Osallistujat
Rekrytoimme kaksikymmentäkuusi aikuista (13 naista; keski-ikä = 23.12 ± 4.03) yleisväestön joukosta (lentolehtisten ja Internet-mainosten avulla) osallistumaan nykyiseen tutkimukseen. Poissulkukriteerit sisälsivät kaikki psykiatriset tai neurologiset häiriöt (arvioitiin puhelimen seulakyselylomakkeella, joka perustui mielenterveyshäiriöiden diagnostisen ja tilastollisen käsikirjan 4. painoksen kriteereihin; DSM-IV-TR). Kaikki osallistujat antoivat kirjallisen tietoon perustuvan suostumuksen ennen tutkimukseen liittyviin toimiin osallistumista. Kaikki osallistujat saivat myös rahallista korvausta osallistumisesta. Arizonan yliopiston institutionaalinen arviointilautakunta tarkisti ja hyväksyi tämän tutkimuksen tutkimuspöytäkirjan, ja kaikki menetelmät toteutettiin asiaankuuluvien ohjeiden ja määräysten mukaisesti.
Työmuistitehtävä
Tietoon perustuvan suostumuksen täyttämisen jälkeen osallistujille esitettiin kirjalliset ohjeet (kannettavalla tietokoneella) WM-tehtävän suorittamisesta (tämä tehtävä on esitetty kuvassa 1). Näissä ohjeissa todettiin, että ”sinulle näytetään sarja kuvia, jotka tyypillisesti laukaisevat tunnereaktioita” ja ”jokaisessa kokeessa sinulle näytetään yksi kuva ja annetaan ohjeet kiinnittää huomiota johonkin tiettyyn asiaan”. Ohjeissa ilmoitettiin sitten osallistujille, että kuvan näkemisen jälkeen olisi tauko (jolloin näytettäisiin vain musta ruutu), jonka aikana osallistujien olisi pidettävä huomioitu kohde muistissa. Seuraavaksi osallistujille kerrottiin, että tauon jälkeen ruudulle ilmestyisi kolme vaihtoehtoa ja että heitä pyydettäisiin painamaan yhtä kolmesta vastaavasta painikkeesta muistin testaamiseksi.
Kuvio 1
Kuvaus neljästä tehtäväolosuhteesta. Kunkin ohjeen ilmestymisen jälkeen esitettiin emotionaalisesti miellyttävä, epämiellyttävä tai neutraali kuva (International Affective Picture System -järjestelmästä ), jota seurasi ylläpitojakso. Kaikissa tässä käsikirjoituksessa raportoiduissa kontrasteissa verrataan 5 sekunnin ylläpitojaksoja ”Emotion”, ”Image” ja ”Rest” -olosuhteiden välillä. ”Body”-tilan analyysit esitetään erillisessä käsikirjoituksessa. Seuraavaan päätöksentekojaksoon kuului yksinkertaisen tunnistusarvion tekeminen muistista, joka sisälsi 3 vaihtoehtoa (jossa oikea vastaus oli erilainen riippuen kyseiseen tilaan liittyvästä ohjeesta; kuvataan tarkemmin tekstissä). Osallistujat eivät tienneet, mitkä olosuhdekohtaiset vaihtoehdot esitettäisiin tietyssä kokeessa, mutta he saattoivat valita ”ei kumpaakaan”, jos kyseisessä kokeessa käytettävissä olevat vaihtoehdot olivat molemmat virheellisiä.
Ennen jokaista koetta ilmestyi ohje (pseudosattumanvaraisessa järjestyksessä), jossa ilmoitettiin joko ”Tunne”, ”Kuva”, ”Keho” tai ”Lepo”. Heille kerrottiin, että ”Tunne”-ohje tarkoitti, että ”sinun tulisi kiinnittää huomiota omaan tunnereaktioosi kuvaan ja pitää tämä tunnetila mielessäsi” tauon aikana. Osallistujille kerrottiin, että kun kolme vaihtoehtoa ilmestyy näytölle tauon jälkeen, kaksi vaihtoehtoa olisi tunnesanoja (mukaan lukien: vihainen, inhottava, iloinen, neutraali, pelokas tai surullinen). Kolmas vaihtoehto olisi ”ei kumpaakaan”. Heitä ohjeistettiin valitsemaan (nappia painamalla) se vaihtoehto, joka vastasi parhaiten heidän muistissaan olevaa tunnereaktiota. Heille kerrottiin, että ”kuva”-ohjeistus tarkoitti, että ”sinun tulisi kiinnittää huomiota kuvan asioihin ja pitää kuva mielessäsi” tauon aikana. Osallistujille kerrottiin, että kun kolme vaihtoehtoa ilmestyy näytölle tauon jälkeen, kaksi vaihtoehtoa olisi kategoriasanoja (mukaan lukien: ihminen, eläin, lapsi, aikuinen, mies, nainen, elävä tai ei-elävä). Kolmas vaihtoehto olisi ”ei kumpikaan”. Heitä ohjeistettiin valitsemaan (nappia painamalla) se vaihtoehto, joka vastasi parhaiten heidän muistikuvaansa siitä, mitä kuvassa oli. Heille kerrottiin, että ”Keho”-ohje tarkoitti, että ”teidän tulisi kiinnittää huomiota omaan fyysiseen keholliseen reaktioonne kuvaan ja pitää tämä kehollinen tunne mielessä” tauon aikana. Osallistujille kerrottiin, että kun kolme vaihtoehtoa ilmestyi ruudulle tauon jälkeen, kaksi vaihtoehtoa vastaisi paikkoja heidän kehossaan, joissa he saattoivat tuntea muutoksen (kuten: sydän, vatsa, kädet, kasvot, kurkku tai ei muutosta). Kolmas vaihtoehto olisi ”ei kumpaakaan”. Heitä ohjeistettiin valitsemaan (painiketta painamalla) se vaihtoehto, joka vastasi parhaiten heidän muistikuvaansa näkyvimmästä alueesta, jossa he tunsivat muutoksen kehossaan. Lopuksi heille kerrottiin, että ohje ”Lepo” tarkoitti, että ”sinun ei tarvitse muistaa mitään” tauon aikana. Osallistujille kerrottiin, että kun kolme vaihtoehtoa ilmestyi näytölle tauon jälkeen, kahdessa vaihtoehdossa luki ”älä paina” ja kolmannessa vaihtoehdossa luki ”paina”. Heitä ohjeistettiin valitsemaan (nappia painamalla) se vaihtoehto, jossa luki ”Push” kussakin kokeessa. Tämä tila toimi kontrolliolosuhteena, jossa mitään ei pidetty WM: ssä ylläpitojakson aikana, mutta jossa kaikki ärsykeolosuhteet olivat identtisiä.
Lopuksi heitä ohjeistettiin käyttämään tiettyjä strategioita taukojakson aikana kunkin koetyypin osalta. ”Tunne”-tilassa heitä pyydettiin ”pitämään emotionaalinen tunne mielessä, jotta he muistaisivat, mikä tunne se oli”. ”Kuva”-tilanteessa heitä pyydettiin ”pitämään mielessään kuvan visuaalinen kuva, jotta he muistaisivat, mitä siinä oli”. ”Keho”-tilanteessa heitä pyydettiin ”pitämään kehollinen tunne mielessä, jotta muistaisit, mihin tunsit kehosi reagoivan”. Heitä kehotettiin myös ”yrittämään parhaansa mukaan EI yksinkertaisesti pitämään mielessään sanaa sen sijaan” (kuten toistamaan ”eläin, eläin, eläin” tai ”surullinen, surullinen, surullinen” tai ”vatsa, vatsa, vatsa”, jotta muistaisivat). Tämä tehtiin, jotta vältettäisiin auditiivisen WM-strategian käyttö kussakin tilassa (esimerkiksi niin, että osallistujat todella pitivät mielessään tunnekäsitteen ”Emotion” -tilassa, visuaalisen kuvan ”Image” -tilassa jne.). Näiden ohjeiden lukemisen jälkeen osallistujille tarjottiin mahdollisuus esittää kysymyksiä, ja sitten he saivat harjoitella tehtävää useiden kokeiden ajan kannettavalla tietokoneella. Tämä harjoitusjakso antoi kaksi altistusta kullekin ohjetyypille. Tämän harjoittelujakson jälkeen osallistujat saattoivat jälleen esittää selventäviä kysymyksiä, jos jotakin ei ollut vielä täysin ymmärretty.
Taannoin osallistujat vietiin Arizonan yliopiston magneettikuvaus (MRI) -skanneriin, jossa heille tehtiin funktionaalinen MRI-skannaus (ks. Neurokuvantamismenetelmät alla) samalla kun he suorittivat WM-tehtävän. Ennen skannauksen aloittamista heille annettiin myös pieni määrä harjoituskokeita, jotta he tottuivat tehtävän suorittamiseen skanneriympäristössä.
Tehtävässä käytettiin normatiivisia emotionaalisia ärsykkeitä, jotka oli hankittu International Affective Picture System (IAPS) -järjestelmästä. Lang et al.38 toimittamien IAPS:n normatiivisten tietojen (sekä mies/nainen) perusteella valittiin yhdeksänportaisella arviointiasteikolla kuvia kutakin valenssia varten (epämiellyttävä (U) = Mvalenssi < 4.0, neutraali (N) = 4.0 < Mvalenssi < 6.0, miellyttävä (P) = Mvalenssi > 6.0). Tehtävä tasapainotettiin mahdollisimman pitkälle kaikkien ärsyke- ja olosuhdemuuttujien suhteen. Tämä sisälsi sen varmistamisen, että jokainen vastausvaihtoehto näytettiin suunnilleen yhtä monta kertaa. Siihen kuului myös sen varmistaminen, että jokaisessa tehtäväolosuhteessa oli vastaava määrä kuvia kussakin valenssiluokassa (ts. kukin neljästä huomio-/muistio-olosuhteesta sisälsi 10 epämiellyttävän kuvan, 5 miellyttävän kuvan ja 5 neutraalin kuvan esittämisen pseudosattumanvaraisessa järjestyksessä), ja että näiden kuvien sisältö sovitettiin yhteen olosuhteiden välillä mahdollisimman suuressa määrin. Mukaan otettiin suurempi määrä normatiivisesti epämiellyttäviä kuvia, koska epämiellyttäviä perusemotionaalisia luokkia on enemmän (esim. ”surullinen”, ”pelokas”, ”vihainen” ja ”inhottava” vs. vain ”iloinen” ja ”neutraali”). Lisäksi luotiin kaksi vastapainotettua tehtäväversiota vaihtamalla käytetyt kuvat ”Tunne”- ja ”Kuva”-olosuhteiden sekä ”Keho”- ja ”Lepo”-olosuhteiden välillä. Kukin osallistuja suoritti yhden näistä vastaavista tehtäväversioista (eli puolet osallistujista sai version 1 ja puolet version 2). Näin ollen kunkin ehdon sisällä nähtyjen erilaisten kuvien mahdollisen vaikutuksen odotetaan kumoutuvan ryhmäanalyysien sisällä.
Tehtävän pituus (20 minuuttia) mahdollisti 20 kokeen tekemisen kussakin 4 ehdossa. Kussakin kokeessa ajoitus oli seuraava: Koeohje = 3 s, kuva = 2 s, ylläpitojakso = 5 s, päätöksentekojakso (kolmen vaihtoehdon näyttäminen) = 3 s. Päätöksentekojakson jälkeen oli myös vaihtelevan pituinen koejaksojen välinen väliaika (jossa näytettiin ristikko), joka jitteroitiin siten, että se kesti joko 0,5 s, 2 s tai 3.5 s.
Skannauksen päätyttyä osallistujat saatettiin takaisin laboratorioon, istuivat kannettavan tietokoneen ääressä ja heitä pyydettiin suorittamaan joitakin lisämittauksia.
Sekundaariset mittaukset
Emotionaalisen tietoisuuden mittaukset
Kaksi EA:n mittausta tehtiin. Ensinnäkin osallistujat täyttivät on-line-version tunnetietoisuusasteikosta (LEAS) (www.eleastest.net), jossa käytetään validoitua automaattista pisteytysohjelmaa39. LEAS sisältää 2-4 lauseen kuvaukset 20 sosiaalisesta tilanteesta, joissa kussakin on mukana 2 ihmistä. Tilannekuvaukset on suunniteltu herättämään neljä tunnekategoriaa (suru, ilo, viha ja pelko) viidellä monimutkaisuustasolla. Kullakin sähköisesti esitetyllä sivulla esitetään yksi tilanne, jota seuraa kaksi kysymystä: ”Miltä sinusta tuntuisi?” ja ”Miltä toisesta henkilöstä tuntuisi?”. Kunkin kysymyksen vastausten kirjoittamista varten on erilliset vastausruudut. Osallistujia pyydetään kirjoittamaan vastauksensa käyttäen niin paljon tai niin vähän tilaa kuin on tarpeen. Heille kerrotaan myös, että heidän on käytettävä vastauksissaan sanaa ”tunne”.
EA-tason pisteet annetaan vastaajien vastauksiinsa kirjoittamien sanojen perusteella. Alin mahdollinen pistemäärä annetaan sanoille, jotka eivät sisällä tunteita (taso 0). Fysiologisiin tuntemuksiin liittyvät sanat (esim. ”väsynyt”) saavat tason 1 pistemäärän, kun taas tason 2 pistemäärät sen sijaan heijastavat tunteisiin liittyviä toimia (esim. ”lyöminen”) tai yksinkertaisia valenssi-erotteluja (esim. ”huono”, ”hyvä”), joilla on luontainen välttämiseen tai lähestymiseen liittyvä sisältö. Tason 3 pisteet annetaan yksittäisille tunnekäsitteiden termeille (esim. ”onnellinen”, ”surullinen”). Tason 4 pisteet annetaan, kun vähintään kahta tason 3 sanaa käytetään samassa kohteessa (eli ne välittävät suuremman emotionaalisen eron kuin jompikumpi sana yksinään). Itseen ja muihin liittyvät vastaukset pisteytetään erikseen kunkin kohdan osalta edellä kuvatulla tavalla (eli arvolla 0-4). Kullekin 20 LEAS-kohdalle annetaan myös ”kokonaispistemäärä”; tämä pistemäärä edustaa suurempaa itseensä ja muihin liittyvää pistemäärää, ellei molemmille anneta pistemäärää 4. Tämä pistemäärä vastaa suurempaa itseensä ja muihin liittyvää pistemäärää, ellei molemmille anneta pistemäärää. Tällöin kokonaispistemäärä on 5, kunhan itseensä ja muihin liittyvät vastaukset voidaan erottaa toisistaan (ks. tarkemmin viite 29). (Huomautus: Tästä aineistosta saadut LEAS-pisteet on aiemmin julkaistu yhdessä muiden neurokuvantamistietojen kanssa21,40,41 . Niiden suhde tästä EWM-tehtävästä saatuihin kuvantamistietoihin on kuitenkin uutta tässä käsikirjoituksessa).
Toisena EA:n mittarina osallistujat suorittivat myös Frith-Happé-Animations Taskin (AT;42). Tämä tehtävä suunniteltiin alun perin mittaamaan mielen teoriaa yleisemmin; sitä on kuitenkin viime aikoina käytetty myös muutamissa tutkimuksissa yhdessä LEAS-pisteytysjärjestelmän kanssa täydentävän EA-mittauksen tarjoamiseksi, joka ei ole riippuvainen kielipohjaisista kehotuksista tai vaadi osallistujia kuvittelemaan yksityiskohtaisia skenaarioita (esim. Katso refs43,44,45). Tässä tutkimuksessa käytetty AT koostui 12 animaatiosta, jotka koostuivat yksinkertaisista liikkuvista muodoista (esim. 2 kolmiota), jotka esitettiin tietokoneen näytöllä (kukin kesti 34-45 sekuntia). Nämä 12 animaatioklippiä jakautuivat kolmeen luokkaan, joissa kussakin oli 4 animaatiota: 1) ”ajatukset/tunteet” (TF) -luokka, jossa animaatiot edistivät uskomusten, halujen ja tunteiden hahmottamista kolmioissa; 2) ”yksinkertaiset vuorovaikutukset” (SI) -luokka, jossa animaatiot edistivät yksinkertaisen päämääräsuuntautuneen liikkeen hahmottamista (esim. yksi kolmio ”seurasi” toista); ja 3) ”satunnainen liikehdintä” (RM) -luokka, johon sisältyi animaatioita, joissa kolmiot ajelehtivat ruudun ympärillä ilman mitään tarkoituksenmukaista kaavaa. Ennen animaatioiden katsomista (jotka esitettiin tasapainotetussa järjestyksessä eri osallistujille) osallistujille kerrottiin kolmesta animaatioluokasta ja näytettiin yksi esimerkkianimaatio kustakin tyypistä. Sitten heitä kehotettiin rentoutumaan ja katsomaan kutakin animaatiota ja ”kuvaamaan, mitä animaatiossa tapahtui” kirjoittamalla kuvaus tietokoneella olevaan tekstikenttään heti kunkin leikkeen katsomisen jälkeen. Puolta animaatioista (kaksi kustakin kategoriasta) edelsi sanallinen vihje, jossa kerrottiin animaatiotyyppi (eli TF, SI tai RM), kun taas toista puolta ei edeltänyt tämä tieto.
EA:n arvioimiseksi jokainen kirjallinen animaatiokuvaus koodattiin ja pisteytettiin LEASin pisteytyskriteereiden mukaisesti (esim. kuten on tehty myös viitteissä43,44) käyttäen aiemmin validoitua automaattista LEAS-pisteytysohjelmaa39. Tutkimusavustaja tarkasteli myöhemmin myös kirjalliset kuvaukset ja automaattiset pisteytykset ja korjasi automaattisen ohjelman tuloksissa esiintyneet väärät positiiviset ja negatiiviset tulokset (LEAS-pisteytyksen käsikirjan mukaisesti). Koska animaatioissa ei kuitenkaan ollut ”itseä” ja ”muita”, kullekin kirjalliselle kuvaukselle ei annettu tason 5 pistemäärää. Kukin animaatiokuvaus sai näin ollen EA-tason pisteet 0-4, ja nämä pisteet laskettiin yhteen kunkin henkilön 12 animaatiokuvauksen osalta. Tässä toisessa tunnetietoisuuden arviointimenetelmässä käytettiin ärsykekehotteita, jotka olivat visuaalisia, toisin kuin LEAS:n käyttämät kielipohjaiset kehotteet, joissa kuvattiin sosiaalisia skenaarioita, ja näin ollen yksilölliset erot kielellisiin tai mielikuvitukseen liittyvissä kyvyissä saattavat sekoittaa niitä vähemmän.
NEUROKUVAUSMENETELMÄT
Neurokuvantamisen suorittamiseen käytettiin 3T:n Siemens Skyra-kuvauslaitetta (Siemens, Erlangenin yliopisto, Saksa), jossa oli 32-kanavainen pääkela. T1-painotteiset rakenteelliset 3D-MPRAGE-kuvat otettiin (TR/TE/kääntökulma = 2,1 s/2,33 ms/12 astetta), jotka kattoivat 176 sagittaalista viipaletta (256 × 256) ja joiden viipalepaksuus oli 1 mm (vokselikoko = 1 × 1 × 1). Toiminnalliset T2*-painotetut kuvaukset otettiin 32 poikkileikkauksesta (2,5 mm paksuus). Kukin volyymi kerättiin käyttämällä lomitettua sekvenssiä (TR/TE/kääntökulma = 2,0 s/25 ms/90 astetta). T2*-sekvenssin vokselikoko oli 2,5 × 2,5 × 3,5 mm. Näkökenttä (FOV) oli 240 mm.
Kuvankäsittely
Esikäsittelyvaiheet sekä myöhemmät tilastolliset analyysit suoritettiin käyttämällä SPM12-ohjelmaa (Wellcome Department of Cognitive Neurology, Lontoo, UK; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm) kaikille magneettikuvauksille. Käyttämällä vakioalgoritmeja, raa’at toiminnalliset kuvat oikaistiin, purettiin ja coregisteroitiin kunkin kohteen MPRAGE-kuvaan. Kuvat normalisoitiin sitten Montrealin neurologisen instituutin (MNI) koordinaattiavaruuteen, tasoitettiin spatiaalisesti 6 mm:iin (täysleveys puolimaksimissa) ja leikattiin uudelleen 2 × 2 × 2 mm:n vokseleihin. SPM:ssä käytettiin vakiomuotoista kanonista hemodynaamista vastefunktiota, ja matalataajuiset häiriöt minimoitiin 128 sekunnin korkeapäästösuodattimella. Sarjallinen autokorrelaatio korjattiin edelleen AR(1)-funktion avulla. Artifact Detection Tool (ART; http://www.nitrc.org/projects/artifact_detect/) -työkalua (ART; http://www.nitrc.org/projects/artifact_detect/) käytettiin myös skannausten pois regressoimiseksi häiritsevinä kovariaattina ensimmäisen tason analyysissä (kynnysarvo: 3 SD keskimääräisessä globaalissa intensiteetissä ja skannauksen ja skannauksen välinen liike, joka ylitti 1.0 mm).
Tilastollinen analyysi
Kullekin osallistujalle määriteltiin yleinen lineaarinen malli vastakkainasettelemaan aktivoitumista ylläpitojakson aikana ”Emotion”, ”Image” ja ”Lepo” -olosuhteiden välillä. Kontrastit, joihin liittyy ”Body” -ehto, raportoidaan erillisessä käsikirjoituksessa (valmistelussa). Jokainen kokeilu mallinnettiin 5-sekunnin jaksona. Jokaiselle näistä 1. tason malleista lisättiin myös liikeregressorit (ART:n tuottamat – katso kuvankäsittely edellä). Nämä kontrastikuvat syötettiin sitten toisen tason SPM-analyyseihin (yhden otoksen T-testit) kunkin kiinnostavan kontrastin päävaikutuksen arvioimiseksi. Ensimmäinen kontrasti oli ”Emotion > Kuva”, jonka pitäisi korostaa kaikkia alueita, jotka aktivoituvat ylläpitämällä tunteita, jotka eivät aktivoidu myös ylläpitämällä visuaalista tietoa. Toinen kontrasti oli ”Emotion > Lepo”, jonka pitäisi korostaa kaikkia alueita, jotka aktivoituvat ylläpitämällä omia tunteita (eli suhteessa jaksoon, johon ei liity WM-ylläpitoa). Kolmas kontrasti oli ”Kuva > Lepo”, jonka pitäisi korostaa kaikkia alueita, jotka aktivoituvat ylläpitämällä visuaalisia kuvia (eli suhteessa siihen, ettei WM-ylläpitoa ole). Kahta jälkimmäistä kontrastia ja niiden käänteisarvoja analysoitiin, jotta voitaisiin tulkita perusteellisemmin ensisijaista ”Emotion > Image” -kontrastia, joka itsessään toistaa aiemmissa tutkimuksissa tehdyt kontrastit, jotka on tehty emootio- ja näköpainotteisen huomion (esim. ref.13) ja WM20 välillä. Lopuksi suoritettiin yhdistelmäanalyysit (SPM12: n joustavan faktoriaalisen mallin sisällä), jotta voitiin vahvistaa aktivointialueet, jotka ovat yhteisiä (1) ”Emotion > Lepo” ja ”Image > Lepo” -kontrastille ja (2) ”Lepo > Emotion” ja ”Lepo > Image” -kontrastille. Nämä konjunktioanalyysit suoritettiin käyttämällä SPM12: n ”conjunction null” -toimintoa46.
Näille analyyseille asetimme koko aivojen huippujen merkitsevyyskynnyksen p < 0.001 (korjaamaton) ja klusterin laajuuden kynnyksen p < 0.05 (väärän löytämisasteen korjattu). Ensimmäinen omamuuttuja koehenkilöiden välillä poimittiin myös dACC-klusterista, joka löytyi ”Emotion > Image” -kontrastista (käyttäen SPM12: n sisäänrakennettua volume-of-interest-aikasarjojen louhintatyökalua; ks. tulososio), joka oli lähimpänä aiemmissa EA-tutkimuksissa havaittua aluetta32,33, ja tämä korreloi kahden EA-mittauksemme kanssa (kuvattu jäljempänä). Klusterien tunnistaminen/merkitseminen tehtiin yhdessä SPM1247:ssä olevan automaattisen anatomisen merkinnän (AAL) atlaksen kanssa.