En metod för manipulering av blodglukos och mäta resulterande förändringar i kognitiv Tillgång till Target Stimuli
Summary
The authors introduce a method for manipulating blood glucose and measuring resulting changes in cognitive accessibility of target words using a lexical decision task.
Abstract
Much research in social psychology has investigated the impact of bodily energy need on cognition and decision-making. As such, blood glucose, the body’s primary energy source, has been of special interest to researchers for years. Fluctuations in blood glucose have been linked to a variety of changes in cognitive and behavioral processes, such as self-control, political attitudes, and eating behavior. To help meet growing interest in the links between bodily energy need and these processes, this manuscript offers a simple methodology to experimentally manipulate blood glucose using a fasting procedure followed by administration of a sugar-sweetened, unsweetened, or artificially-sweetened beverage. This is followed by presentation of a method for measuring resulting changes in implicit cognition using a lexical decision-task. In this task, participants are asked to identify whether strings of letters are words or non-words and response latencies are recorded. Sample results from a recent publication are presented as an example of the applications for the experimental manipulation of blood glucose and the lexical decision task measures.
Introduction
Forskare i kognitiv psykologi och neurovetenskap har länge studerat effekterna av blodsockersvängningar på hjärnan, kognition och beteende en. Till exempel har forskare funnit att variationer i blodsockerförutsäga skillnader i minnet (verbala, siffra span, som arbetar, och episodisk) 1-5, uppmärksamhet 6,7, problemlösning 8 och prestanda på uppgifter av varierande nivåer av kognitiv efterfrågan 2 , 9,10. Denna forskning finner att öka blodglukos ökar uppmärksamhet och minne, och att dessa effekter är starkast när man arbetar på kognitivt krävande uppgifter, och i de äldre 1,3.
Under de senaste decennierna har forskningen om effekterna av blodsockersvängningar på mänsklig psykologi också blivit ett ämne av intresse inom socialpsykologi 11-13. Fluktuationer i blodsocker har kopplats till förändringar i humör 14, motivation <sup> 15, självkontroll 11-13, attityder 16,17, fördomar 18, och förändringar i beslutsfattandet inom konsument 19, äta 20,21 och ekonomiska domäner 22. Eftersom dessa resultat överskrida en mängd olika beroende variabler, är budskapet om betydelsen av blodglukos i beslutsfattandet klart: blodsocker är den kritiska formen av energi till hjärnan, och uttömning i blodglukos leder till stora förändringar i kognition och självreglering 11,13,15.
Med tanke på den viktiga roll som blodsockret spelar i olika psykologiska och beteendemässiga utfall, erbjuder den aktuella manuskriptet en enkel metod för att manipulera blodglukos som forskare kan använda för att testa en rad olika kognitioner och beteenden. Dessutom ger den aktuella manuskriptet en metod för att bedöma den kognitiva tillgängligheten av mål ord eller begrepp som kan komma att ändras till följd av svängningar i blodsocker använderen lexikal beslut uppgift. Effektiviteten av de nuvarande metoderna gör dem idealiska för experimentell forskning, eftersom de på ett effektivt sätt manipulera blodsocker och mäta kognitiva förändringar med hjälp av relativt billiga, kommersiellt tillgängliga produkter. Överkomliga priser på den nuvarande blodglukos manipulation gör det lättare att köra ett stort antal deltagare som krävs för att erhålla tillräcklig effekt som behövs för att upptäcka statistiskt signifikanta skillnader i beteende som förorsakas av manipulerade förändringar i blodglukos 23. Dessutom är lexikala beslut uppgiften användbart eftersom det kan avslöja implicita förändringar i kognition inte lätt nås via tydligare åtgärder som själv rapport kartlägger 24.
Den beskrivna blodsocker manipulation uppgift innebär en 8 timmars fasteperiod följt av riktade konsumtion av en kalori eller kalorifritt dryck 22. Efter fasta under åtta timmar, deltagarna slumpmässigt att konsumera eithenne en socker sötad dryck eller vatten. Denna metod gör det också möjligt för testning av några unika effekter som icke-kalori sötningsmedel (t ex. Aspartam, sukralos), som smakar sött som traditionella kalori sötningsmedel, men inte innehåller socker som behövs för att höja blodsockernivåerna 20,22,25 . Om intresserad av effekterna av icke-calorically sötade drycker innehåller denna uppgift en valfri, 3: e mellan-ämnen tillstånd där deltagarna konsumera en "noll-kalori" drink. Den nuvarande metoden har använts med framgång i flera sociala psykologiska paradigm 12,18,22, och erbjuder en kortare väg till testet för effekterna av förändringar i blodglukos vid självreglering än tidigare använda åtgärder som glukostolerans testar 26.
Författarna ger också ett förfarande för bedömning av den kognitiva tillgängligheten av mål ord eller begrepp, med hjälp av en lexikal beslut uppgift 27,28. I detta task är bokstavssträngar och ord presenteras via datorn i blixtsnabb format, och typiskt falla i några distinkta begrepps kategorier (i den beskrivna forskningen, kategorierna var: fettrik mat ord, fettsnål kost ord, icke-ord). Deltagarna uppmanas att snabbt identifiera (typiskt via knapptryckning) om en sträng av bokstäver (t.ex. fhens;. Pizza) är ett ord eller en icke-ord. Reaktionshastigheten där deltagarna korrekt identifiera brev strängar i varje begrepps kategori mäter den relativa lätthet med vilken deltagaren får mentalt bearbeta ord i detta begrepp kategori. Snabbare reaktioner innebär att ett koncept är mer mentalt tillgänglig, och därmed "på någons sinne" 24,29,30. Som en följd av lexikala beslutsuppgifter göra användbara beroende variabler, och kan även användas som effektiva manipulerings kontroller för att mäta om en nyligen grundad koncept (se för mer information om priming referens 30) är verkligen därefter mer Cognitivt åtkomliga än den skulle vara i frånvaro av ett primtecken. Även den lexikala beslut uppgift är en uppgift som har använts i socialpsykologi i årtionden 29, presenterar den aktuella manuskriptet några smärre variationer av förfarandet, en länk till en redigerbar program mall 27, och ett empiriskt validerad lista med ord från författarnas tidigare arbete som mäter den kognitiva tillgängligheten av friska respektive icke hälsosamma livsmedel 20. Det är författarnas hoppas att ytterligare anpassning av dessa två förfaranden kan leda till innovationer inom socialpsykologiska forskning, ätbeteende och energireglering forskning, och kommer att underlätta ytterligare jämförande forskning som kombinerar perspektiv och metoder för flera discipliner .
Protocol
Representative Results
Discussion
Detta manuskript beskriver en enkel, billig procedur för att manipulera blodglukos, liksom ett förfarande för mätning av förändringar av de kognitiva tillgängligheten av mål-ord och begrepp. Ovanstående beskrivs metoder kan tillämpas på ett brett spektrum av forskningsområden, inklusive socialpsykologi, kognitiv psykologi och näringslära. Med tanke på att denna metod kan användas av personer i flera forskningsområden (några som använder sig normalt inte enkätuppgifter), kommer detta avsnitt presenter…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denna forskning genomfördes med bidrag från Anthony M. Marchionne Foundation (70.256-23.284) och TCU IS. Författarna tackar Danielle DelPriore, Amanda Morin, och Christopher Rodeheffer för deras hjälp bidrag till att forma dessa metoder. Författarna vill också tacka Hannah Bradshaw och Randi Proffitt Leyva för deras hjälp med att filma detta protokoll.
Materials
| Survey Building Software | Qualtrics | Qualtrics Research Suite | Alternative survey building softwares / applications include Survey Monkey, Google Forms, Media Lab, and Inquisit software. |
| Behavioral Task Software (for lexical decision task) | Inquisit | Inquisit 4 Lab (4.0.8.0) | Alternative behavioral task softwares / applications include Media Lab / Direct RT or programming the task into an internet browser using a programming language of your choice (such as java). |
| Batch File | Microsoft | Microsoft Notepad; Windows | |
| Lexical Decision Task Template | Millisecond | Millisecond survey library, cited template author is linked on page | Can build a lexical decision task by hand in other behavioral task softwares. |
| Participant Scheduling and Compensation Software | SONA systems | SONA systems scheduling software | Appointments can be arranged manually, too. |
| Statistical Analysis Software | IBM | IBM SPSS Statistics Standard, 22 | Alternate softwares include SAS and R. |
| Blood glucose manipulating beverege paradigm | Coca Cola | Sprite, Sprite Zero, Sparkling water | Can use any store brand sugary beverage, non calorically sweetened beverage, and sparkling water beverage, as long as beverages are not easily discernable from each other by sight. |
| Lancet | Assure | Assure Lanets 23 gauge | Many brands of testing lancets available both online and at local pharmacies. |
| Blood glucose testing meter | Bayer's | Breeze 2 | Many brands of testing meters available both online and at local pharmacies. |
| Blood glucose testing strips | Bayer's | Breeze 2 | Many brands of testing strips available both online and at local pharmacies, but they must be compatible with your chosen meter. |
| Nitrile exam gloves (400 count) | Kirkland | Kirkland Signature Nitrile Exam Gloves | Any medical grade exam glove that provides sufficient protection from blood exposure can be used. |
| Disinfecting wipes | Lysol | Lysol Disinfecting Wipes Lemon Scent | Any wipe that can kill off any bloodborne or contact born contaminants. |
References
- Smith, M. A., Riby, L. M., van Eekelen, J. A. M., Foster, J. K. Glucose enhancement of human memory: A comprehensive research review of the glucose memory facilitation effect. Neurosci Biobehav Rev. 35, 770-783 (2011).
- Meikle, A., Riby, L. M., Stollery, B. The impact of glucose ingestion and gluco-regulatory control on cognitive performance: A comparison of younger and middle aged adults. Hum Psychopharm Clin. 19, 523-535 (2004).
- Riby, L. M. The impact of age and task domain on cognitive performance: A meta-analytic review of the glucose facilitation effect. Brain Impair. 5, 145-165 (2004).
- Martin, P. Y., Benton, D. The influence of a glucose drink on a demanding working memory task. Physiol. Behav. 67, 69-74 (1999).
- Adan, A., Serra-Grabulosa, J. M. Effects of caffeine and glucose, alone and combined, on cognitive performance. Hum Psychopharm Clin. 25, 310-317 (2010).
- Benton, D., Owens, D. S., Parker, P. Y. Blood glucose influences memory and attention in young adults. Neuropsychologia. 32, 595-607 (1994).
- Serra-Grabulosa, J. M., Adan, A., Falcòn, C., Bargallò, N. Glucose and caffeine effects on sustained attention: An exploratory fMRI study. Hum Psychopharm Clin. 25, 543-552 (2010).
- Donohoe, R. T., Benton, D. Cognitive functioning is susceptible to the level of blood glucose. Psychopharmacology. 145, 378-385 (1999).
- Scholey, A. B., Harper, S., Kennedy, D. O. Cognitive demand and blood glucose. Physiol Behav. 73, 585-592 (2001).
- Meikle, A., Riby, L. M., Stollery, B. Memory processing and the glucose facilitation effect: The effects of stimulus difficulty and memory load. Nutr Neurosci. 8, 227-232 (2005).
- Gailliot, M. T., Baumeister, R. F. The physiology of willpower: Linking blood glucose to self-control. Pers. Soc. Psychol. Rev. 11, 303-327 (2007).
- Gailliot, M. T., et al. Self-control relies on glucose as a limited energy source: Willpower is more than a metaphor. J. Pers. Soc. Psychol. 92, 325-336 (2007).
- Baumeister, R. F., Vohs, K. D., Tice, D. M. The strength model of self-control. Curr. Dir. Psychol. 16, 351-355 (2007).
- Benton, D. Carbohydrate ingestion, blood glucose and mood. Neurosci. Biobehav. Rev. 26, 293-308 (2002).
- Baumeister, R. F., Vohs, K. D. Self-regulation, ego depletion, and motivation. Soc. Personal. Psychol. Compass. 1, 115-128 (2007).
- Aaroe, L., Petersen, M. B. Hunger games: Fluctuations in blood glucose levels influence support for social welfare. Psychol. Sci. 24, 2550-2556 (2013).
- DeWall, C. N., Pond, R. S., Bushman, B. J. Sweet revenge: Diabetic symptoms predict less forgiveness. Pers. Individ. Dif. 49, 823-826 (2010).
- Gailliot, M. T., Michelle Peruche, B., Plant, E. A., Baumeister, R. F. Stereotypes and prejudice in the blood: Sucrose drinks reduce prejudice and stereotyping. J. Exp. Soc. Psychol. 45, 288-290 (2009).
- Baumeister, R. F., Sparks, E. A., Stillman, T. F., Vohs, K. D. Free will in consumer behavior: Self-control, ego depletion, and choice. J. Consum. Phychol. 18, 4-13 (2008).
- Hill, S. E., Prokosch, M. L., Morin, A., Rodeheffer, C. D. The effect of non-caloric sweeteners on cognition, choice, and post-consumption satisfaction. Appetite. 83, 82-88 (2014).
- Campfield, L. A., Smith, F. J. Blood glucose dynamics and control of meal initiation: A pattern detection and recognition theory. Physiol. Rev. 83, 25-58 (2003).
- Wang, X. T., Dvorak, R. D. Sweet future: Fluctuating blood glucose levels affect future discounting. Psychol. Sci. 21, 183-188 (2010).
- Cohen, J. A power primer. Psychol. Bull. 112, 155-159 (1992).
- Fazio, R. H., Hendrick, C., Clark, M. S. . Research methods in personality and social psychology. , 74-97 (1990).
- Swithers, S. E. Artificial sweeteners are not the answer to childhood obesity. Appetite. 93, 85-90 (2015).
- Donohoe, R. T., Benton, D. Glucose tolerance predicts performance on tests of memory and cognition. Physiol Behav. 71, 395-401 (2000).
- Lepore, L., Brown, R. The role of awareness: Divergent automatic stereotype activation and implicit judgment correction. Soc. Cognition. 20, 321-351 (2002).
- Meyer, D. E., Schvaneveldt, R. W. Facilitation in recognizing pairs of words: Evidence of a dependence between retrieval operations. J. Exp. Psychol. 90, 227-234 (1971).
- Fazio, R. H., Sanbonmatsu, D. M., Powell, M. C., Kardes, F. R. On the automatic activation of attitudes. J. Pers. Soc. Psychol. 50, 229-238 (1986).
- Bargh, J. A., Chartrand, T. L., Reis, H. T., Judd, C. M. . Handbook of research methods in social and personality psychology. , 253-285 (2000).
- Zigman, J. M., Elmquist, J. K. Minireview: From anorexia to obesity-The yin and yang of body weight control. Endocrinology. 144, 3749-3756 (2003).
- Wisse, B., Oglivie, I., Zieve, D. . Medline Plus medical encyclopedia. , (2014).
- Patel, K. A., Schlundt, D. G. Impact of moods and social context on eating behavior. Appetite. 36, 111-118 (2001).
- Redd, M., de Castro, J. M. Social facilitation of eating: effects of social instruction on food intake. Physiol. Behav. 52, 749-754 (1992).
- . . Qualtrics Research Suite. , (2015).
- Van Dillen, L., Papies, E., Hofmann, W. Turning a blind eye to temptation: how cognitive load can facilitate self-regulation. J Pers. Soc. Psychol. 104, 427-443 (2013).
- . . Inquisit 4.0.8.0. , (2014).
- Hill, S. E., Prokosch, M. L., DelPriore, D. J., Griskevicius, V., Kramer, A. Low childhood socioeconomic status promotes eating in the absence of energy need. Psychol Sci. , (2016).
- . . Standards of medical care in diabetes-2014. Diabetes Care. 37, (2014).
- . . IBM SPSS Statistics for Windows, Version 22.0. , (2013).
- Abdi, H., Salkind, N. J. . Encyclopedia of Measurement and Statistics. , (2007).
- Zhang, P., et al. Costs of Screening for Pre-diabetes Among U.S. Adults: A comparison of different screening strategies. Diabetes Care. 26, 2536-2542 (2003).
- Hill, S. E., Prokosch, M. L., DelPriore, M. L., Griskevicius, V., Kramer, A. Low childhood socioeconomic status promotes eating in the absence of energy need. Psychol. Sci. , (2016).
- Flegal, K. M. Epidemiologic aspects of overweight and obesity in the United States. Physiol Behav. 86, 599-602 (2005).
- Flegal, K. M., Carroll, M. D., Kit, B. K., Ogden, C. L. Prevalence of obesity and trends in the distribution of body mass index among US adults, 1999-2010. J.A.M.A. 307, 491-497 (2012).
- . . Fact Sheet No 311: Obesity and Overweight. , (2014).
- Hill, J. O., Wyatt, H. R., Reed, G. W., Peters, J. C. Obesity and the environment: Where do we go from here. Science. 299, 853-855 (2003).
