Como percebemos uma ameaça altera as respostas cerebrais e

comportamentais?

Mirtes Garcia PereiraLaboratório de Neurofisiologia do ComportamentoUniversidade Federal Fluminensepereira_mg@hotmail.com

http://www.uff.br/labnec/

Ameaça e Comportamento

• O comportamento defensivo frente à ameaça é essencial para a sobrevivência

do indivíduo

Variedade de respostas defensivas

Fuga Luta

PROXIMIDADE EM RELAÇÃO AO PERIGO !!

Congelamento

Ratner, 1967

Como estudar as respostas defensivas

em humanos no laboratório?

University of Florida, Gainesville, FLNIMH Center for the Study of Emotion and Attention, Gainesville, FL

International Affective Picture System (IAPS)

Aumento da atividade em áreas visuais evocada por estímulos emocionais

Bradley et al, 2003

Privilégio no processamento Sensorial

Os estímulos emocionais não devem impactar apenas a entrada sensorial

Emoção Predispõe a Ação

Darwin, C. R. 1872. The expression of the emotions in man and animals.

Emotions are adaptive insofar as they prompt actions that are beneficial to the organism

Cascata Defensiva

Pré-encontro Pós-encontro Proximidade do Ataque

GLÂNDULAS SUDORÍPARAS

Aumento da Sudorese

“Congelamento”

REFLEXO DE SOBRESSALTO

Inibição do

Reflexo

Potenciação do Reflexo de

Sobressalto, preparação para

reflexos defensivos

FREQÜÊNCIA CARDÍACA

Desaceleração cardíaca

Aceleração Cardíaca

CALMO ATIVADOS

Intensidade Emocional

Am

plit

ud

e d

e R

esp

ost

a

Induzidas por um estímulo aversivo

FUGA

LUTA

Aumento da atenção

CONGELAMEN

TO

Ação Ostensiva

Adaptação do modelo “stage predator” para humanos porLang et al (1997)

A medida em que a ameaça aumenta, as estratégias defensivas variam e mudamde um congelamento passivo para um comportamento ativo de fuga ou luta, se o escape não é possível.

Volunteers stood on a stabilometric platform while viewing a sequence ofmutilation pictures During the experiment, they presented reduced area of bodysway suggesting a freezing-like response.

Outros estímulos negativos podem

influenciar o comportamento de

maneira diferente em laboratório?

Ameaças percebidas como de

diferentes magnitudes evocariam

outras respostas defensivas ?

Fernandes Jr et al, 2013

Subjects: 90 (60 female) 20

20 stimuli (10 neutral and10 threat), repeated twice.

Visualização das imagens e classificação na escala de

ameaça

Blanchard et al., 2001

Ameaça

Fernandes Jr et al, 2013

Threat perception ratings (threat – neutral)

Reaction time (threat – neutral)

ImobilizaçãoAtenção

Ação

distância

intensidade

Fernandes Jr et al, 2013

A resposta desencadeada pelo estímulo de ameaça depende de outros fatores?

Neural correlates

Teste comportamental (tempo de reação)

Ressonância magnética funcional (RMf)

Metodologia

Hospital Universitário Clementino Fraga Filho (HU, UFRJ)

Departamento de Radiologia- Professor Tiago Arruda Sanchez

• 84 fotografias

• As imagens foram adquiridas da empresa Gettyimages©, do catálogo IAPS,

e do catálogo gerado da contratação de um fotógrafo e da participação de

modelos para esta finalidade.

• Para as comparações de interesse fizemos um balanceamento quanto a:

1. Etnicidade

2. Número de pessoas

3. Gênero

4. Brilho, contraste e freqüência

espacial da imagem foi controlada

segundo a metodologia de

Bradley et al., 2007

Metodologia- Estímulos

Stimulus

Threat direct toward

Neutral Paired

21 pictures(presented twice)

21 pictures(presented twice)

Threat directed away from observer

Neutral Paired

21 pictures(presented twice)

21 pictures(presented twice)

Stimulus

• 1.5 Tesla MRI scanner (Magnetom Avanto).

• BOLD images: gradient echo EPI single-shot sequence

25 axial slices (TR = 2000 ms, TE = 40 ms, FOV = 256 mm, 4 mm thick, TR/TE=2000/40 ms,

IST=80 ms, FOV=256 mm; 64×64 matrix, 4×4×4.6 mm voxel dimensions).

• T1-weighted: TR = 2730 ms, TE= 3,27 ms, TR/TE= 2730/3.27 ms, 128 slices, 0.6 mm gap, FOV=

250 mm, voxel dimensions 1.33 x 1 x 1.33 mm.

• 195 volumes/run.

Image AcquisitionParâmetros de aquisição das imagens

Paradigma Experimental

Análise dos dados

Pré-processamento das Imagens de Ressonância Magnética

Funcional e Analise Estatística

fMRI: relative measure

t1

Brain scans acquired during

task 1

tn

Brain scansacquired during

task 2

Brain scans acquired during

task 1

Brain scans acquired during

task 2

time

… … … …

…

•During a standard fMRI experiment, hundreds of volumes or scans comprising brain activations at thousands of locations (voxels) are acquired.

Brain scan 3D matrix of voxels

Realinhamento

espacial

Dado bruto

Pré-processamento

Realinhamento

espacial

Dado bruto

Co-registro

Pré-processamento

Realinhamento

espacial

Dado bruto

Cérebro-padrão

MNI

Co-registro Normalização

Pré-processamento

Realinhamento

espacial

Dado bruto

Co-registro Normalização

Suavização

Pré-processamento

Realinhamento

espacial

Dado bruto

Co-registro Normalização

Suavização

Pré-processamento

Análise estatística

Sinal BOLD

= + +

erro

x1 x2 e

exxy 2211

singlevoxeltime

series

modelspecification

Standard Statistical Analysis (mass-univariate)

...

Voxel-wiseGLM modelestimation

Independentstatistical

test at eachvoxel

Correctionfor

multiplecomparisons

Univariate StatisticalParametric Map

Input Output

Time

BO

LD s

ign

al

Voxel wise analysis

Análise de região de interesse (ROI)

β1

β2

β3

β4

Cue onset Cue onsetCue onset

Análise estatística

Ameaça direcionada

Neutra direcionada

Ameaça não-direcionada

Neutra não-direcionada

Primeiro nível: As condições experimentais foram usadas como regressores na análise de General Linear Model (GLM)

Segundo nível: ANOVA 2x2Factors: Direction (direct ; non-direct)

Emotion (threat ; neutral)

ROIs => selecionadas a partir do Main Effect of Emotion

As análises dos dados foram feitas no AFNI (Cox, 1996).

Análise estatística

Efeito principal de Emoção

Efeito principal de Emoção

Interação entre direcionamento e emoção Middle/inferior temporal gyrus

0.40

0.45

0.50

0.55 Directed towards

Directed away

threat neutral

Beta

para

mete

rs

0.30

0.35

0.40 Directed towards

Directed away

threat neutral

Beta

para

mete

rs

Interação entre direcionamento e emoção Precentral Gyrus Suplemental Motor Area

0.10

0.12

0.14

0.16 Directed towards

Directed away

threat neutral

Beta

para

mete

rs

0.07

0.09

0.11

0.13

0.15 Directed towards

Directed away

threat neutral

Beta

para

mete

rs

Suplemental Motor Area

Sinal BOLD médio para todas as condições – Unassumed shape model

Interação entre direcionamento e emoção

Insula

0.01

0.03

0.05

0.07

0.09 Directed towards

Directed away

threat neutral

Beta

para

mete

rs

Insula

Sinal BOLD médio para todas as condições – Unassumed shape model

Existe relação entre o nível de atividade destas áreas e o comportamento (tempo

de reação)?

Correlação entre a atividade cerebral e o comportamento

InsulaSuplemental Motor AreaMiddle/inferior temporal gyrus

-0.1 0.0 0.1 0.2 0.3-100

-75

-50

-25

0

25

50

Beta parameters

RT

-0.1 0.0 0.1 0.2 0.3-100

-75

-50

-25

0

25

50

Beta parameters

RT

-0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3-100

-75

-50

-25

0

25

50

Beta parameters

RT

O direcionamento do estimulo de ameaça modula as respostas defensivas evocadas. Estudos com outras medidas encontraram resultados compatíveis (Flykt et al, 2007; Hugdahl and Johnsen (1989); Grèzes et al. (2013).

Estímulos de ameaça direcionados foram julgados como mais intensos, próximos, difíceis de escapar e de esconder e provavelmente evocaram uma preparação motora mais intensa: tempo de reação mais rápido e aumento da atividade nos circuitos motores.

Mobbs et al. (2007, 2010) também demonstraram um recrutamento de áreas motoras para estímulos de ameaça intensos e próximos.

Características individuais podem modificar este padrão de reatividade cerebral?

Correlação entre a atividade cerebral e o traço de afeto negativo

Trabalhos prévios demonstraram que indivíduos com maior traço de NA apresentam maior reatividade emocional (Haas et al., 2008) e vivenciam mais emoções negativas (Clark et al., 1994)

As correlações foram observadas somente para ameaça não direcionada. Provavelmente aameaça direcionada evoca uma resposta mais homogênea entre os participantes.

Em resumo:

Estímulos emocionais engajam atenção e têm processamento sensorial privilegiado

Atenção

e evocam comportamentos variados

A percepção subjetiva do grau de ameaça do estímulo modifica a resposta do indivíduo

Estímulo

Resposta

As respostas evocadas por um estímulo dependem da variabilidade individual, dentre eles, traços de personalidade

e história prévia de trauma

LINPES (UFRJ)

Eliane Volchan

Ivan Figueira

Fátima Erthal

UCL

Janaina Mourão-Miranda

Dept Radiologia (UFRJ)

Tiago Arruda Sanchez

UFRGS

Lisiane Bizarro

University ofMaryland

Luiz Pessoa

Universidade de Granada

Jaime Villa

UFPEl

Carolina Menezes

COLABORADORES DO LABNEC

LABNEC