EEG-Korrelate der Aufmerksamkeitsmodulierung und Lateralisierung bei der Verarbeitung emotionaler Stimuli
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Zusammenfassung
Der Mensch erbringt herausragende Leistungen, wenn es darum geht, emotionale Informationen aus Kommunikationsmedien wie Gesichtern (Schupp, Ohman, et al., 2004), Wörtern (Kissler, Herbert, Winkler, & Junghofer, 2009) und Gesten (Flaisch, Hacker, Renner, & Schupp, 2011) abzuleiten. Es wurden viele Studien durchgeführt, um die kortikalen Korrelate innerhalb dieser Kommunikationskanäle zu untersuchen. Selten wird dies innerhalb der gleichen Probandenpopulation sowie über mehrere Stimulusklassen hinweg in mehreren experimentellen Paradigmen im visuellen Halbfeld betrachtet. In der vorliegenden Arbeit sollen im Elektroenzephalogramm (EEG) die emotionale Verarbeitung verschiedener Stimulustypen und die damit interagierenden Hemisphärenasymmetrien bezüglich der Verarbeitung von Gesichtern, Gesten und Wörtern innerhalb derselben Probandenpopulation untersucht werden. Ebenso werden die von diversen Theorien angenommenen emotionsabhängigen Unterschiede in der Lateralisierung betrachtet. Zu diesen Theorien zählen unter anderem die Rechts-Hemisphären-Hypothese, die Leftward spatial bias-Hypothese, die Valenzhypothese und Theorien zur Lateralisierung der Verarbeitung verschiedener Stimulusklassen. Dabei wären einerseits evolutionär gesehen stärkere Emotionseffekte für intuitiv verarbeitete Gesichter (biologisch) idealerweise bei einer Präsentation im linken Gesichtsfeld (LVF) und einer präferierten Verarbeitung in der RH zu erwarten. Andererseits wären für gelernte Wörter (symbolisch) bei einer Präsentation im rechten Gesichtsfeld (RVF) bei einer präferierten Verarbeitung in der kontralateralen LH zu erwarten. Bei Handgesten wäre wiederum eine potenziell gemischtere Lateralisierung und Verarbeitung zu erwarten, da sowohl biologische (reflexartige) als auch symbolische (kognitive) Aspekte enthalten sind. Somit können von nahezu jeder (emotional-salienten) Stimulusklasse exogene und endogene Aufmerksamkeitsanteile zu unterschiedlichen Anteilen rekrutiert werden. Das übergeordnete Studienziel besteht somit in der Untersuchung, in welchem Ausmaß Aufmerksamkeit für die Verarbeitung passiv- versus aktiv-peripher (letzteres beinhaltet eine kognitive Belastung durch eine Ablenkungszählaufgabe) präsentierter emotionaler Stimuli notwendig ist. Dies betrifft also die Frage, ob Ablenkung oder Erleichterung mittels Hinweisreizen eine Veränderung in der emotionalen Verarbeitung stimulusspezifisch erzeugt oder nicht, und ob sich spezifische stimulus- oder gesichtsfeldabhängige Unterschiede zwischen Gesichtern, Gesten und Wörtern feststellen lassen. In der ersten Studie wurden ereigniskorrelierte Potentiale (EKP) untersucht, um die emotionale (positive, negative, neutrale) Verarbeitung von zentral und im visuellen Halbfeld (VHF) präsentierten Gesichtern, Gesten und Wörtern, mit oder ohne Ablenkungsaufgabe unter standardisierten Bedingungen erfassen zu können. Bei zentraler Präsentation konnten für alle Stimulusklassen sowie beide Emotionen (positiv, negativ) alle EKP-Emotionseffekte (P1, N1, P2/EPN) ermittelt werden, wobei der frühe P1-Emotionseffekt nur für biologisch-prädisponierte Stimuli (Gesichter und Gesten) auftrat. Dagegen ergaben sich sowohl bei passiv- als auch aktiv-peripherer Stimulation Emotionseffekte gegenüber neutralen, biologisch-prädisponierten Stimuli für die negative Emotionskategorie (negativ-neutral). Die Emotionseffekte traten dabei überwiegend nach Präsentation im LVF auf und zwar jeweils in der stimulusspezifisch präferierten Hemisphäre. Dies ist bei Gesichtern die rechte Hemisphäre (RH) und bei Gesten nach Mühlau et al. (2005) die linke Hemisphäre (LH), wobei manche Studien für Handgesten eher eine biologisch typischere RH-Präferenz annehmen (Flaisch, Schupp, Renner, & Junghofer, 2009). Bei Handgesten wurde dabei in der ersten Studie im VHF ein gesteigerter P2-Emotionseffekt und bei der Präsentation von Gesichtern ein besonders früher P1-Emotionseffekt generiert, jeweils bei der Präsentation im LVF. Darüber hinaus erzeugten Gesichter als einzige Stimulusklasse auch nach Präsentation im RVF einen Emotionseffekt gegenüber neutralen Stimuli und zwar ebenso in der präferierten RH (P2-Emotionseffekt). Insgesamt scheint die zentrale Ablenkungsaufgabe keine Reduktion der kortikalen Emotionsverarbeitung unter aktiv-peripheren gegenüber passiv-peripheren Bedingungen zu erzielen. Reduktionen aufgrund der unschärferen peripheren Präsentation (niedrigere Ortsfrequenz) ergaben sich ausschließlich für weniger evolutionär signifikante Emotionen (positiv-neutral) und insbesondere nichtbiologische Stimuli (Wörter), die eine höhere Ortsfrequenz zur Verarbeitung benötigen (Roberts et al., 2013). In der zweiten und dritten Studie wurde die Modulation in der entgegengesetzten Richtung untersucht. Maßgeblich war dabei die Fragestellung, inwiefern eine Erleichterung der Emotionsverarbeitung durch Aufmerksamkeitslenkung gelingen kann. Beide EEG-Studiendesigns untersuchen stimulusspezifische Unterschiede für die kortikale Verarbeitung von Emotionen in den validen Untersuchungsreihen des endogenen und exogenen Posner-Paradigmas. Das exogene Posner-Paradigma rekrutiert reflexartige Aufmerksamkeitsanteile (exogene Aufmerksamkeit) und sollte vermehrt früheste EKP-Emotionseffekte verstärken (P1), während das endogene Paradigma eine kognitive Verarbeitung mittels endogener Aufmerksamkeit triggert und somit bevorzugt etwas spätere EKP-Komponenten stärker verarbeitet werden sollten (EPN). Hierbei steht die Interaktion des vom Posner-Paradigma postulierten Zusammenhangs mit den emotionalen Stimulusklassen (positiv, negativ und neutral) im Vordergrund. Dies bezieht sich sowohl auf biologische Stimuli wie auch auf nonbiologische Stimuli. Da alle drei Stimulusklassen jeweils exogene und endogene Aufmerksamkeit zu unterschiedlichen Anteilen rekrutieren, ist anzunehmen, dass eine Kompatibilität von Stimulustyp und Hinweisreizparadigma Vorteile bei der Emotionsverarbeitung mit sich bringt. Im endogenen Posner-Paradigma sollten somit für symbolische Stimuli signifikante EKP-Emotionseffekte auftreten, während die Effekte im exogenen Paradigma bei biologischen Stimuli auftreten. Hybride Stimuli, die wie Handgesten zugleich biologisch und symbolisch sind, die sowohl evolutionäre, als auch gelernte Anteile enthalten, können in beiden aufmerksamkeitsmodulierenden Paradigmen EKP-Emotionseffekte erzeugen. In beiden Studien wurde folglich mittels Posner-Paradigma die Fragestellung untersucht, inwiefern gerichtete endogene oder exogene Aufmerksamkeit die emotionale Verarbeitung für peripher präsentierte positive, negative oder neutrale Stimuli beeinflusst. Auf der Verhaltensebene (Reaktionszeiten, Trefferquoten) unterscheiden sich die beiden Studien und Paradigmen grundsätzlich nicht voneinander und liefern paradigmentypische Verhaltensdaten: Neben den eindeutigen Reaktionsvorteilen für valide Zielreize, zeigt sich eine schnelle und treffsichere Reaktion auf präsentierte biologische Stimuli (Gesichter, Gesten) gegenüber erlernten, nonbiologischen Stimuli (Wörter). Der für die Verhaltensdaten konsistent gefundene LVF-Vorteil für Reaktionszeiten und Trefferquoten konnte in den EKP-Daten nicht festgestellt werden. Beim langsameren endogenen Hinweisreiz (top-down-Verarbeitung) traten für positive Wörter die beiden späteren Emotionseffekte (N1, EPN) auf. Dagegen lieferte der intuitive exogene Hinweisreiz (bottom-up-Verarbeitung) nur sehr frühe Emotionseffekte (P1, N1) für negative Gesichter. Handgesten erzeugten als einzige Stimulusklasse sowohl im endogenen als auch exogenen Posner-Experiment Emotionseffekte. Im exogenen Posner-Paradigma ist eine EKP-Emotionsverarbeitung ausschließlich für biologische Stimuli durch die kompatible exogene Aufmerksamkeitslenkung zu beobachten, da biologische Stimuli naturgemäß reflexartig exogene Aufmerksamkeit auch früher und verstärkt auf sich ziehen (Carretie et al., 2013). Es bestehen natürliche Verarbeitungsvorteile für biologische Stimuli, die bereits auf perzeptueller Ebene aufgrund deren evolutionärer Salienz beschleunigt eine bevorzugte Verarbeitung erfahren (Minnebusch & Daum, 2009). In Studie 3 (endogenes Posner-Paradigma) treten wiederum Emotionseffekte nur für symbolische Stimuli auf durch das passende endogene Hinweisreizparadigma, so dass auch die Emotionsverarbeitung von geschriebenen Wörtern erstmals peripher gelingt, obwohl diese Stimulusklasse einen etwas langsameren semantischen neuronalen Verarbeitungsweg aufgrund ihrer variableren Zuweisung von Perzept zu Bedeutung vorab absolvieren muss (Kissler & Herbert, 2013). Hierbei zeigt sich, wie hilfreich es für die erleichterte Emotionsverarbeitung sein kann, wenn eine Kompatibilität von Stimulusklasse zum verwendeten Hinweisreizparadigma vorliegt, um gezielt spezielle Emotionseffekte zu generieren oder zu verstärken. Die Emotionsverarbeitung von symbolischen aber nonbiologischen Stimuli (Wörtern) profitiert demnach vornehmlich von der VHF-Präsentation unter Verwendung eines kompatiblen endogenen Hinweisreizes und nicht bei eher exogener, passiv- und aktiv-peripherer Präsentation. Hingegen scheint die endogene Aufmerksamkeitssteuerung keine emotionalen Verarbeitungsvorteile für rein biologische Stimuli (Gesichter) zuzulassen, deren emotionale Information bei exogenen Paradigmen bevorzugt Verarbeitung findet. Emotionen scheinen somit im Falle von biologischen Stimuli zusätzlich keine direkte Aufmerksamkeitshinlenkung zu benötigen. Dadurch erfährt ihre Verarbeitung selbst beim exogenen Posner-Paradigma kaum Verbesserungen der Emotionsverarbeitung, im Vergleich zum für biologische Stimuli ebenso gut funktionierenden passiv-aktiv VHF Paradigma ohne Hinweisreiz. Denn nur der Emotionsgehalt biologischer Stimuli wird gegenüber der neutralen Valenz (negativ-neutral), sowohl im exogenen, passiv- als auch aktiv-peripheren Experimentaldesign nahezu automatisch verstärkt verarbeitet, da es sich dabei um ähnlich kompatible exogene, eher intuitive, Paradigmen handelt und nicht um endogene Paradigmen, mit eher kognitiver Aufmerksamkeitslenkung. Für symbolische Wörter ist dies umgekehrt und trifft demnach so nicht zu. Für symbolische Wörter ist dies umgekehrt und trifft demnach so nicht zu. Die emotionale Ebene der erlernten, nonbiologischen Stimuli kann möglicherweise nicht so reflexartig über eine schnelle subkortikale magnozelluläre Route verarbeitet werden, wobei hier neben der Valenz die Rolle des Arousals bei Stimuli einen interagierenden Einflussfaktor spielt (Kissler, Herbert, Peyk, & Junghofer, 2007). Eine gute Kontrolle der Stimuli und Matching der Valenzklassen ist daher wichtig für die Interpretierbarkeit. Zusammengenommen lässt sich sagen, dass Emotionen stimulusklassenunabhängig verstärkt verarbeitet werden, wie sich dies bei zentraler Präsentation bereits zeigte. Wird allerdings bei bereits erschwerter peripherer Präsentation die Aufmerksamkeit explizit auf eine zur Stimuluskategorie nonkompatible Ebene gelenkt, entfällt die Unterstützung bei der Verarbeitung, im Falle von Wörtern oder tritt sogar eine Reduktion der Emotionsverarbeitung auf, beispielsweise im Falle von Gesichtsstimuli bei der Kombination mit endogener Aufmerksamkeitslenkung. Insofern können biologische Stimuli aller Wahrscheinlichkeit nach insgesamt weniger von Hinweisreizen profitieren, da sie aufgrund ihrer evolutionären Salienz ohnehin bevorzugt verarbeitet werden und leichter einen Deckeneffekt generieren. Hingegen kann die Emotionsverarbeitung nonbiologischer Stimuli durch ein kompatibles Hinweisreizparadigma besonders effektiv profitieren. Die Frage, inwiefern Aufmerksamkeit nötig oder hilfreich sein kann, muss also differenziert betrachtet werden. Die Emotionsverarbeitung von biologischen Stimuli leidet generell kaum unter Ablenkung, kann auch im passiven und peripheren Paradigmen erfolgen, profitiert aber kaum von kompatiblen Hinweisreizen, da wenig Verbesserungspotential besteht. Darüber hinaus reduziert sich die Emotionsverarbeitung biologischer Stimuli, speziell im Falle von Gesichtern, wenn ein nicht-kompatibler kognitiver Verarbeitungsweg angebahnt wird. Die Verarbeitung von Wörtern profitiert generell stark von einem kompatiblen Hinweisreizen, leidet aber ansonsten grundsätzlich unter stärkerer Reduktion der Emotionsverarbeitung jenseits der zentralen Präsentation. Für die Verarbeitung des Emotionsgehaltes von Wörtern ist ein entsprechend endogenes Hinweisreizparadigma in der Peripherie oder eine zentralere Präsentation förderlich. Symbolische aber zugleich biologische Handgesten wiederum profitieren als hybride Stimulusklasse von beiden Aufmerksamkeitsmodulationen so dass deren Emotionsverarbeitung bei allen beschriebenen Varianten relativ konstant gelingt. Symbolische Stimuli benötigen und profitieren also zumindest bei peripherer Präsentation von kompatibler endogene Aufmerksamkeitsmodulation, wohingegen biologische Stimuli zusätzliche direkte Aufmerksamkeitshinlenkung weniger benötigen und im Falle einer inkompatiblen Aufmerksamkeitsmodulation sogar eine inhibierende Reduzierung der Emotionsverarbeitung angebahnt werden kann.
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ISO 690
SCHOCH, Patrik D., 2017. EEG-Korrelate der Aufmerksamkeitsmodulierung und Lateralisierung bei der Verarbeitung emotionaler Stimuli [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
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Ebenso werden die von diversen Theorien angenommenen emotionsabhängigen Unterschiede in der Lateralisierung betrachtet. Zu diesen Theorien zählen unter anderem die Rechts-Hemisphären-Hypothese, die Leftward spatial bias-Hypothese, die Valenzhypothese und Theorien zur Lateralisierung der Verarbeitung verschiedener Stimulusklassen. Dabei wären einerseits evolutionär gesehen stärkere Emotionseffekte für intuitiv verarbeitete Gesichter (biologisch) idealerweise bei einer Präsentation im linken Gesichtsfeld (LVF) und einer präferierten Verarbeitung in der RH zu erwarten. Andererseits wären für gelernte Wörter (symbolisch) bei einer Präsentation im rechten Gesichtsfeld (RVF) bei einer präferierten Verarbeitung in der kontralateralen LH zu erwarten. Bei Handgesten wäre wiederum eine potenziell gemischtere Lateralisierung und Verarbeitung zu erwarten, da sowohl biologische (reflexartige) als auch symbolische (kognitive) Aspekte enthalten sind. 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Die emotionale Ebene der erlernten, nonbiologischen Stimuli kann möglicherweise nicht so reflexartig über eine schnelle subkortikale magnozelluläre Route verarbeitet werden, wobei hier neben der Valenz die Rolle des Arousals bei Stimuli einen interagierenden Einflussfaktor spielt (Kissler, Herbert, Peyk, & Junghofer, 2007). Eine gute Kontrolle der Stimuli und Matching der Valenzklassen ist daher wichtig für die Interpretierbarkeit. Zusammengenommen lässt sich sagen, dass Emotionen stimulusklassenunabhängig verstärkt verarbeitet werden, wie sich dies bei zentraler Präsentation bereits zeigte. Wird allerdings bei bereits erschwerter peripherer Präsentation die Aufmerksamkeit explizit auf eine zur Stimuluskategorie nonkompatible Ebene gelenkt, entfällt die Unterstützung bei der Verarbeitung, im Falle von Wörtern oder tritt sogar eine Reduktion der Emotionsverarbeitung auf, beispielsweise im Falle von Gesichtsstimuli bei der Kombination mit endogener Aufmerksamkeitslenkung. 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