What is anxiety? An emo6onal state characterized by - PDF document

6/5/13 ¡ Uncertainty ¡modulates ¡an6cipatory ¡ anterior ¡insula ¡ac6vity ¡in ¡generalized ¡ anxiety ¡disorder ¡ Dan ¡W. ¡Grupe, ¡Desmond ¡J. ¡Oathes, ¡Dan ¡R. ¡McFarlin, ¡and ¡ Jack ¡B. ¡Nitschke ¡ Waisman ¡Laboratory ¡for ¡Brain ¡Imaging ¡& ¡Behavior ¡and ¡ Departments ¡of ¡Psychology ¡and ¡Psychiatry ¡ University ¡of ¡Wisconsin-­‑Madison ¡ What ¡is ¡anxiety? ¡ An ¡emo6onal ¡state ¡characterized ¡by ¡ an#cipatory ¡ affec6ve, ¡cogni6ve, ¡and ¡ behavioral ¡changes ¡in ¡response ¡to ¡ uncertainty ¡ about ¡poten6al ¡future ¡threat ¡ 1 ¡

6/5/13 ¡ An6cipa6on ¡of ¡aversion ¡in ¡healthy ¡controls ¡ SUSTAINED ¡ PHASIC ¡ Grupe ¡et ¡al., ¡ Cer. ¡Cort. , ¡2012 ¡ Sustained ¡differences ¡for ¡an6cipa6on ¡of ¡ aversive ¡vs. ¡neutral ¡pictures ¡ R ¡Anterior ¡Insula ¡ L ¡Anterior ¡Insula ¡ R ¡BNST ¡ Midbrain/PAG ¡ AVERSIVE ¡ANTICIPATION ¡ NEUTRAL ¡ANTICIPATION ¡ Grupe ¡et ¡al., ¡ Cer. ¡Cort. , ¡2012 ¡ 2 ¡

6/5/13 ¡ An6cipa6on ¡of ¡aversion ¡in ¡GAD ¡ ? ¡ • Sustained ¡an6cipa6on ¡under ¡condi6ons ¡of ¡threat ¡ uncertainty ¡is ¡par6cularly ¡relevant ¡for ¡GAD ¡ • Individuals ¡with ¡GAD ¡ may ¡show ¡heightened ¡ anterior ¡insula ¡ac6vity ¡ during ¡uncertain ¡ an6cipa6on ¡ Methods ¡ • 57 ¡par6cipants ¡with ¡GAD ¡ (43 ¡F, ¡mean ¡age ¡27.5 ¡± ¡10.6 ¡years) ¡ • 43 ¡healthy ¡controls ¡( 22 ¡F, ¡mean ¡age ¡24.2 ¡± ¡6.7 ¡years) ¡ • Four ¡11-­‑minute ¡fMRI ¡runs ¡of ¡Emo6onal ¡An6cipa6on ¡ task ¡ • Group ¡analysis: ¡Group ¡(GAD,CON) ¡x ¡Condi6on ¡(X,O,?) ¡ ANOVA ¡for ¡sustained ¡an6cipatory ¡period ¡ – Whole-­‑brain ¡voxelwise ¡analysis ¡conducted ¡at ¡ p ¡ < ¡0.05 ¡ (corrected ¡using ¡clustering ¡and ¡Monte ¡Carlo ¡simula6on) ¡ 3 ¡

6/5/13 ¡ Results: ¡main ¡effects ¡of ¡condi6on ¡ R ¡ x=-2 y=24 y=-2 43 ¡Controls ¡ 57 ¡GAD ¡ 0 ¡ -­‑0.02 ¡ -­‑0.04 ¡ -­‑0.06 ¡ -­‑0.08 ¡ -­‑0.1 ¡ Aversive ¡ Uncertain ¡ Neutral ¡ Results: ¡main ¡effects ¡of ¡condi6on ¡ R ¡ y=24 x=-2 y=-2 43 ¡Controls ¡ 57 ¡GAD ¡ 0 ¡ -­‑0.02 ¡ -­‑0.04 ¡ -­‑0.06 ¡ -­‑0.08 ¡ -­‑0.1 ¡ -­‑0.12 ¡ Aversive ¡ Uncertain ¡ Neutral ¡ 4 ¡

6/5/13 ¡ Heightened ¡anterior ¡insula ¡responses ¡ to ¡uncertain ¡an6cipa6on ¡in ¡GAD ¡ Group x Condition Interaction p < 0.05 (corrected) 43 ¡Controls ¡ 57 ¡GAD ¡ 0 ¡ -­‑0.05 ¡ -­‑0.1 ¡ R ¡ -­‑0.15 ¡ y=24 -­‑0.2 ¡ -­‑0.25 ¡ Aversive ¡ Uncertain ¡ Neutral ¡ Heightened ¡anterior ¡insula ¡responses ¡ to ¡uncertain ¡an6cipa6on ¡in ¡GAD ¡ Group x Condition Interaction p < 0.05 (corrected) 43 ¡Controls ¡ 57 ¡GAD ¡ 0 ¡ -­‑0.05 ¡ -­‑0.1 ¡ R ¡ y=24 -­‑0.15 ¡ -­‑0.2 ¡ -­‑0.25 ¡ Uncertain ¡ Neutral ¡ p = 0.004 z=-6 5 ¡

6/5/13 ¡ But ¡what ¡does ¡it ¡mean? ¡ • Relate ¡anterior ¡insula ¡ac6vity ¡during ¡sustained, ¡ uncertain ¡an6cipa6on ¡to ¡self-­‑reported ¡ Intolerance ¡of ¡ Uncertainty ¡(IU). ¡ Anterior ¡insula ¡ac6vity ¡posi6vely ¡correlated ¡with ¡ Intolerance ¡of ¡Uncertainty ¡in ¡GAD ¡ 0.6 ¡ (?-­‑O ¡An#c. ¡Ac#vity) ¡ 57 ¡GAD ¡ 0.4 ¡ 0.2 ¡ 0 ¡ -­‑0.2 ¡ r=0.53 -­‑0.4 ¡ -­‑0.6 ¡ 50 ¡ 70 ¡ 90 ¡ 110 ¡ 130 ¡ 150 ¡ y=18 IU ¡Scores ¡ Regression ¡of ¡whole-­‑brain ¡ac6vity ¡(contrast ¡of ¡uncertain– neutral ¡an6cipa6on) ¡on ¡Intolerance ¡of ¡Uncertainty ¡scores ¡ p ¡< ¡0.05, ¡corrected ¡ 6 ¡

6/5/13 ¡ But ¡what ¡does ¡it ¡mean? ¡ • Anterior ¡insula ¡ac6vity ¡during ¡sustained, ¡uncertain ¡ an6cipa6on ¡is ¡correlated ¡with ¡self-­‑reported ¡ Intolerance ¡of ¡Uncertainty ¡(IU) ¡in ¡GAD. ¡ • Elevated ¡ac6vity ¡in ¡the ¡anterior ¡insula ¡during ¡ sustained, ¡uncertain ¡an6cipa6on ¡may ¡reflect ¡altered ¡ parasympathe6c ¡func6on ¡in ¡GAD ¡ • Measure ¡of ¡parasympathe6c ¡tone: ¡high-­‑frequency ¡ heart-­‑rate ¡variability ¡(HRV) ¡ • HRV ¡correlated ¡with ¡cardiac ¡health ¡ • HRV ¡as ¡a ¡marker ¡of ¡adap6ve ¡emo6onal ¡responses ¡ to ¡stress ¡ Anterior ¡insula ¡ac6vity ¡inversely ¡correlated ¡with ¡ HRV ¡in ¡GAD ¡ ¡ 38 ¡Con ¡ (?-­‑O ¡An#c. ¡Ac#vity) ¡ 0.4 ¡ 51 ¡GAD ¡ 0.2 ¡ 0 ¡ -­‑0.2 ¡ -­‑0.4 ¡ 3 ¡ 5 ¡ 7 ¡ 9 ¡ 11 ¡ y=16 Heart-­‑rate ¡variability ¡scores ¡ Regression ¡of ¡whole-­‑brain ¡ac6vity ¡(contrast ¡of ¡uncertain–neutral ¡ an6cipa6on) ¡on ¡average ¡HF-­‑HRV; ¡ p ¡< ¡0.05, ¡corrected ¡ 7 ¡

6/5/13 ¡ Anterior ¡insula ¡ac6vity ¡inversely ¡correlated ¡with ¡ HRV ¡in ¡GAD ¡ ¡ 51 ¡GAD ¡ (?-­‑O ¡An#c. ¡Ac#vity) ¡ 0.4 ¡ 0.2 ¡ 0 ¡ -­‑0.2 ¡ r=-0.34 -­‑0.4 ¡ 3 ¡ 5 ¡ 7 ¡ 9 ¡ 11 ¡ y=16 Heart-­‑rate ¡variability ¡scores ¡ Regression ¡of ¡whole-­‑brain ¡ac6vity ¡(contrast ¡of ¡uncertain–neutral ¡ an6cipa6on) ¡on ¡average ¡HF-­‑HRV; ¡ p ¡< ¡0.05, ¡corrected ¡ Increased ¡AI ¡ac#vity ¡during ¡uncertain ¡an#cipa#on ¡may ¡reflect ¡ deficient ¡inhibitory ¡parasympathe#c ¡control ¡ Summary ¡ • Individuals ¡with ¡GAD ¡show ¡heightened ¡sustained ¡ anterior ¡insula ¡ac6vity ¡in ¡response ¡to ¡uncertain ¡ threat ¡an6cipa6on ¡ 8 ¡

6/5/13 ¡ Summary ¡ • Individuals ¡with ¡GAD ¡show ¡heightened ¡sustained ¡ anterior ¡insula ¡ac6vity ¡in ¡response ¡to ¡uncertain ¡ threat ¡an6cipa6on ¡ • Anterior ¡insula ¡ac6vity ¡in ¡GAD ¡correlated ¡with: ¡ – Greater ¡intolerance ¡of ¡uncertainty ¡ – Lower ¡high-­‑frequency ¡heart-­‑rate ¡variability ¡(i.e., ¡ reduced ¡parasympathe6c ¡tone) ¡ Thank ¡you! ¡ Collaborators ¡ Jack ¡Nitschke ¡ ¡Desmond ¡Oathes ¡ ¡Dan ¡McFarlin ¡ Technical ¡Support ¡and ¡Consulta#on ¡ Tammi ¡Kral ¡ ¡ ¡Melissa ¡Schmidt ¡ ¡Dave ¡Perlman ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Aaron ¡Heller ¡ ¡Michael ¡Anderle ¡ ¡Ron ¡Fisher ¡ Funding ¡ NSF ¡Graduate ¡Research ¡Fellowship ¡ NIMH ¡(R01-­‑MH74847, ¡K02-­‑MH082130, ¡K08-­‑MH63984) ¡ NICHD ¡core ¡grant ¡to ¡the ¡Waisman ¡Center ¡(P30-­‑HD03352). ¡ 9 ¡