Lecture 8: Deconstructing fear memory, extinction and reconsolidation

Question 1

psychotherapy; not based an empirical science until the 1960s.

Answer 1

oke

Question 2

extreme examples of psychotherapy

Answer 2

• centrifuge therapy (people with mental disorders are out of balance, and they had to sit in a chair and were spinned very fast to ‘regain the balance’)
• insulin shock therapy
• hydrotherapy
• lobotomy (damage the connections in the frontal lobe: only in 1949 they received the Nobel price)

Question 3

the importance of historical awareness:

Answer 3

• scientists should not overestimate the significance of their discoveries
• science is an ongoing process: it is not so much about the facts. the process of thinking and arguing and of critically testing ideas is at least as important as knowing the facts

Question 4

facts over anxiety

Answer 4

• anxiety disorders are a leading form of mental illness in the world
• 60 million in europe
• anxiety disorders are conceptualized as irrational and learned fears
• irrespective of learning history, associative fear memory lies at the core of anxiety disorders

Question 5

dont underestimate phobias!!! deze kunnen ook heel invaliderend en interruptive zijn in iemands leven (niet meer naar buiten gaan door angst voor spinnen/honden/ziek worden)

Answer 5

oke

Question 6

bij welke paradigma’s geen aandacht voor emotional memory

Answer 6

behaviourism & biological psychiatry (gaat over biomarkers)

Question 7

formule voor fear learning and memory

Answer 7

CS+ -> US

Question 8

fear conditioning paradigm =

Answer 8

• Fear memory is strong - generalizes over time, context and stimuli from the same semantic category.
• Strong fear memory is functional and taps into one of the most important survival circuits. (rational fears are functional)
• But what if fear is irrational such as in anxiety disorders?
• Similar neurobiological processes for irrational fears.

Question 9

two key aspects of fear learning: why do we do it?

Answer 9

• predictability
• controllability

Question 10

hoe denken mensen met anxiety over hun fears

Answer 10

ze weten vaak dat hun angsten irrationeel zijn, maar cannot let go of their anxiety. it feels like they are in danger when the situation actually happens, but then afterwards they know it is dysfunctional.

Question 11

outstanding question =

Answer 11

How can we explain that irrational fears cannot be controlled by rational thinking and that they are so difficult to treat?

-> Understanding how we can change unduly intense fear by targeting processes of fear learning and memory.

Question 12

extinction=

Answer 12

als je de CS na fear acquisition laat volgen door no-US, dan neemt de fear response (CS) na een tijdje weer af.

Question 13

wat laat de retention test zien

Answer 13

na een korte interval (dus een paar uur) -> no freezing response, no expression of the fear memory
na een lange interval (couple of days or weeks) -> return of fear, spontaneous recovery

Question 14

four ways of return of fear

Answer 14

• spontaneous recovery (dus gewoon een tijd wachten, dan leidt presentatie van de CS weer tot return of CR)
• reinstatement (alleen presentatie van de US (schock) kan in zichzelf weer leiden tot angst voor de CS (spin etc))
• renewal (changing the context, or leaving the therapeutic context)
• rapid reacquisition (new learning experience, when the CS-US pair after extinction is presented again)

Question 15

in human fear conditioning research we always need…

Answer 15

a control stimulus: we are measuring the startle response, but for physiological measures (heart rate, skin conduction, startle response) we ALWAYS need a baseline, anders kan je niks zeggen over of iets fear is (heart rate of 65 -> zegt helemaal niks zonder een referentiepunt)

(in animals kan je makkelijk freezing behaviour zien. maar dit mag niet in mensen)

Question 16

hoe kan je de context bestuderen in een studie

Answer 16

3 condities met verschillende kleuren labs.

1. ABA (rood-groen-rood) = na de extinction weer de acquisition
2. ABC (rood-groen-blauw) = elke keer anders, dit is representatief voor clinical practice (we weten niet waar het is gestart, dan extinction in therapeutic context en dan moet de patient het zelf weer in andere contexten uit gaan testen)
3. AAA (rood-rood-rood) = controle

Question 17

wat zijn de resultaten van de verschillende contexten

Answer 17

zelfs bij complete extinction (groene licht -> therapeutic context) was er weer een angst reactie in de acquisition context (rode licht)

leaving the therapeutic context may lead to relapse. therefore: what you learn is context dependent, you actually learn an exception to the rule.

Question 18

waarom is het logisch dat learning context dependent is

Answer 18

omdat als fears rationeel zouden zijn -> zou het heel logisch zijn dat je het per context leert. want in een andere context kan het dan weer wel gevaarlijk zijn.

Question 19

dus: extinction is not … but …

Answer 19

extinction is not unlearning but relearning!!!

Question 20

assymmetry between acquisition and extinction =

Answer 20

acquisition = context independent. CS -> US

extinction = context dependent (CS -> US of no-US)

bij extinction leer je eigenlijk een exception to the rule, dus context dependent. terwijl fear acquisition juist heel context independent is, het is veel makkelijker om een fear te generaliseren dan om een extinction te generaliseren (is logisch als je kijkt naar evolutie, handiger om exceptions te leren maar wel te blijven opletten)

Question 21

wat weten we over hoe deze fear in het brein opgeslagen wordt

Answer 21

• a new, inhibitory memory is formed in the hippocampus and vmPFC
• fear memory remains intact and may resurface due to amygdala (in animals)

Question 22

traditional learning theory =

Answer 22

habituation: CS -> no CR

(dus habituation was toen het onderliggende idee van hoe exposure werkt, nog steeds veel mensen die denken dat de fear response should decline during the exposure session)

Question 23

contemporary learning theory=

Answer 23

learning: CS -> means no US

people think feel and act as if the feared stimulus is followed by a catastrophe.

nu weten we dat het niet perse tijdens exposure hoeft, het gaat namelijk dat je leert dat er niks heftigs kan gebeuren.

Question 24

wat is de US vaak in anxiety

Answer 24

US = the fear of the fear (ze zeggen bijvoorbeeld dat ze bang zijn dat een spin op ze springt, maar dit is vaak een rationalisatie. gaat echt om the fear of the fear)

Question 25

what do we focus on now in exposure designs?

Answer 25

• probability of the expected negative outcome (US)
• intensity of the anticipated catastrophe
• the extent to which the catastrophe is manageable

focus on learning (mismatch, prediction error), consolidation and retrieval!!

Question 26

wat is de efficacy van exposure therapy

Answer 26

• Many patients with anxiety disorders profit from exposure treatment.
• But long-term effects are weak - only 38% profit at long-term.

Question 27

wat is het model van memory

Answer 27

new learning (active) -> consolidation -> stored memory (inactive) -> memory reactivation -> labile memory (active) -> reconsolidation -> updated memory (inactive)

dus door memory reactivation komt een herinnering in een labiele staat, waardoor het brein weer de kans krijgt voor reconsolidation, waardoor je uiteindelijk een updated memory krijgt.

Question 28

waarom was reconsolidation een belangrijke ontdekking

Answer 28

omdat ze nu wisten dat ipv een nieuwe memory trace te vormen (zoals bij extinction, competition between fear memory and new memory), kan je deze memory juist updaten. -> new ways to interfere with the original memory, and thereby weakening the fear memory itself instead of just forming a new memory.

Question 29

anxiolytic drugs gebruiken tijdens exposure

Answer 29

niet altijd slim, want mensen leren dan niet om te gaan met de fear

Question 30

when you learn something new: cellular mechanisms

Answer 30

an action potential leads to action cascade for short term memory -> dan RNA -> DNA -> long term memory (protein synthesis)

Question 31

if we block the protein synthesis ….

Answer 31

there is no long term memory after a few days. dus protein synthesis is necessary for the consolidation of long term memory

Question 32

experiment met anisomycin

Answer 32

bij beiden consolidation en reconsolidation was er geen long term memory, huge decline of the freezing response.

Question 33

wanneer zagen ze geen fear reduction in reconsolidation met anisomycin

Answer 33

no fear reduction if…
- no memory reactivation
- drugs 6 hours after memory reactivation
- short term memory test after 4 hours (dus na 4 uur geen effect, na 24 uur wel!)

dus het is van belang dat je de drug op het goede moment geeft, tijdens de reactivation van de CS.

Question 34

dus; wat was het idee achter dat reconsolidation experiment

Answer 34

if you trigger something that has been learned before -> reactivation of the fear memory -> memory trace enters a labile phase, temporarily destabilized -> because of interference of [dna - rna - proteins] there is a window of opportunity to interfere with these processes so that the original memory is not saved in the same way.

instead of forming a new memory, the original fear memory should be weakened.

Question 35

hoe ging het propranol experiment

Answer 35

healthy participants, kregen twee plaatjes te zien van spinnen, een met shock en een zonder. de tweede dag werd er reactivation van het plaatje met de shock. 3 conditions: pill placebo, propranolol, and propranolol without reactivation. op dag 3: extinction door 10 keer beiden plaatjes te geven zonder shock. en dan na dag 3 en 1 month: testen whether there was return of fear.

Question 36

resultaten van propranol experiment

Answer 36

meten: fear potentiated startle reflex, measured with the eye reflex. hier heb je dus een hard geluid voor nodig. maar dit is potentiated when people are in a fearful state, when they are threatened and expect something. dan is daar een hogere reactie op. dus de shock =/= de loud noise, de shock = US, de startle noise = probe om te kunnen meten. gaat om het verschil tussen de probe zonder verwachting en met verwachting.

en no return of fear. propranolol condition without memory activation was comparabe to placebo. they did still expect the shock, however, there was no defensive reflex.

Question 37

conclusie: propranolol

Answer 37

• no general fear damping effect (very specific, generalises within the same semantic category)
• only effective when drug is drug is given in conjunction with memory reactivation during a specific time window
• no gradual decline (zoals bij extinction learning), hier een instantaneous decline in fear (of alleen na een nacht slapen)
• initial cognitive change not necessary to observe a change in fear behaviour

Question 38

3e experiment, prediction error

Answer 38

first condition: install fear association, present them with the conditioned stimulus, they expect to receive a shock that is not administered. -> learned something new, there is a prediction error.

second condition: detached the shock electrodes, there is no way that you can get a shock, therefore they did not expect this shock. there was no fear reduction there.

dus een prediction error is necessary!

Question 39

4e experiment; necessary conditions to trigger reconsolidation

Answer 39

1e conditie; 100% reinforcement, maar kregen geen shock. expectation ging daarna omlaag.

2e conditie; 100% reinforcement, kregen wel een shock. expectation stayed the same

3e conditie: 33% reinforcement, kregen wel een shock. hier ging de expectation omhoog.

both in the negative and positive prediction error condition, the fear would go down. therefore prediction error is a necessary condition. dus zelfs nadat ze een shock kregen in de reactivation trial (met propranolol) een fear reduction. dus het is echt geen extinction!! want dat is de 1e conditie.

Question 40

but prediction error is also important in extinction learning, hoe kunnen we hiertussen differentieren?

Answer 40

because, if you combine it with extinction learning, then it does not work -> because then it works as a sort of suppression of the new memory die je bij extinction opbouwt. dus om het te laten werken moet het echt goed in het proces van reconsolidation ingaan.

Question 41

challenges for clinical translation=

Answer 41

no new information = passive retrieval
some new information (a reason to update memory) = reconsolidation
some more new information = limbo (nothing is happening)
even more new information (a new memory trace is formed: inhibitory memory) = extinction

het lastigste is dus het timen en juiste amount.