Изучение боли связанных Избегание Поведение с помощью роботизированной арм-достижения парадигмы

Summary

Избежание имеет центральное значение для хронической инвалидности боли, но адекватные парадигмы для изучения боли, связанные с избеганием отсутствуют. Таким образом, мы разработали парадигму, которая позволяет исследовать, как боль, связанные с поведением избежания узнал (приобретение), распространяется на другие стимулы (обобщение), могут быть смягчены (вымирание), и как она может впоследствии вновь возникнуть (спонтанное восстановление).

Abstract

Поведение избежания является ключевым фактором перехода от острой боли к хронической инвалидности боли. Тем не менее, не было экологически действительных парадигм экспериментального исследования боли, связанных с избеганием. Чтобы восполнить этот пробел, мы разработали парадигму (роботизированную парадигму, достигающая руки), чтобы исследовать механизмы, лежащие в основе развития поведения, связанного с болью. Существующие парадигмы избежания (в основном в контексте исследования тревоги) часто функционируют избегания в качестве экспериментатора-инструктированных, недорогие ответные меры, наложенные на стимулы, связанные с угрозой во время процедуры кондиционирования страха Павлова. В отличие от этого, нынешний метод обеспечивает повышенную экологическую обоснованность с точки зрения инструментального обучения (приобретения) избегания, а также путем добавления затрат на ответ на избегание. В парадигме участники выполняют движения, достигая руки, от отправной точки к цели с помощью роботизированной руки, и свободно выбирают между тремя различными траекториями движения, чтобы сделать это. Траектории движения различаются по вероятности того, что они будут в паре с болезненным электрическим током, и в необходимых усилий с точки зрения отклонения и сопротивления. В частности, болезненный стимул можно (частично) избежать за счет выполнения движений, требующих больших усилий. Поведение избежания функционирует как максимальное отклонение от кратчайшей траектории на каждом испытании. В дополнение к объяснению того, как новая парадигма может помочь понять приобретение избегания, мы описываем адаптации роботизированной руки достижения парадигмы для (1) изучение распространения избегания других стимулов (обобщение), (2) моделирование клинического лечения в лаборатории (вымирание избегания с помощью профилактики ответов), а также (3) моделирование рецидива, и возвращение избежания после вымирания (спонтанное восстановление). Учитывая повышенную экологическую обоснованность и многочисленные возможности для расширений и/или адаптации, роботизированная парадигма, достигающая руки, предлагает перспективный инструмент для облегчения исследования поведения избегания и дальнейшего понимания его основополагающих процессов.

Introduction

Избежание является адаптивной реакцией на боль сигнализации телесной угрозы. Тем не менее, когда боль становится хронической, боль и боль, связанные с избеганием теряют свою адаптивную цель. В соответствии с этим, страх избежать модели хронической^{боли 1}, 2^,3,4,5,6,7,^{8 утверждает,} что ошибочные интерпретации боли, как катастрофические, вызвать увеличение страха боли, которые мотивируют избегание поведения. Чрезмерное избегание может привести к развитию и поддержанию хронической болевой инвалидности, из-за физического неухотного и снижения^{вовлеченности в повседневную деятельность и устремления 1,2,3,4,5,9.} Кроме того, учитывая, что отсутствие боли может быть неправильно, чтобы избежать, а не восстановления, самоокутверзняющий цикл боли, связанных страх и избегание может быть^{установлено 10}.

Несмотря на недавний интерес в избежании в литературе^{тревоги 11,12}, исследования по избежанию в области боли все еще находится в зачаточном состоянии. Предыдущие исследования тревоги, руководствуясь влиятельной двухфюкторной^{теории 13}, как правило, предполагается страх диск избегания. Соответственно, традиционные парадигмы избежания^{12 предполагают} два экспериментальных этапа, каждый из которых соответствует одному фактору: первый для установления страха (Павловская^{фаза кондиционирования 14),} а второй для изучения избегания (Инструментальная¹⁵ фаза). Во время дифференциального Павловского кондиционирования нейтральный стимул (условный стимул, CS- например, круг) в паре с внутренне аверсивным стимулом (безусловный стимул, США; например, электрическим током), который естественным образом производит некондиционированные реакции (США, например, страх). Второй стимул контроля никогда не в паре с США (CS-; например, треугольник). После спаривания CSs с США, CS’ вызовет страх сам по себе (условные ответы, CRs) в отсутствие США. CS- приходит к безопасности сигнала и не вызовет CRs. Потом, во время инструментального кондиционирования, участники узнают что их собственные действия (ответы, R; например, button-press) ведут к некоторым последствиям (результатам; О, например, упущение шока)^15,16. Если ответ предотвращает негативный исход, вероятность повторения этого ответа возрастает; это называется отрицательным подкреплением¹⁵. Таким образом, на Павловской фазе традиционных парадигм избежания участники впервые узнают ассоциацию CS-US. Впоследствии, в инструментальной фазе, экспериментатор-инструктируемый ответ избежания (R) введен, отменяя США, если выполняется во время презентации CS, создание R-O ассоциации. Таким образом, CS становится дискриминационным стимулом (S^D), указывая подходящий момент для, и мотивации производительности, условный R¹⁵. Помимо некоторых экспериментов, показывающих инструментальные^{кондиционирования боли докладов 17} и связанных с^{болью мимики 18}, исследования инструментальных механизмов обучения боли, в целом, ограничены.

Хотя парадигма стандартного избежания, описанная выше, прояснена многие процессы, лежащие в основе избегания, она также^{имеет несколько ограничений 5,19}. Во-первых, это не позволяет изучить обучение, или приобретение, избегания себя, потому что экспериментатор инструктирует ответ избегания. Имея участников свободно выбирать между несколькими траекториями, и, следовательно, узнать, какие ответы являются болезненными / безопасными и какие траектории, чтобы избежать / не избежать, более точно модели реальной жизни, где избегание возникает как естественная реакция на боль⁹. Во-вторых, в традиционных парадигмах избежания ответ на избегание кнопки нажима происходит на любой основе. Тем не менее, в реальной жизни, избегание может стать чрезвычайно дорогостоящим для человека. Действительно, высокой стоимости избегания особенно нарушает ежедневное функционирование⁵. Например, избегание хронической боли может серьезно ограничить социальную и рабочую жизнь^{людей 9}. В-третьих, дихотомозные ответы, такие как нажатие/не нажатие кнопки, также не очень хорошо отражают реальную жизнь, где происходят различные степени избегания. В следующих разделах мы описываем, как роботизированная парадигма^{20 устраняет} эти ограничения, и как основная парадигма может быть распространена на несколько новых исследовательских вопросов.

Приобретение расторжения договора
В парадигме участники используют роботизированную руку для выполнения движений, достигающих руки, от отправной точки к цели. Движения используются в качестве инструментальной реакции, потому что они очень напоминают болевые, вызывающие страх стимулы. Мяч практически представляет движения участников на экране (рисунок 1 ),что позволяет участникам следитьза своими движениями в режиме реального времени. Во время каждого испытания участники свободно выбирают между тремя траекториями движения, представленными на экране тремя арками (T1-T3), отличающимися друг от друга с точки зрения того, насколько они легки, и вероятностью того, что они в паре с болезненным электрическим стимулом (т.е. болевой стимул). Усилия манипулируются как отклонение от кратчайшей возможной траектории и повышенное сопротивление со стороны роботизированной руки. В частности, робот запрограммирован таким образом, что сопротивление увеличивается линейно с отклонением, а это означает, что чем больше участников отклоняются, тем больше силы они должны оказывать на робота. Кроме того, боль администрация запрограммирована таким образом, что кратчайший, простой траектории (T1) всегда в паре с болевой стимул (100% боли / без отклонения или сопротивления). Средняя траектория (T2) в паре с 50% вероятность получения болевой стимул, но больше усилий не требуется (умеренное отклонение и сопротивление). Самая длинная, самая усилийная траектория (T3) никогда не в паре с болевой стимул, но требует самых усилий для достижения цели (0% боли / наибольшее отклонение, сильнейшее сопротивление). Поведение избежания функционирует как максимальное отклонение от кратчайшей траектории (T1) за пробную версию, что является более непрерывной мерой избежания, чем, например, нажатие или не нажатие кнопки. Кроме того, ответ на отказ от уплаты налогов происходит за счет увеличения усилий. Более того, учитывая, что участники свободно выбирают между траекториями движения, и не получают прямого информации об экспериментальных R-O (траектория движения-боль) непредвиденных обстоятельствах, поведение избежания инструментально приобретается. Онлайн самостоятельно сообщили страх перед движением, связанных с болью и боль-ожидания были собраны в качестве мер обусловленного страха по отношению к различным траекториям движения. Боль-ожидаемость также индекс осведомленности на случай непредвиденных обстоятельств и оценки угрозы²¹. Такое сочетание переменных позволяет тщательно изучить взаимодействие между страхом, оценкой угроз и поведением избежания. Используя эту парадигму, мы последовательно демонстрировали экспериментальное приобретение^{избегания 20,22,23,24.}

Обобщение избежания
Мы расширили парадигму расследования обобщения избежания^{23 – возможного механизма,}ведущего к чрезмерному избежанию. Обобщения Павловского страха относится к распространению страха на стимулы или ситуации (обобщение стимулов, GSs), напоминающие оригинальные CS, со страхом снижается с уменьшением сходства с CS ( градиент^{обобщения) 25,26,27,28}. Обобщение страха сводит к минимуму необходимость изучения отношений между стимулами заново, позволяя быстро обнаруживать новые угрозы^{в постоянно меняющихся средах 25,26,27,28}. Тем не менее, чрезмерное обобщение приводит к страху безопасных стимулов (GSs похож на CS-), тем самым^{вызывая ненужные бедствия 28,29}. В соответствии с этим, исследования с использованием Павловского обобщения страха последовательно показывают, что хронические боли пациенты чрезмерно обобщать^боли,связанные страх³⁰,^31,32,33,34, в то время как здоровый контроль показывают избирательное обобщение страха. Тем не менее, где чрезмерный страх вызывает дискомфорт, чрезмерное избегание может привести к функциональной инвалидности, из-за избежания безопасных движений и деятельности, и^{увеличение ежедневной активности разъединения 1,2,3,4,9}. Несмотря на свою ключевую роль в хронической инвалидности боли, исследования по обобщению избежания является скудным. В парадигме, адаптированной для изучения обобщения избегания, участники сначала приобретают избегание, следуя описанной выше^{процедуре 20.} В последующей фазе обобщения, три новые траектории движения вводятся в отсутствие болевой стимул. Эти траектории обобщения (G1-G3) лежат на том же континууме, что и траектории приобретения, напоминающие каждую из этих траекторий, соответственно. В частности, траектория обобщения G1 расположена между T1 и T2, G2 между T2 и T3, и G3 справа от T3. Таким образом, можно изучить обобщение избегания новых безопасных траекторий. В предыдущем исследовании, мы показали обобщение самореаций, но не избежать, возможно, предлагая различные основные процессы для боли, связанные со страхом и избежать обобщения²³.

Исчезновение избегания с профилактикой ответных мер
Основным методом лечения высокого страха перед движением при хронической боли в опорно-двигательном заболевании^{является экспозиция терапии 35}– клинический аналог^{Павловского вымирания 36,}т.е. уменьшение СР за счет повторного опыта работы с КСЗ в отсутствие^{США 36}. Во время воздействия хронической боли, пациенты выполняют боялись деятельности или движений, с тем чтобы не подтвердить катастрофические убеждения и ожидания^{вреда 34,37}. Поскольку эти убеждения не обязательно касаются боли как таковой, а скорее лежащей в основе патологии, движения не всегда проводятся безболезненно в^{клинике 34}. Согласно ингибирующей теории^{обучения 38,39}, обучение вымиранию не стирает первоначальную память страха (например, траектория движения-боль); скорее, он создает новую ингибирующую память вымирания (например, траектория движения-нет боли), которая конкурирует с первоначальной памятью страха^{для поиска 40,41}. Новая ингибирующая память более зависима от контекста,^{чем первоначальная память страха 40,}считая потушенную память страха восприимчивой к повторному появлению^{(возврату страха) 40,41,42.} Пациенты часто не позволяют выполнять даже тонкие поведения избегания во время лечения воздействия (вымирание с профилактикой реакции, RPE), чтобы установить подлинное вымирание страха, предотвращая неправильное отношение^{безопасности, чтобы избежать 10,43}.

Возвращение избегания
Рецидив с точки зрения возврата избегания по-прежнему распространен в клинических популяциях, даже после исчезновения страха^43,44,45,46. Хотя было установлено, что несколько механизмов приводят к возвращению страха⁴⁷, мало что известно о тех, которые связаны с избеганием²². В этой рукописи мы конкретно описываем спонтанное восстановление, т.е. возвращение страха и избегания из-за^{прохождения времени 40,47}. Роботизированная парадигма достижения руки была реализована в 2-дневном протоколе для расследования возвращения избегания. В течение первого дня, участники впервые получают приобретение подготовки в парадигме, как описано^{выше 20}. На последующем этапе RPE участники не могут выполнить ответ на избегание, т.е. они могут выполнять только связанную с болью траекторию (T1) в условиях вымирания. В течение дня 2, чтобы проверить на спонтанное восстановление, все траектории доступны снова, но при отсутствии болевые стимулы. Используя эту парадигму, мы показали, что на следующий день после успешного вымирания, избегание^{вернулся 22}.

Protocol

Представленные здесь протоколы соответствуют требованиям комитета по социальной и социальной этике КУ Левена (регистрационный номер: S-56505) и Комитета по этике по психологии и неврологии Маастрихтского университета (регистрационные номера: 185_09_11_2017_S1 и 185_09_11_2017_S2_A1). 1. Подг?…

Representative Results

Приобретение поведения избежания демонстрируется участниками, избегая большего (показывая большие максимальные отклонения от кратчайшей траектории) в конце этапа приобретения, по сравнению с началом фазы приобретения(рисунок 2, указанный A)20, или по сравн?…

Discussion

Учитывая ключевую роль избежания хронической^{боли инвалидности 1,2,3,4,5}, и ограничения, с которыми^{сталкиваются традиционные парадигмы избегания 19}, существует необходимость в методах дл?…

Materials

1 computer and computer screen	Intel Corporation	64-bit Intel Core	Running the experimental script
40 inch LCD screen	Samsung Group		Presenting the experimental script
Blender 2.79	Blender Foundation		3D graphics software for programming the graphics of the experiment
C#			Programming language used to program the experimental task
Conductive gel	Reckitt Benckiser	K-Y Gel	Facilitates conduction from the skin to the stimulation electrodes
Constant current stimulator	Digitimer Ltd	DS7A	Generates electrical stimulation
HapticMaster	Motekforce Link		Robotic arm
Matlab	MathWorks		For writing scripts for participant randomization schedule, and for extracting maximum deviation from shortest trajectory per trial
Qualtrics	Qualtrics		Web survey tool for psychological questionnaires
Rstudio	Rstudio Inc.		Statistical analyses
Sekusept Plus	Ecolab		Disinfectant solution for cleaning medical instruments
Stimulation electrodes	Digitimer Ltd	Bar stimulating electrode	Two reusable stainless steel disk electrodes; 8mm diameter with 30mm spacing
Tablet	AsusTek Computer Inc.	ASUS ZenPad 8.0	For providing responses to psychological trait questinnaires
Triple foot switch	Scythe	USB-3FS-2	For providing self-report measures on VAS scale
Unity 2017	Unity Technologies		Cross-platform game engine for writing the experimental script including presentations of electrocutaneous stimuli