Partecipanti
Abbiamo reclutato ventisei adulti (13 donne; età media = 23,12 ± 4,03) dalla popolazione generale (usando volantini e annunci su internet) per partecipare allo studio attuale. I criteri di esclusione includevano qualsiasi storia di disturbi psichiatrici o neurologici (valutati tramite un questionario telefonico basato sui criteri del Manuale diagnostico e statistico dei disturbi mentali, quarta edizione; DSM-IV-TR). Tutti i partecipanti hanno fornito il consenso informato scritto prima di impegnarsi in qualsiasi attività legata allo studio. Tutti i partecipanti hanno anche ricevuto un compenso finanziario per la partecipazione. L’Institutional Review Board dell’Università dell’Arizona ha rivisto e approvato il protocollo di ricerca del presente studio, e tutti i metodi sono stati eseguiti in conformità con le linee guida e i regolamenti pertinenti.
Task di memoria di lavoro
Dopo aver completato il consenso informato, ai partecipanti sono state presentate istruzioni scritte (su un computer portatile) su come eseguire il compito di WM (questo compito è illustrato nella Fig. 1). Queste istruzioni dicevano: “vi sarà mostrata una serie di immagini che tipicamente scatenano reazioni emotive” e “in ogni prova vi sarà mostrata un’immagine e vi sarà dato l’ordine di prestare attenzione a qualcosa di specifico”. Le istruzioni informavano poi i partecipanti che ci sarebbe stata una pausa dopo aver visto l’immagine (in cui veniva mostrato solo uno schermo nero), durante la quale sarebbe stato richiesto loro di mantenere in memoria l’elemento assistito. Successivamente, ai partecipanti è stato detto che, dopo la pausa, tre opzioni sarebbero apparse sullo schermo, e che sarebbe stato chiesto loro di premere uno dei tre pulsanti corrispondenti per testare la loro memoria.
Illustrazione delle quattro condizioni del compito. Dopo l’apparizione di ogni istruzione, è stata presentata un’immagine emotivamente piacevole, sgradevole o neutra (dall’International Affective Picture System) seguita da un periodo di mantenimento. Tutti i contrasti riportati in questo manoscritto confrontano i periodi di mantenimento di 5 secondi tra le condizioni “Emozione”, “Immagine” e “Riposo”. Le analisi della condizione “Corpo” saranno presentate in un manoscritto separato. Il periodo di decisione che seguiva comprendeva un semplice giudizio di identificazione dalla memoria che includeva 3 opzioni (dove la risposta corretta era diversa a seconda dell’istruzione associata a quella condizione; descritta in maggior dettaglio nel testo). I partecipanti non sapevano quali opzioni specifiche della condizione sarebbero state presentate in una data prova, ma potevano selezionare “Nessuna delle due” se le opzioni disponibili in quella prova erano entrambe errate.
Prima di ogni prova, appariva un’istruzione (in ordine pseudo-casuale) che dichiarava “Emozione”, “Immagine”, “Corpo” o “Riposo”. È stato detto loro che l’istruzione “Emozione” significava “dovresti prestare attenzione alla tua reazione emotiva all’immagine e tenere a mente questo sentimento emotivo” durante la pausa. I partecipanti sono stati informati che, quando le tre opzioni sono apparse sullo schermo dopo la pausa, due opzioni sarebbero state parole di emozione (tra cui: arrabbiato, disgustato, felice, neutro, spaventato o triste). La terza opzione sarebbe stata “nessuno dei due”. Sono stati istruiti a scegliere l’opzione (premendo il pulsante) che corrispondeva meglio alla risposta emotiva che stavano tenendo in memoria. È stato detto loro che l’istruzione “Immagine” significava “dovresti prestare attenzione alle cose nell’immagine e tenere l’immagine in mente” durante la pausa. I partecipanti sono stati informati che, quando le tre opzioni sono apparse sullo schermo dopo la pausa, due opzioni sarebbero state parole di categoria (tra cui: umano, animale, bambino, adulto, maschio, femmina, vivente o non vivente solo). La terza opzione sarebbe stata “nessuno dei due”. Sono stati istruiti a scegliere l’opzione (premendo il pulsante) che corrispondeva meglio al loro ricordo di ciò che era nell’immagine. È stato detto loro che l’istruzione “Corpo” significava “dovresti prestare attenzione alla tua reazione fisica corporea all’immagine e tenere in mente questa sensazione corporea” durante la pausa. I partecipanti sono stati informati che, quando le tre opzioni sono apparse sullo schermo dopo la pausa, due opzioni avrebbero corrisposto a luoghi del loro corpo dove avrebbero potuto sentire un cambiamento (tra cui: cuore, stomaco, braccia, viso, gola, o nessun cambiamento). La terza opzione sarebbe stata “nessuno dei due”. Sono stati istruiti a scegliere l’opzione (premendo il pulsante) che corrispondeva meglio al loro ricordo della regione più prominente dove avevano sentito un cambiamento nel loro corpo. Infine, è stato detto loro che l’istruzione “Riposo” significava “non è necessario ricordare nulla” durante la pausa. I partecipanti sono stati informati che, quando le tre opzioni sono apparse sullo schermo dopo la pausa, due opzioni avrebbero detto “non spingere” e la terza opzione avrebbe detto “spingi”. Sono stati istruiti a scegliere l’opzione (premendo il pulsante) che diceva “Spingi” in ogni prova. Questa condizione ha agito come una condizione di controllo in cui nulla è stato tenuto in WM durante il periodo di mantenimento, ma dove tutte le condizioni di stimolo erano identiche.
Infine, sono stati istruiti ad usare particolari strategie durante il periodo di pausa per ogni tipo di prova. Per la condizione “Emozione”, è stato chiesto loro di “tenere in mente la sensazione emotiva per ricordare quale emozione fosse”. Per la condizione “Immagine”, è stato chiesto loro di “tenere in mente l’immagine visiva della foto per ricordare cosa c’era dentro”. Per la condizione “Corpo”, è stato chiesto loro di “tenere in mente la sensazione corporea per ricordare dove avete sentito il vostro corpo reagire”. È stato anche detto loro di “fare del proprio meglio per NON tenere semplicemente in mente una parola” (come ripetere “animale, animale, animale”, o “triste, triste, triste”, o “stomaco, stomaco, stomaco” per ricordare). Questo è stato fatto per evitare l’uso di una strategia di WM uditiva in ogni condizione (ad esempio, in modo che i partecipanti stessero effettivamente tenendo in mente un concetto di emozione nella condizione “Emozione”, un’immagine visiva nella condizione “Immagine”, ecc.) Dopo aver letto queste istruzioni, ai partecipanti è stata offerta l’opportunità di fare domande, e poi è stato permesso loro di esercitarsi nel compito per diverse prove sul computer portatile. Questo periodo di pratica ha dato due esposizioni ad ogni tipo di istruzione. Dopo questo periodo di pratica, i partecipanti potevano di nuovo fare domande di chiarimento se qualcosa non era ancora pienamente compreso.
I partecipanti sono stati poi portati allo scanner di risonanza magnetica (MRI) presso l’Università dell’Arizona dove sono stati sottoposti a scansione MRI funzionale (vedi Metodi di Neuroimaging di seguito) mentre completavano il compito WM. Prima dell’inizio della scansione, è stato dato loro anche un piccolo numero di prove pratiche per abituarsi ad eseguire il compito all’interno dell’ambiente dello scanner.
Il compito ha usato stimoli emotivi normativi acquisiti dall’International Affective Picture System (IAPS). Sulla base dei dati normativi IAPS (sia maschi che femmine) forniti da Lang et al.38 utilizzando una scala di valutazione a 9 punti, sono state selezionate immagini per ogni valenza (sgradevole (U) = Mvalenza < 4.0, neutrale (N) = 4.0 < Mvalenza < 6.0, piacevole (P) = Mvalenza > 6.0). Il compito è stato controbilanciato il più possibile rispetto a tutte le variabili di stimolo e condizione. Questo includeva la garanzia che ogni opzione di risposta fosse mostrata un numero approssimativamente equivalente di volte. Si è anche assicurato che ogni condizione di compito avesse un numero equivalente di immagini in ogni categoria di valenza (cioè, ciascuna delle quattro condizioni di attenzione/memoria includeva la presentazione di 10 immagini sgradevoli, 5 immagini piacevoli e 5 immagini neutre in ordine pseudo-casuale), e che queste immagini fossero abbinate per contenuto tra le condizioni nella misura più ampia possibile. È stato incluso un numero maggiore di immagini normalmente sgradevoli perché c’è un numero maggiore di categorie di emozioni di base sgradevoli (ad esempio, “triste”, “spaventato”, “arrabbiato” e “disgustato” contro solo “felice” e “neutro”). Sono state create anche due versioni controbilanciate del compito, scambiando le immagini utilizzate tra le condizioni “Emozione” e “Immagine” e tra le condizioni “Corpo” e “Riposo”. Ogni partecipante ha eseguito una di queste versioni equivalenti del compito (cioè, metà dei partecipanti ha avuto la versione 1 e metà la versione 2). Così, ogni potenziale influenza delle diverse immagini viste all’interno di ogni condizione dovrebbe annullarsi all’interno delle analisi di gruppo.
La durata del compito (20 minuti) ha permesso di effettuare 20 prove in ciascuna delle 4 condizioni. In ogni prova, la tempistica era la seguente: Trial Instruction = 3 s, Image = 2 s, Maintenance Period = 5 s, Decision Period (visualizzazione delle tre opzioni) = 3 s. Dopo il periodo di decisione, c’era anche un intervallo inter-trial di lunghezza variabile (visualizzazione di un mirino), che è stato jitterato in modo da durare 0,5 s, 2 s, o 3.5 s.
Dopo aver completato la scansione, i partecipanti sono stati riaccompagnati in laboratorio, seduti a un computer portatile, e gli è stato chiesto di completare alcune misure aggiuntive.
Misure secondarie
Misure di consapevolezza emotiva
Sono state prese due misure di EA. In primo luogo, i partecipanti hanno completato una versione on-line della scala dei livelli di consapevolezza emotiva (LEAS) (www.eleastest.net) che fa uso di un programma di punteggio automatico convalidato39. La LEAS include la presentazione di descrizioni di 2-4 frasi di 20 situazioni sociali che coinvolgono ciascuna 2 persone. Le descrizioni delle situazioni sono progettate per suscitare quattro categorie di emozioni (tristezza, felicità, rabbia e paura) a 5 livelli di complessità. Una situazione è presentata su ogni pagina presentata elettronicamente, seguita da due domande: “Come ti sentiresti?” e “Come si sentirebbe l’altra persona? Caselle di risposta separate sono fornite per digitare le risposte a ciascuna domanda. Ai partecipanti viene chiesto di digitare le loro risposte usando tanto o poco spazio quanto necessario per rispondere. Viene anche detto loro che devono usare la parola “sentire” nelle loro risposte.
I punteggi del livello E sono assegnati in base alle parole che i partecipanti scrivono nelle loro risposte. Il punteggio più basso possibile è dato alle parole che non sono sensazioni (livello 0). Alle parole legate a sensazioni fisiologiche (ad esempio, “stanco”) viene assegnato un punteggio di livello 1, mentre i punteggi di livello 2 riflettono invece azioni legate alle sensazioni (ad esempio, “pugno”) o semplici discriminazioni di valenza (ad esempio, “cattivo”, “buono”) che hanno un contenuto intrinseco legato all’evitamento o all’approccio. I punteggi di livello 3 sono assegnati a singoli termini del concetto di emozione (ad esempio, “felice”, “triste”). I punteggi di livello 4 sono dati quando almeno 2 parole del livello 3 sono usate nello stesso item (cioè, trasmettono una maggiore differenziazione emotiva di una delle due parole da sole). Le risposte relative al sé e agli altri sono valutate separatamente per ogni item come descritto sopra (cioè, con un valore di 0-4). Un punteggio “totale” è anche dato per ciascuno dei 20 item LEAS; questo punteggio rappresenta il più alto dei punteggi relativi al sé e all’altro, a meno che un punteggio di 4 sia dato per entrambi. Quando questo accade, viene dato un punteggio totale di 5 per l’item, fino a quando le risposte relative a se stessi e agli altri sono in grado di essere differenziate (per maggiori dettagli, vedi rif.29). (Nota: I punteggi LEAS di questo set di dati sono stati precedentemente pubblicati in combinazione con altri dati di neuroimaging21,40,41 . La loro relazione con i dati di imaging da questo compito EWM, tuttavia, è nuovo per il presente manoscritto).
Come una seconda misura di EA, i partecipanti hanno anche completato il Frith-Happé-Animations Task (AT;42). Questo compito è stato originariamente progettato per misurare la teoria della mente più in generale; tuttavia, è stato anche recentemente utilizzato in alcuni studi, in combinazione con il sistema di punteggio LEAS, per fornire una misura complementare dell’EA che non dipende da suggerimenti basati sul linguaggio o richiede ai partecipanti di immaginare scenari dettagliati (ad esempio, vedi rif. 43,44,45). Come utilizzato in questo studio, l’AT consisteva in 12 animazioni di semplici forme in movimento (per esempio, 2 triangoli) che sono state presentate sullo schermo di un computer (ciascuna della durata di 34-45 secondi). Queste 12 clip di animazione sono state suddivise in 3 categorie che comprendevano 4 animazioni ciascuna: 1) una categoria “pensieri/sentimenti” (TF), con animazioni che promuovevano la percezione di credenze, desideri ed emozioni all’interno dei triangoli; 2) una categoria “interazioni semplici” (SI), con animazioni che promuovevano la percezione di un semplice movimento diretto all’obiettivo (per esempio, un triangolo che “seguiva” un altro); e 3) una categoria “movimento casuale” (RM), che includeva animazioni dei triangoli alla deriva sullo schermo senza uno schema significativo. Prima di vedere le animazioni (presentate in ordine controbilanciato tra i partecipanti), i partecipanti sono stati informati sulle tre categorie di animazioni e hanno mostrato un esempio di animazione per ogni tipo. È stato poi detto loro di rilassarsi e guardare ogni animazione e di “descrivere ciò che stava accadendo nell’animazione” digitando una descrizione in una casella di testo fornita sul computer direttamente dopo aver visto ogni clip. Metà delle animazioni (due per ogni categoria) erano precedute da un segnale verbale che li informava del tipo di animazione (cioè TF, SI o RM), mentre l’altra metà non era preceduta da queste informazioni.
Per valutare l’EA, ciascuna delle descrizioni scritte delle animazioni è stata codificata e valutata secondo i criteri di valutazione del LEAS (ad esempio, come fatto anche nei rif. 43,44), utilizzando il programma automatico di valutazione del LEAS precedentemente convalidato39. Un assistente di ricerca ha anche successivamente esaminato le descrizioni scritte e i punteggi automatici, e ha corretto eventuali falsi positivi o falsi negativi nell’output del programma automatico (secondo il manuale di punteggio LEAS). Tuttavia, poiché non c’erano “sé” e “altro” all’interno delle animazioni, non è stato fornito un punteggio di livello 5 per ogni descrizione scritta. Ogni descrizione di animazione ha quindi ricevuto un punteggio di livello EA da 0 a 4, e questi punteggi sono stati poi sommati sulle 12 descrizioni di animazione per ogni individuo. Questo secondo metodo di valutazione della consapevolezza emotiva ha utilizzato stimoli visivi in contrapposizione ai suggerimenti basati sulla lingua che descrivono scenari sociali utilizzati dal LEAS, e può quindi essere meno confuso dalle differenze individuali nelle capacità linguistiche o legate all’immaginazione.
Metodi di neuroimaging
Uno scanner Siemens Skyra 3T (Siemens, Erlangen, Germania), con una bobina di testa a 32 canali, è stato utilizzato per eseguire neuroimaging. T1-pesato immagini strutturali 3D MPRAGE sono stati acquisiti (TR / T / flip angle = 2.1 s / 2.33 ms / 12 gradi) che copre 176 fette sagittali (256 × 256) e aveva uno spessore della fetta di 1 mm (dimensione del voxel = 1 × 1 × 1). Le scansioni funzionali pesate in T2* sono state acquisite su 32 fette trasversali (spessore 2,5 mm). Ogni volume è stato raccolto utilizzando una sequenza interleaved (TR/TE/flip angle = 2.0 s/25 ms/90 gradi). La dimensione del voxel della sequenza T2* era 2,5 × 2,5 × 3,5 mm. Il campo visivo (FOV) era 240 mm.
Elaborazione delle immagini
Le fasi di pre-elaborazione, così come le successive analisi statistiche, sono state eseguite utilizzando SPM12 (Wellcome Department of Cognitive Neurology, Londra, UK; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm) per tutte le scansioni MRI. Utilizzando algoritmi standard, immagini grezze funzionali sono stati riallineati, unwarped, e coregistered all’immagine MPRAGE di ogni soggetto. Le immagini sono state poi normalizzate al Montreal Neurological Institute (MNI) spazio di coordinate, spazialmente lisciato a 6 mm (full-width at half maximum), e resliced a 2 × 2 × 2 mm voxel. La funzione di risposta emodinamica canonica standard in SPM è stato utilizzato, e bassa frequenza confusi sono stati minimizzati con un 128 secondi filtro passa-alto. L’autocorrelazione seriale è stata ulteriormente corretta utilizzando la funzione AR(1). L’Artifact Detection Tool (ART; http://www.nitrc.org/projects/artifact_detect/) è stato utilizzato anche per regredire le scansioni come covariate di disturbo nell’analisi di primo livello (soglia: 3 SD nell’intensità globale media e movimento da scansione a scansione superiore a 1,0 mm).
Analisi statistica
Per ogni partecipante, è stato specificato un modello lineare generale per contrastare l’attivazione durante il periodo di mantenimento tra le condizioni “Emozione”, “Immagine” e “Riposo”. I contrasti che coinvolgono la condizione “Corpo” saranno riportati in un manoscritto separato (in preparazione). Ogni prova è stata modellata come un intervallo di 5 secondi. I regressori di movimento (generati da ART – vedi elaborazione delle immagini sopra) sono stati aggiunti a ciascuno di questi disegni di primo livello. Queste immagini di contrasto sono state poi inserite in analisi SPM di secondo livello (test T a un campione) per valutare l’effetto principale di ogni contrasto di interesse. Il primo contrasto era “Emozione > Immagine”, che dovrebbe evidenziare tutte le regioni attivate dal mantenimento delle emozioni che non sono attivate anche dal mantenimento delle informazioni visive. Il secondo contrasto era “Emozione > Riposo”, che dovrebbe evidenziare tutte le regioni attivate dal mantenimento delle proprie emozioni (cioè, rispetto a un periodo senza mantenimento della WM). Il terzo contrasto era “Immagine > Riposo”, che dovrebbe evidenziare tutte le regioni attivate dal mantenimento delle immagini visive (cioè, rispetto a nessun mantenimento della WM). Questi ultimi due contrasti, e i loro inversi, sono stati analizzati per permettere un’interpretazione più approfondita del contrasto primario “Emozione > Immagine”, che di per sé replica i contrasti fatti tra l’attenzione focalizzata sulle emozioni e quella focalizzata sulla visione (ad esempio, rif. 13) e la WM20 negli studi precedenti. Infine, sono state eseguite analisi di congiunzione (all’interno di un modello fattoriale flessibile in SPM12) per confermare le regioni di attivazione comuni a (1) i contrasti “Emozione > Riposo” e “Immagine > Riposo”, e (2) i contrasti “Riposo > Emozione” e “Riposo > Immagine”. Queste analisi di congiunzione sono state eseguite utilizzando SPM12 “congiunzione null” funzione46.
Per queste analisi abbiamo impostato una soglia di significatività di picco whole-brain di p < 0.001 (non corretto), e una soglia di estensione cluster di p < 0.05 (falso tasso di scoperta corretto). Il primo eigenvariato tra i soggetti è stato anche estratto dal cluster dACC trovato nel contrasto “Emozione > immagine” (utilizzando SPM12 built-in volume di interesse strumento di estrazione della serie temporale; vedi sezione risultati) che era più vicino alla regione osservata in precedenti studi EA 32,33, e questo è stato correlato con le nostre due misure EA (descritto più avanti). Cluster identificazione/etichettatura è stato fatto in collaborazione con l’atlante Automated Anatomical Labeling (AAL) all’interno SPM1247.