Reitor Sabatinelli, Margaret M. Bradley, Pedro J. Lang, Vicente D. Costae Francesco Versace
+ Afiliações de autor
- Endereço para solicitações de reimpressão e outras correspondências: D. Sabatinelli, PO Box 112766, University of Florida, Gainesville, FL 32611 (E-mail: [email protected])
- Solicitado 2 2007 março.
- Aceito 25 2007 junho.
Sumário
Estudos recentes de imagens funcionais humanas relacionaram o processamento de estímulos visuais agradáveis à atividade em estruturas de recompensa mesolímbicas. No entanto, se a ativação é impulsionada especificamente pela agradabilidade do estímulo, ou por sua saliência, não está resolvido. HAqui encontramos em dois estudos que a visualização livre de imagens agradáveis de casais eróticos e românticos leva a aumentos claros e confiáveis no nucleus accumbens (NAc) e na atividade do córtex pré-frontal medial (mPFC), enquanto imagens desagradáveis igualmente estimulantes (salientes) e imagens neutras, não. Esses dados sugerem que, na percepção visual, o NAc e o mPFC humanos são especificamente reativos a estímulos agradáveis e gratificantes e não são envolvidos por estímulos desagradáveis, apesar da alta saliência do estímulo.
INTRODUÇÃO
Estudos recentes de imagens funcionais vincularam a ativação de estruturas de recompensa humanas, incluindo o nucleus accumbens (NAc) e o córtex pré-frontal medial (mPFC), à percepção de estímulos emocionais agradáveis, através da apresentação de umrostos atraentes (Aharon et ai. 2001; O'Doherty et al. 2003), fotos de entes queridos (Aron et ai. 2005; Bartels e Zeki 2004; Fisher et ai. 2005), arte estética (Kawabata e Zeki 2004), dicas de drogas viciantes (Davi et ai. 2005; Siessmeier et ai. 2006) Dond erótica (Ferreti et ai. 2005; Hamann et ai. 2004; Karama et ai. 2002) Embora uma característica comum dos estímulos visuais citados acima seja a valência agradável, outras características compartilhadas por esses estímulos podem estar associadas à ativação do NAc e mPFC humanos.
Estímulos salientes não recompensadores, operacionalizados como aqueles que despertam ou evocam atenção, também mostraram estimular a atividade estriatal ventral em humanos (Zink et ai. 2003, 2006) e no modelo animal (Horvitz 2000; Salamone 2005). Nestes estudos, a ativação estriatal ventral está associada a estímulos distratores inócuos e infrequentes, irrelevantes para uma tarefa central. Porque esses estímulos salientes não são agradáveis, mas geram respostas mensuráveis, argumenta-se que o sistema estriado ventral é uma recompensa inespecífica. Desta perspectiva, seria de esperar que estímulos de imagem salientes agradáveis e desagradáveis induzissem uma ativação estriatal ventral equivalente.
Trabalhos anteriores determinaram que estímulos de imagem classificados com alta intensidade emocional, sejam agradáveis ou desagradáveis, estão associados não apenas a uma maior reatividade fisiológica central e periférica (Bradley et ai. 2003; Cuthbert et ai. 2000; Sabatinelli et ai. 2005), mas também com tempo de visualização estendido, tempo de reação secundária atrasado e classificações de interesse (Bradley et ai. 1999; Vejo Lang e Davis 2006) Este padrão é verdadeiro apesar das características perceptivas equivalentes (por exemplo, cor, brilho, frequência espacial; Junghöfer et ai. 2001; Sabatinelli et ai. 2005). Assim, para os fins deste estudo, consideramos que os estímulos de imagem agradáveis e desagradáveis normativamente classificados com alta excitação emocional têm maior relevância do que imagens neutras com baixa classificação de excitação emocional.
Foi relatado que o NAc humano mostra respostas graduadas a pistas de valores preditivos variáveis, de modo que uma maior mudança de sinal está associada a sinais mais confiáveis de recompensa (Abler et ai. 2006; Knutson et al. 2005; Preuschoff et al. 2006) A intensidade nominal dos estímulos emocionais está associada de forma semelhante à magnitude da resposta fisiológica; por exemplo, dadas imagens igualmente apetitivas ou aversivas, aquelas classificadas como mais intensas provocam uma resposta fisiológica mais forte (Bradley et ai. 2001a; Cuthbert et ai. 1996; Lang et al. 1993; Sabatinelli et ai. 2005) Assim, pode-se esperar que as imagens classificadas como mais emocionalmente estimulantes gerem maior reatividade no NAc.
Na presente pesquisa, estudamos participantes do sexo masculino e feminino com visualização gratuita de fotos julgadas agradáveis, neutras e desagradáveis. Os resultados de dois experimentos separados são relatados, um estudo inicial e uma posterior replicação e extensão com uma nova amostra de participantes. São abordadas três questões relacionadas à reatividade do circuito de recompensa humana. Primeiro, para investigar a perspectiva não específica da recompensa (ou orientada pela saliência) da função mesolímbica, determinamos se as imagens desagradáveis ativam o NAc e o mPFC no mesmo grau que as imagens agradáveis. Incluímos mPFC neste exame porque é um local cortical denso de interconectividade NAc (Ferry et ai. 2000; Roberts et al. 2007) e está correlacionado com a atividade NAc em estudos de recompensa em humanos (Knutson et al. 2003; Rogers et al. 2004) Também examinamos a sensibilidade do NAc a imagens de igual valência, mas de excitação emocional variável, para explorar se a responsividade graduada da estrutura para preditores de recompensa abstratos (Abler et ai. 2006; Knutson et al. 2005; Preuschoff et al. 2006) se estende a estímulos que evocam emoções inerentemente. Finalmente, considerando que as diferenças de sexo nas avaliações de excitação (Bradley et ai. 2001b; Janssen et ai. 2003), condutância da pele (Bradley et ai. 2001b), e sinal visual cortical dependente do nível de oxigênio no sangue (BOLD) (Sabatinelli et ai. 2004) foram relatados em resposta a estímulos de imagem agradáveis e desagradáveis, possíveis diferenças paralelas na reatividade NAc e mPFC em homens e mulheres são avaliadas.
MÉTODOS
Participantes e estímulos
Quarenta e oito alunos de introdução à psicologia na Universidade da Flórida participaram da pesquisa para obter crédito do curso ou compensação de $ 20.00. Todos os voluntários consentiram em participar após ler uma descrição do estudo, aprovada pelo conselho de revisão de sujeitos humanos local. Antes de entrar no furo do Siemens 3T Allegra Com o scanner de RM, os participantes receberam tampões de ouvido e receberam um dispositivo de alarme para o paciente. Um travesseiro a vácuo, acolchoamento e instruções verbais explícitas foram usados para limitar o movimento da cabeça. Os dados de quatro participantes ficaram inutilizáveis devido ao movimento excessivo da cabeça, resultando em 44 participantes (21 homens) na amostra final. Dois experimentos foram conduzidos usando o mesmo projeto de pesquisa: no Estudo 1 (22, 11 homens) os participantes viram um conjunto de 24 estímulos de imagem; no Estudo 2 (22, 10 homens), os participantes viram um conjunto de 30 estímulos de imagem (descritos posteriormente).
Os participantes foram solicitados a manter a fixação em um ponto no centro de um 7-in. Tela LCD montada diretamente atrás da cabeça (ângulo visual de 25 °), visível por um espelho montado em bobina (hardware compatível com IFIS MR, Intermagnetics, Latham, NY). Após três tentativas de aclimatação nas quais os estímulos do tabuleiro de xadrez foram apresentados, uma curta série de estímulos de imagem foi apresentada em um design relacionado ao evento. No Estudo 1, os 24 estímulos de imagem em tons de cinza escolhidos do International Affective Picture System retrataram oito exemplares de casais eróticos, pessoas neutras e mutilações. As imagens eróticas e de mutilação foram selecionadas para serem equivalentes em classificações normativas de excitação emocional (Lang et al. 2001) No Estudo 2, 30 estímulos de imagem representaram cinco exemplos de casais eróticos, casais românticos (vestidos), pessoas neutras, cenas dentais, cobras e pessoas ameaçadoras. A série de imagens seguiu um período de coleta de imagens de 28 minutos, no qual um paradigma não relacionado foi conduzido. Os cinco exemplos de pessoas eróticas e neutras foram escolhidos a partir dos estímulos usados no Estudo 1.
As cenas eróticas, de cobra e de ameaça foram escolhidas para serem equivalentes em classificações normativas de excitação emocional, e erótico e romântico foram escolhidos para serem equivalentes em classificações normativas de valência, mas diferem em classificações normativas de excitação emocional, com erótico maior. Todas as categorias de imagem foram combinadas para luminância e tamanho de arquivo JPEG de qualidade de 90% usando Adobe Photoshop 7. Cada imagem foi apresentada por 3 s, seguido por um período de apenas fixação de 9 s (12 s no grupo 2). A ordem das imagens foi pseudo-randomizada, não permitindo mais do que duas apresentações sucessivas de uma categoria de estímulo.
Parâmetros de varredura
Uma vez que os participantes estavam confortáveis dentro do furo, um volume estrutural tridimensional de 8 minutos foi coletado. A prescrição especificava 160 cortes sagitais, com voxels isotrópicos de 1 mm em um campo de visão de 256 mm. Após a aquisição estrutural, uma prescrição funcional foi colocada que incluiu 50 cortes coronais (2.5 mm de espessura, 0.5 mm de lacuna), cobrindo todo o córtex na maioria dos participantes. Os volumes das imagens foram coletados com resolução temporal de 3 s e tamanho de voxel de 16 ml (TR 3 s, TE 30 ms, ângulo de rotação 70 °, FOV 160 mm, matriz 64 × 64). Parâmetros de aquisição de imagem funcional típicos (cortes axiais ∼5 mm de espessura) não são ideais para investigações de atividade estriatal ventral e pré-frontal ventral porque a proximidade com as cavidades do seio nasal leva a artefato de suscetibilidade excessiva e, portanto, perda de sinal (Merboldt et ai. 2001).
Análise de dados
As séries temporais funcionais de cada participante foram ajustadas com intensidade média, retendido linearmente, filtrado em alta frequência a 0.02 Hz e suavizado com um filtro espacial de 5 mm usando BrainVoyager QX (www.brainvoyager.com) Os ensaios contendo movimento da cabeça (<2%) foram excluídos manualmente das análises posteriores. A atividade funcional pré-processada de cada participante foi co-registrada em seu volume estrutural, após a transformação no espaço coordenado de Talairach padronizado (Talairach e Tournoux 1988) Análises de efeitos aleatórios identificaram clusters (> 100 ml) de voxels mostrando maior aumento de sinal BOLD durante apresentações de imagem agradáveis em relação a neutras, usando um limite mínimo de significância de P <0.001 (t > 3.8).
As análises de região de interesse foram conduzidas usando locais de cluster revelados nas análises de grupo. Os mapas de contraste de efeitos aleatórios foram relaxados para um limiar de P <0.05 e um 1 cm3 o volume foi localizado no voxel de mudança de sinal mais confiável na média do grupo. Esta localização do cluster foi então amostrada no volume padronizado de cada participante, e o pico deste curso de tempo (6 s após o início do estímulo) foi exportado para análises ANOVA incluindo gênero e categoria de imagem como fatores.
RESULTADOS
Análise de volume
Uma ANOVA de efeitos aleatórios do volume médio do Estudo 1 identificou grupos significativos de voxels com maior mudança de sinal BOLD em resposta ao erotismo em relação a imagens neutras de pessoas. Como mostrado em FIG. 1, ativação confiável foi encontrada em NAc (A; ± 10, 9, −2) e mPFC (C; -5, 41, 5). O curso de tempo relacionado ao evento da mudança de sinal BOLD de média do grupo nestes clusters é mostrado para cada categoria de imagem em FIG. 1, B e De indica um aumento seletivo na atividade provocado por imagens eróticas, mas nenhum aumento em relação à linha de base após a apresentação de pessoas neutras ou imagens de mutilação. Nenhuma diferença significativa na atividade NAc ou mPFC foi encontrada em contrastes de mutilação e apresentações de imagens de pessoas neutras.
Estudo 1: atividade funcional durante o processamento de imagens eróticas, em relação a imagens de pessoas neutras. Análises de efeitos aleatórios revelam nucleus accumbens bilateral (A; ± 10, 9, −2) e córtex pré-frontal medial (C; −5, 41, 5) ativação que é maior durante erótico em relação a apresentações de imagem neutras. Cursos de tempo relacionados a eventos de porcentagem de mudança de sinal dependente do nível de oxigenação do sangue (BOLD) no nucleus accumbens (NAc, B) e córtex pré-frontal medial (mPFC, D) revelam que, ao contrário da resposta às imagens eróticas (amarelo), as imagens de mutilação (vermelho) não provocaram um aumento de sinal e não diferiram da atividade induzida por imagens de pessoas neutras (azul).
Consistente com os dados do Estudo 1, uma ANOVA de efeitos aleatórios do volume médio do Estudo 2 identificou grupos de voxels em NAc (FIG. 2A: ± 4, 2, −3) e mPFC (FIG. 2C; −4, 39, 4) com maior mudança de sinal BOLD durante erótico e romântico em relação ao conteúdo da imagem menos excitante (isto é, pessoas neutras e dentais). O curso de tempo relacionado ao evento da mudança média do sinal é mostrado para cada categoria de imagem em FIG. 2, B e D, ilustrando um aumento seletivo na atividade após fotos eróticas e românticas, mas nenhum aumento acima da linha de base após a apresentação de pessoas neutras, dentais, de cobra ou fotos ameaçadoras. Nenhuma atividade significativa em NAc ou mPFC foi encontrada em contrastes de conteúdos aversivos mais excitantes (cobras, ameaça humana) e apresentações de imagens menos excitantes.
Estudo 2: atividade funcional durante o processamento de imagens eróticas e românticas, em relação a pessoas neutras e cenas dentais. Análises de efeitos aleatórios revelam nucleus accumbens bilateral (A; ± 4, 2, −3) e córtex pré-frontal medial (C; −4, 39, 4) ativação que é maior durante apresentações eróticas e românticas em relação a pessoas neutras e apresentações de cenas dentais. Cursos de tempo relacionados a eventos de porcentagem de mudança de sinal BOLD em NAcB) e mPFC (D) revelam que, em contraste com a resposta a imagens eróticas (amarelas) e românticas (brancas), os conteúdos de cobra (magenta) e ameaça humana (vermelho) não provocaram um aumento de sinal e não diferiram da atividade induzida por pessoas neutras (azul ) e fotos de cena dentária (azul claro).
Análise de região de interesse
A modulação da atividade de NAc do Estudo 1 por conteúdo de imagem foi confiável na análise de amostragem individual da mudança de sinal BOLD de pico [F(2,40) = 32.48, P <0.001] e consistente entre homens e mulheres [Conteúdo × Sexo: F(2,40) = 1.93, ns]. Imagens desagradáveis e neutras não eliciaram mudança de sinal BOLD diferencial em NAc [F(1,20) = 1.62, ns]. Um padrão semelhante de mudança de sinal foi encontrado para a atividade de pico de mPFC, onde a mudança de sinal foi modulada de forma confiável pelo conteúdo da imagem [F(2,40) = 28.47, P <0.001] e não interagiu com o gênero [F(2,40) <1, ns]. Como no NAc, imagens desagradáveis e neutras eliciaram reatividade equivalente em mPFC [F(1,20) = 1.28, ns] tabela 1.
Análise da região de interesse após a transformação no espaço de coordenadas Talairach padronizado para o Estudo 1
A modulação da atividade NAc do Estudo 2 por categoria de imagem foi confiável na análise de amostragem individual da mudança de sinal BOLD de pico [F(5,100) = 6.32, P <0.001] e consistente entre homens e mulheres [Categoria × Sexo: F(5,100) <1, ns]. Imagens desagradáveis (cobra e ameaça) e neutras (pessoas e dentais) não eliciaram a mudança de sinal BOLD diferencial no NAc [F(1,20) <1, ns]. Um padrão semelhante de mudança de sinal foi encontrado para a atividade de pico de mPFC, em que a mudança de sinal foi modulada de forma confiável por categoria de imagem [F(5,100) = 8.62, P <0.001] e não interagiu com o gênero [F(5,100) = 1.09, ns]. Como no NAc, as imagens desagradáveis e neutras provocaram reatividade equivalente no mPFC [F(1,20) <1, ns] tabela 2.
Análise da região de interesse após a transformação no espaço de coordenadas Talairach padronizado para o Estudo 2
DISCUSSÃO
A percepção de imagem agradável foi associada a aumentos altamente confiáveis no sinal NAc e mPFC BOLD. É improvável que essa ativação seja resultado da saliência da imagem porque as imagens de ferimentos horríveis, cobras ameaçadoras ou pessoas agressivas não provocaram aumentos de sinal, nem a atividade no córtex visual primário diferiu entre as categorias de imagem. A distinção clara entre a atividade NAc e mPFC induzida por imagens agradáveis e todas as outras categorias de imagens era evidente, apesar de uma breve série de apresentações de 24 a 30 tentativas no total. Estudos anteriores com estímulos virtualmente idênticos encontraram fortes indícios de respostas de orientação e novidade a imagens aversivas, incluindo tempo de visualização autodeterminado (Lang et al. 1993), a condutância da pele (Bradley et al. 2001) e o potencial relacionado ao evento eletrocortical (Cuthbert et ai. 2000; Sabatinelli et ai. 2007). Portanto, esses dados não apóiam a perspectiva de que a reatividade estriada ventral humana é impulsionada pela saliência, ao invés da recompensa. A ativação seletiva do NAc e mPFC para estímulos visuais agradáveis (um efeito de valência) contrasta com aumentos de sinal BOLD confiáveis eliciados por estímulos visuais agradáveis e desagradáveis (um efeito de excitação) na amígdala (Breiter et al. 1996; Garavan et al. 2001; Sabatinelli et ai. 2005), cingulado anterior (Britton et ai. 2006; Bush et ai. 2000), e córtex visual temporal inferior (Bradley et ai. 2003; Sabatinelli et ai. 2005; Vuilleumier et ai. 2001) e sugere um papel dedicado de NAc e mPFC no processamento de recompensas.
A magnitude do sinal NAc e mPFC não diferiu em função de as imagens retratarem conteúdo erótico ou romântico, apesar das diferenças claras nas classificações normativas de excitação emocional. Esses dados sugerem que, durante a percepção da imagem, o NAc e o mPFC humanos reagem especificamente ao estímulo agradável, em vez de à excitação emocional. Esta relativa insensibilidade à estimulação nominal das imagens é diferente dos padrões de reatividade vistos em uma variedade de medidas fisiológicas periféricas e centrais, incluindo condutância da pele e eletromiografia facial (Bernat et ai. 2006; Lang et al. 1993), a modulação do reflexo de piscar de susto (Bradley et al. 2001; Cuthbert et ai. 1996), a amplitude do potencial positivo tardio eletrocortical (Cuthbert et ai. 2000; Schupp et ai. 2003), e na mudança de sinal BOLD no córtex visual ventral e amígdala (Bradley et ai. 2003; Phan et al. 2004; Sabatinelli et ai. 2005; Winston et ai. 2005). Deve-se notar que os estímulos agradáveis usados aqui - casais eróticos e românticos - eram variantes de um tema de oportunidade sexual, um explícito e outro implícito. Portanto, será importante reexaminar a questão quando outros estímulos agradáveis (mas não sexuais) forem processados.
Nenhuma diferença entre homens e mulheres foi aparente no NAc subcortical ou no mPFC cortical, em qualquer amostra. Parece que, no nível do circuito mesolímbico de recompensa, tanto homens quanto mulheres são receptivos a esse tipo de sugestão agradável. Diferenças de sexo vistas anteriormente em medidas sensoriais corticais, fisiológicas periféricas e de autorrelato (Bradley et al. 2001; Costa e col. 2003; Janssen et ai. 2003; Karama et ai. 2002; Lang et al. 1998; Sabatinelli et ai. 2004) e a sensibilidade associada a variações na excitação emocional pode ocorrer em circuitos a jusante ou paralelos.
Consistente com estudos anteriores usando estímulos visuais agradáveis (Kawabata e Zeki 2004; O'Doherty et al. 2003), o curso de tempo da atividade do mPFC após o início agradável da imagem indicou um aumento claro no sinal BOLD, nos Estudos I e II. No entanto, estímulos de imagem neutros e desagradáveis aparentemente evocam uma diminuição no sinal BOLD mPFC, em relação à linha de base da pré-imagem. Na verdade, os testes de mudança de sinal mPFC revelam diminuições confiáveis na intensidade do sinal após imagens neutras e desagradáveis no Estudo 1 [F(1,21) = 29.30, P <0.001] e Estudo 2 [F(1,21) = 8.81, P <0.01]. Embora a natureza da diminuição do sinal BOLD seja menos bem compreendida do que o aumento do BOLD, e pode refletir uma interrupção da atividade "padrão" em andamento (Gusnard et ai. 2001), este padrão de reatividade no mPFC pode ser resultado de uma expectativa não atendida de uma apresentação agradável de imagem (recompensa) (Knutson et al. 2003; Rogers et al. 2004; Schultz 1998), semelhantes às respostas vistas em estudos de condicionamento em que estímulos não condicionados recompensadores previstos não aparecem (Abler et ai. 2006; Pessiglione et ai. 2006) Claramente, a possibilidade de diminuir o sinal BOLD em função da entrega de recompensa não atendida exigirá projetos de pesquisa mais focados.
Em resumo, o NAc humano e o mPFC são seletivamente reativos a conteúdos de imagem agradáveis, em relação a neutros ou desagradáveis. Além disso, a magnitude do sinal BOLD foi determinada especificamente pela valência emocional das imagens e não pela excitação.isto é, imagens eróticas altamente estimulantes não puderam ser distinguidas de imagens românticas moderadamente estimulantes, nem foram encontradas diferenças entre os conteúdos de imagem desagradáveis, sugerindo que, ao contrário de muitas outras estruturas neurais estudadas na pesquisa de imagens, o NAc e o mPFC são sensíveis particularmente à agradabilidade da imagem e não à intensidade emocional. Finalmente, esses efeitos parecem ser de gênero geral, porque nenhuma diferença entre homens e mulheres foi encontrada nas amostras substanciais de participantes estudados em dois experimentos. No geral, esses dados sugerem que a ativação do sistema de recompensa mesolímbico humano (ou seja, NAc e mPFC) não é aumentada pela saliência (excitação, captura de atenção) do conteúdo da cena visual durante a visualização livre, mas é especificamente uma reação à agradabilidade da imagem.
SUBVENÇÕES
Esta pesquisa foi apoiada pelo National Institute of Mental Health Grant P50-MH-072850.
Notas de rodapé
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REFERÊNCIAS