,20. Den reaktion på plötsliga ljud kan bedömas på många arter som ger ett kraftfullt translationell verktyg för att studera känslor. Den skrämselreaktion hos människor uppträder reflexmässigt som svar på en plötslig och intensiv auditiv stimulus. Startle är oftast mätt i människor av placeringen av elektromyografi (EMG) elektroder på orbicularis oculi (lock stängning) muskel i ögat. Skrämma relaterad EMG-aktivitet potentieras när en organism presenteras med en hotande stimuloss som en förestående elektrisk stöt i förhållande till icke-hotande stimuli ^19.

No-chock, förutsägbar-chock, Oförutsägbar-chock (NPU) uppgift och hot osäkerhet

Hotet Sannolikhet Task inspirerades av Grillon och kollegor när dessa forskare introducerade användandet av spritta potentiering att studera ångest och rädsla hos människor med No-chock, förutsägbar-chock, Oförutsägbar-chock (NPU) uppgift ^21. I Förutsägbar skick NPU uppgiften, chocker är 100 procent cue-kontingenten och inträffar vid en konsekvent, känd tid (slutet på kort cue presentation). I Oförutsägbar skick NPU uppgiften, chocker är helt oförutsägbar. Patienter med posttraumatisk stress och panikångest uppvisar selektivt ökad skrämsel potentiering under oförutsägbara men inte förutsägbar chock i NPU uppgiften ^22,23. I annat arbete, läkemedel ordineras för behandling av ångest har en större effekt på skrämma potentiatipå under oförutsägbara chock än under förutsägbar chock i NPU uppgiften ^24. I forskning om ångestdämpande effekterna av alkohol, använt Moberg och Curtin ⁴ NPU uppgift att visa att en måttlig dos av alkohol minskar selektivt skrämma potentiering under hot om oförutsägbara men inte förutsägbar chock. Osäkerheten är mångfacetterat och chocker i den oförutsägbara skick NPU uppgiften är osäker när det gäller både om de ska inträffa (sannolikhet osäkerhet) och när de inträffar (tids osäkerhet). Många teorier tyder på att NÄR dimensionen av osäkerhet är avgörande för att producera ångest ^19. Dock tyder data från Curtin et al. ⁵ en gemensam mekanism för framkallande av ångest över olika typer av osäkerhet. Hotet Sannolikhet uppgiften beskrivs här manipulerar osäkerhet om IF en chock inträffar medan du håller alla andra dimensioner av osäkerhet konstant vilket gör klartvilken aspekt av osäkerhet är ansvarig för effekterna uppgiften innebär. Uppgifter som använder skrämsel förstärkning till cued hotet är flexibla och kan även modifieras med affektiva forskare att manipulera osäkerhet om var chocker kommer att ske ²⁵ och hur illa de kommer att vara ^7,26. Av alla dessa uppgifter, är hot Sannolikhet Task en av de lättaste att tolka på grund av sitt fokus på en dimension av osäkerhet och enklaste att genomföra på grund av dess införande av endast två hot osäkerhets varianter (låg sannolikhet och hög sannolikhet chock).

Hotet Sannolikhets Task

I Threat Sannolikhet Task, har deltagaren sitter ca 1,5 m från ett katodstrålerör (CRT) skärm. Threat ledtrådar visas på skärmen under 5 sekunder vardera med en varierande varaktighet ITI (intervall = 15-20 sek). Threat cues är uppdelade i grupper av två stöt hot förhållanden och en no-för hot (se <strong> Figur 1). I båda hot villkor stötar av 200 ms varaktighet levereras på 4,5 sek i kö presentationstider till deltagarens fingrar. I 100% hotet sannolikhet skick, chocker levereras under presentationen av varje kö. I 20% hot sannolikhet skick, chocker levereras under presentationen av 1 av varje 5 ledtrådar. Deltagaren ser två uppsättningar (15 ledtrådar totalt) för varje hot sannolikhets skick. Deltagaren ser också två neutrala uppsättningar ledtrådar som signalerar inga hot (no-hot cues, 15 ledtrådar totalt). Text som visas på bildskärmen informerar deltagaren av nästa uppsättning typ. En etikett för uppsättningen typen visas under hela uppsättningen i det övre vänstra hörnet på bildskärmen. Olika färg cues används för varje tillstånd för att underlätta medvetenheten om varje uppsättning för deltagaren. Under hela uppgiften, presenterar stimulans presentationsprogram deltagaren med akustiska skrämma sonder i form av 50 ms skurar av 102 dB vitt brusmed nära momentana stigtid levereras via hörlurar. Akustiska skrämma sonder levereras vid 4 sekunder in i presentationen av en delmängd av ledtrådar. Ytterligare sonder levereras vid 13 sek och 15 sek efter cue förskjutning under ITiS att minska förutsägbarheten sonderna. Innan någon presentation av visuella stimuli börjar uppgiften med leverans av tre akustiska skrämma sönder för att vänja den reaktion på plötsliga ljud omedelbart före huvuduppgift mätning. Forskare balansera serie position akustiska skrämsel sonder över förhållandena inom ämnen för att kontrollera för tillvänjning och sensibilisering effekter ^27,28. För ett exempel på en helt motvikts serie försök för hot Sannolikhet Task se tilläggsmaterial.

Hotet Sannolikhet uppgiften har använts för att visa att låg sannolikhet (osäker) chock i sig är tillräcklig för att framkalla ångest och möjliggöra bedömning av de ångestdämpande effekterna av alkohol <sup> 6. Preliminär forskning med beroende marijuana användare föreslår Threat Sannolikhet Task kan också användas för att utvärdera effekterna av drogtillbakadragande ^29. Således tillhandahåller Threat Sannolikhet Task ett lätt implementeras alternativ till dyrare och mindre precisa metoder för objektivt mått på olika negativa känslotillstånd (t.ex. ångest och rädsla) för forskning om psykopatologi, droganvändning / missbruk och breda känslo vetenskap.

Protocol

Den lokala etiska kommittén har godkänt följande förfarande och alla deltagare som har deltagit i detta förfarande har gett informerat samtycke. För ytterligare detaljer i psykofysiologisk mätning och stimulans presentation se 30,27. 1 Elektromyografi (EMG) Inspelning Förberedelse Be deltagaren att tvätta ansiktet med tvål, med särskild hänsyn till målet sensor platser, som ligger under ena ögat och i mitten av deltagarens panna (se figur 2).</stro…

Representative Results

Hotet Sannolikhet Task producerar robust spritta potentiering under både 100% (vissa) sannolikhet och 20% (osäkra) sannolikhets hot cues (se figur 6B). Tidigare resultat med denna uppgift show spritta potentiering under osäkra (20%) för hot ökas avsevärt över spritta förstärkning under hög sannolikhet (100%) (vissa) för hot. Akut administration av måttliga gör av alkohol (rikta alkoholkoncentration i blodet på 0,08%) ger selektivt större minskning av skrämsel potentiering under 20% (osä…

Discussion

Hotet Sannolikhet Task kan användas för att studera uttrycket av ångest och rädsla genom att bedöma skrämsel förstärkning till låg sannolikhet (osäker) och hög sannolikhet (vissa) hot om elektriska stötar. De primära osjälvständiga mäter och hot eventualiteter som används i detta arbete kan användas med gnagare, icke-humana primater och människor, således, att tillhandahålla en utmärkt translationell verktyg för att studera uttrycket av negativt påverka ^13,18,40. Spritta förstärkning…

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/