JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
行为学

Bewuste en niet-bewuste vertegenwoordigingen van emotionele gezichten in het Syndroom van Asperger

Published: July 31, 2016
doi:
10.3791/53962
, , , , ,
1Institute of Statistical Science,Academia Sinica, 2Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences, 3Department of Psychology,Fo Guang University, 4Department of Electrical Engineering,Fu Jen Catholic University, 5State Research Institute of Physiology and Basic Medicine, 6Novosibirsk State University, 7Imaging Research Center,Taipei Medical University

Summary

Een EEG experimentele protocol is ontworpen om de wisselwerking tussen bewust en onbewust representaties van emotionele gezichten duidelijk bij patiënten met Asperger. De techniek suggereert dat patiënten met het syndroom van Asperger hebben tekorten in de niet-bewuste voorstelling van emotionele gezichten, maar hebben vergelijkbare prestaties in de bewuste voorstelling met gezonde controles.

Abstract

Verscheidene neuroimaging studies hebben gesuggereerd dat de lage ruimtelijke frequenties in een emotionele gezicht activeert vooral de amygdala, pulvinar en superieure colliculus vooral met angstige gezichten 1-3. Deze gebieden vormen de limbische structuur onbewuste waarneming van emoties en direct of indirect 2 moduleren corticale activiteit. Daarentegen bewuste representatie van emoties is meer uitgesproken in de anterieure cingulate, prefrontale cortex en somatosensorische cortex voor het richten vrijwillige aandacht voor details in gezichten 3,4. Het syndroom van Asperger (AS) 5,6 vertegenwoordigt een atypische mentale verstoring die sensorische, affectieve en communicatieve vaardigheden beïnvloedt, zonder zich te bemoeien met de normale taalkundige vaardigheden en intellectuele capaciteiten. Verschillende studies hebben aangetoond dat functionele tekorten in de neurale circuits van belang zijn voor het gezicht herkenning van emoties deels kan verklaren sociale communicatie falenpatiënten met as 7-9. Om de wisselwerking tussen bewuste en niet-bewuste representaties van emotionele gezichten in AS te verduidelijken, is een EEG experimenteel protocol ontworpen met twee taken die emotionaliteit evaluatie van zowel foto of-lijntekening gezichten. Een pilot-studie wordt geïntroduceerd voor het selecteren van het gezicht stimuli dat de verschillen in reactietijden en scores toegekend aan het gezicht emoties tussen de vooraf geteste patiënten met AS en IQ / gender-geëvenaard gezonde controles zoveel mogelijk te beperken. Informatie van de vooraf geteste patiënten werd gebruikt om het scoresysteem voor de evaluatie emotionaliteit ontwikkelen. Onderzoek naar het gezicht emoties en visuele stimuli met verschillende inhoud ruimtelijke frequentie heeft afwijkende bevindingen, afhankelijk van de demografische kenmerken van de deelnemers bereikt en de taak vraagt ​​2. Het experimentele protocol is bedoeld om aandoeningen bij patiënten met AS verduidelijken verwerking emotionele gezichten in vergelijking met gezonde controles door controle voor factoris niet gerelateerd aan de erkenning van het gezicht emoties, zoals taakmoeilijkheid, IQ en geslacht.

Introduction

Facial emotie erkenning is een van de belangrijkste processen in de hersenen die zich bezighouden met sociale communicatie. Een verscheidenheid van psychische stoornissen gerelateerd aan problemen met expliciete waarneming van gezichtsemoties 4-6. Een foto van een gezicht omvat een spectrum van ruimtelijke informatie kan worden gefilterd voor zowel de hoge ruimtelijke frequentie (HSF) of lage ruimtelijke frequentie (LSF) content. HSF is gerelateerd aan zeer gedetailleerde delen van een beeld, zoals de randen van een vlak, terwijl de LSF samenhangt met grovere of minder goed gedefinieerde onderdelen zoals een holistische gezicht met LSF inhoud 7. Elke gezichtsherkenning taak tegelijkertijd induceert bewuste en onbewuste processen 8-12, en de deelname van de niet-bewust proces vindt plaats in de 150-250 msec na het begin interval of zelfs eerder 13. Bij gezonde controles, de onbewust proces is meestal sneller dan bewust proces 14,15. Verscheidene neuroimaging studies hebben gesuggereerd datde LSF in een gezichtsbehandeling stimulus (of motivationally belangrijke impuls) activeert vooral de amygdala, pulvinar en superieure colliculus vooral met angstige gezichten 3,16. Deze gebieden vormen de limbische structuur onbewuste waarneming van emoties en direct of indirect 1 moduleren corticale activiteit. In tegenstelling bewuste voorstelling van emoties is meer uitgesproken in de anterior cingulate, prefrontale cortex, en somatosensorische cortex voor het richten van de vrijwillige aandacht voor details in het gezicht 9,17,18.

Het syndroom van Asperger (AS) 19,20 vertegenwoordigt een atypische mentale verstoring die sensorische, affectieve en communicatieve vaardigheden beïnvloedt, zonder zich te bemoeien met de normale taalkundige vaardigheden en intellectuele capaciteiten. Verschillende studies hebben aangetoond dat functionele tekorten in de neurale circuits van belang zijn voor het gezicht herkenning van emoties deels kan verklaren de sociale communicatie mislukking in AS 21-25.Gedragsstoornissen waargenomen bij kinderen met AS kan worden gediagnosticeerd in de eerste drie jaar van het leven 26, een periode waarin hun vrijwillige (of bewuste) controle over gedrag is niet volledig ontwikkeld 27. Bij volwassenen met AS kan de gedragsstoornissen worden gecompenseerd door middel van aandacht regulering 28. Moeite verwerken gegevens binnen een bepaalde ruimtelijke frekwentiegebied een verstoring van andere informatieverwerkingapparaat stadia aangeven. Tot nu toe heeft geen enkele studie direct aan de orde evoked potentials en oscillerende activiteit bij patiënten met AS tijdens het gezicht herkenning van emoties waarbij gezicht stimuli in specifieke ruimtelijke frequentiegebieden. Het is belangrijk om de functionele traject patiënten met AS onderzoeken vergeleken met gezonde controles tijdens de vervaardiging gezicht stimuli met verschillende inhoud ruimtelijke frequentie door het regelen van taakeisen en demografische effecten zoals geslacht en IQ.

Om de inter verduidelijkenspelen tussen bewuste en niet-bewuste representaties van emotionele gezichten, is een EEG experimentele protocol ontworpen voor het vergelijken van de hersenen evoked potentials en oscillerende activiteit tussen patiënten met AS en IQ / gender-geëvenaard gezonde controles. Een cohort van experimentele participanten gerekruteerd voor de EEG experiment voor hulp bij de selectie van de experimentele stimuli en ontwikkeling van een scoresysteem om een ​​evaluatie presta- ties bij patiënten met ALS. Het protocol bestaat uit twee taken die emotionaliteit evaluatie van zowel foto of-lijntekening gezichten. De verschillen tussen de twee groepen kan worden bepaald door het berekenen van ERP en event-related spectrale verstoringen (ERSPs). In het volgende deel worden de details van het experimentele protocol uitgewerkt, waaronder de pilot en EEG dataverwerking / analysemethoden, gevolgd door de belangrijkste analyseresultaten. Ten slotte is de kritische stappen in het protocol en de betekenis met betrekking tot de bestaandewerkwijzen worden besproken. De beperking en de mogelijke uitbreiding van het protocol te gebruiken bij patiënten met andere emotionele stoornissen ook worden gewezen.

Protocol

Ethiek Verklaring: Procedures met menselijke deelnemers zijn goedgekeurd door het menselijk deelnemer ethische toetsingscommissie / Institutional Review Board in de Academia Sinica, Taiwan. 1. Stimuli en experimenteel programma Voorbereiding Bereid een pool van meer dan 60 emotioneel gezicht foto's 29 onderverdeeld in drie gezichtsuitdrukkingen (boos, blij en neutraal). Gebruik grafische software te maskeren haar en oor delen foto met zwarte achtergrond zoals getoond in figuur 1…

Representative Results

De gemiddelde verbale en prestaties IQ scores worden in tabel 1 voor de controle- en AS groepen met de gemiddelde reactietijden en gemiddelde scores toegewezen aan emotionaliteit vlakken van de twee groepen. In de tabel, geen van de verschillen groep bereikt statistische significantie met uitzondering van de neutrale gezichten in de lijntekening taak, waar de AS groep heeft een gemiddelde score bijna nul (p <0,001) 13. Interessant is dat de AS groe…

Discussion

In de literatuur is voorzien van studies over de erkenning van het gezicht emoties bij patiënten met autisme door middel van analyse van EEG reacties 44, en over de erkenning van de hoge en lage ruimtelijke inhoud frequentie met behulp van visuele stimuli 43. Om het beste van onze kennis, maar er is een gebrek aan bestaande werkzaamheden op de hersenen oscillerende activiteit die herkenning van emoties gecombineerd met verschillende ruimtelijke inhoud frequentie. Ons protocol is een eerste stap in…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This research was supported by grants MOST102-2410-H-001-044 and MOST103-2410-H-001-058-MY2 to M. Liou, and RSF-14-15-00202 to A.N. Savostyanov. The support of Russian Science Foundation (RSF) was used for elaboration of experimental paradigm of face recognition.

Materials

Synamps 2/RT 128-channel EEG/EP/ERP Neuroscan
Quik-CapEEG 128 electrodes Neuroscan
Gel Quik-Gel
FASTRAK 3D digitizer Polhemus 
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Tamietto, M., De Gelder, B. Neural bases of the non-conscious perception of emotional signals. Nat Rev Neurosci. 11, 697-709 (2010).
  2. Harms, M. B., Martin, A., Wallace, G. L. Facial Emotion Recognition in Autism Spectrum Disorders: A Review of Behavioral and Neuroimaging Studies. Neuropsychol Rev. 20, 290-322 (2010).
  3. Vuilleumier, P., Armony, J. L., Driver, J., Dolan, R. J. Distinct spatial frequency sensitivities for processing faces and emotional expressions. Nat Neurosci. 6, 624-631 (2003).
  4. Phan, K. L., Wager, T., Taylor, S. F., Liberzon, I. Functional neuroanatomy of emotion: A meta-analysis of emotion activation studies in PET and fMRI. Neuroimage. 16, 331-348 (2002).
  5. Kano, M., et al. Specific brain processing of facial expressions in people with alexithymia: an (H2O)-O-15-PET study. Brain. 126, 1474-1484 (2003).
  6. Williams, L. M., et al. Fronto-limbic and autonomic disjunctions to negative emotion distinguish schizophrenia subtypes. Psychiat Res-Neuroim. 155, 29-44 (2007).
  7. Goffaux, V., et al. From coarse to fine? Spatial and temporal dynamics of cortical face processing. Cereb Cortex. , (2010).
  8. Balconi, M., Lucchiari, C. EEG correlates (event-related desynchronization) of emotional face elaboration: A temporal analysis. Neurosci Lett. 392, 118-123 (2006).
  9. Balconi, M., Lucchiari, C. Consciousness and emotional facial expression recognition – Subliminal/Supraliminal stimulation effect on n200 and p300 ERPs. J Psychophysiol. 21, 100-108 (2007).
  10. Balconi, M., Pozzoli, U. Face-selective processing and the effect of pleasant and unpleasant emotional expressions on ERP correlates. Int J Psychophysiol. 49, 67-74 (2003).
  11. Balconi, M., Pozzoli, U. Event-related oscillations (EROs) and event-related potentials (ERPs) comparison in facial expression recognition. J Neuropsychol. 1, 283-294 (2007).
  12. Balconi, M., Pozzoli, U. Arousal effect on emotional face comprehension Frequency band changes in different time intervals. Physiol Behav. 97, 455-462 (2009).
  13. Tseng, Y. L., Yang, H. H., Savostyanov, A. N., Chien, V. S., Liou, M. Voluntary attention in Asperger’s syndrome: Brain electrical oscillation and phase-synchronization during facial emotion recognition. Res Autism Spectr Disord. 13, 32-51 (2015).
  14. Goffaux, V., Rossion, B. Faces are" spatial"–holistic face perception is supported by low spatial frequencies. J Exp Psychol Hum Percept Perform. 32, 1023 (2006).
  15. Knyazev, G. G., Bocharov, A. V., Levin, E. A., Savostyanov, A. N., Slobodskoj-Plusnin, J. Y. Anxiety and oscillatory responses to emotional facial expressions. Brain Res. 1227, 174-188 (2008).
  16. Adolphs, R. Recognizing emotion from facial expressions: psychological and neurological mechanisms. Behav Cogn Neurosci Rev. 1, 21-62 (2002).
  17. Acar, Z. A., Makeig, S. Neuroelectromagnetic Forward Head Modeling Toolbox. J Neurosci Methods. 190, 258-270 (2010).
  18. Balconi, M. Neuropsychology of facial expressions. The role of consciousness in processing emotional faces. Neuropsychol Trends. 11, 19-40 (2012).
  19. Gross, T. F. The perception of four basic emotions in human and nonhuman faces by children with autism and other developmental disabilities. J Abnorm Child Psychol. 32, 469-480 (2004).
  20. Behrmann, M., Thomas, C., Humphreys, K. Seeing it differently: visual processing in autism. Trends in cognitive sciences. 10, 258-264 (2006).
  21. Holroyd, S., Baron-Cohen, S. Brief report: How far can people with autism go in developing a theory of mind?. J Autism Dev Disord. 23, 379-385 (1993).
  22. Duverger, H., Da Fonseca, D., Bailly, D., Deruelle, C. Theory of mind in Asperger syndrome. Encephale. 33, 592-597 (2007).
  23. Wallace, S., Sebastian, C., Pellicano, E., Parr, J., Bailey, A. Face processing abilities in relatives of individuals with ASD. Autism Res. 3, 345-349 (2010).
  24. Weigelt, S., Koldewyn, K., Kanwisher, N. Face identity recognition in autism spectrum disorders: a review of behavioral studies. Neurosci Biobehav Rev. 36, 1060-1084 (2012).
  25. Wilson, C., Brock, J., Palermo, R. Attention to social stimuli and facial identity recognition skills in autism spectrum disorder. J Intellect Disabil Res. 54, 1104-1115 (2010).
  26. American_Psychiatric_Association. . The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders: DSM 5. , (2013).
  27. Dahlgee, S., Gilberg, C. Symptoms in the First two years of Life. A Priliminary. Population Study of Infantile Autism European archives of Psychiatry and Neurology. Sciences. , (1989).
  28. Basar-Eroglu, C., Kolev, V., Ritter, B., Aksu, F., Basar, E. EEG, auditory evoked potentials and evoked rhythmicities in three-year-old children. Int J Neurosci. 75, 239-255 (1994).
  29. Ekman, P., Friesen, W. V. . Pictures of Facial Affect. , (1976).
  30. Gillberg, C. . Autism and Asperger’s Syndrome. , 122-146 (1991).
  31. Chiang, S. K., Tam, W. C., Pan, N. C., Chang, C. C., Chen, Y. C., Pyng, L. Y., Lin, C. Y. The appropriateness of Blyler’s and four subtests of the short form of the Wechsler Adult Intelligence Scale-III for chronic schizophrenia. Taiwanese J Psychiatr. 21, 26-36 (2007).
  32. Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis. J Neurosci Methods. 134, 9-21 (2004).
  33. Makeig, S., Bell, A. J., Jung, T. P., Sejnowski, T. J. Independent component analysis of electroencephalographic data. Adv Neural Inf Process Syst. 8, 145-151 (1996).
  34. Başar, E. . Brain Function and Oscillations: Volume I: Brain Oscillations. Principles and Approaches. , (2012).
  35. Tsai, A. C., et al. Recognizing syntactic errors in Chinese and English sentences: Brain electrical activity in Asperger’s syndrome. Res Autism Spectr Disord. 7, 889-905 (2013).
  36. Savostyanov, A. N., et al. EEG-correlates of trait anxiety in the stop-signal paradigm. Neurosci Lett. 449, 112-116 (2009).
  37. Ashwin, C., Baron-Cohen, S., Wheelwright, S., O’Riordan, M., Bullmore, E. T. Differential activation of the amygdala and the ‘social brain’ during fearful face-processing in Asperger Syndrome. Neuropsychologia. 45, 2-14 (2007).
  38. Kevin, K. Y., Cheung, C., Chua, S. E., McAlonan, G. M. Can Asperger syndrome be distinguished from autism? An anatomic likelihood meta-analysis of MRI studies. J Psychiatry Neurosci. 36, 412 (2011).
  39. Piggot, J., et al. Emotional attribution in high-functioning individuals with autistic spectrum disorder: A functional imaging study. J Am Acad Child Adolesc Psychiatry. 43, 473-480 (2004).
  40. Ilyutchenok, R. Y. Emotions and conditioning mechanisms. Integr Physiol Behav Sci. 16, 194-203 (1981).
  41. Kleinhans, N. M., et al. fMRI evidence of neural abnormalities in the subcortical face processing system in ASD. Neuroimage. 54, 697-704 (2011).
  42. Toivonen, M., Rama, P. N400 during recognition of voice identity and vocal affect. Neuroreport. 20, 1245-1249 (2009).
  43. Deruelle, C., Rondan, C., Gepner, B., Tardif, C. Spatial frequency and face processing in children with autism and Asperger syndrome. J Autism Dev Disord. 34, 199-210 (2004).
  44. Bentin, S., Deouell, L. Y. Structural encoding and identification in face processing: ERP evidence for separate mechanisms. Cogn Neuropsychol. 17, 35-55 (2000).
  45. Vuilleumier, P., Pourtois, G. Distributed and interactive brain mechanisms during emotion face perception: evidence from functional neuroimaging. Neuropsychologia. 45, 174-194 (2007).
  46. Basar, E., Guntekin, B., Oniz, A. Principles of oscillatory brain dynamics and a treatise of recognition of faces and facial expressions. Prog Brain Res. 159, 43-62 (2006).
  47. Basar, E., Schmiedt-Fehr, C., Oniz, A., Basar-Eroglu, C. Brain oscillations evoked by the face of a loved person. Brain Res. 1214, 105-115 (2008).
  48. Başar, E. . Brain Function and Oscillations: Volume II: Integrative Brain Function. Neurophysiology and Cognitive Processes. , (2012).
  49. Anokhin, A., Vogel, F. EEG alpha rhythm frequency and intelligence in normal adults. Intelligence. 23, 1-14 (1996).
  50. Klimesch, W. EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: a review and analysis. Brain Res Rev. 29, 169-195 (1999).
  51. Knyazev, G. G., Slobodskoj-Plusnin, J. Y., Bocharov, A. V. Event-Related Delta and Theta Synchronization during Explicit and Implicit Emotion Processing. 神经科学. 164, 1588-1600 (2009).
  52. Klimesch, W., Sauseng, P., Hanslmayr, S. EEG alpha oscillations: The inhibition-timing hypothesis. Brain Res Rev. 53, 63-88 (2007).
  53. Knyazev, G. G., Slobodskoj-Plusnin, J. Y. Behavioural approach system as a moderator of emotional arousal elicited by reward and punishment cues. Pers Individ Dif. 42, 49-59 (2007).
  54. Balconi, M., Brambilla, E., Falbo, L. Appetitive vs. defensive responses to emotional cues. Autonomic measures and brain oscillation modulation. Brain Res. 1296, 72-74 (2009).
  55. Dakin, S., Frith, U. Vagaries of visual perception in autism. Neuron. 48, 497-507 (2005).
  56. Curby, K. M., Schyns, P. G., Gosselin, F., Gauthier, I. Face-selective fusiform activation in Asperger’s Syndrome: A matter of tuning to the right (spatial) frequency. , (2003).
  57. American_Psychiatric_Association. . Diagnostic and statistical manual of mental disorders. , (1994).
  58. Dougherty, D. M., Bjork, J. M., Moeller, F. G., Swann, A. C. The influence of menstrual-cycle phase on the relationship between testosterone and aggression. Physiol Behav. 62, 431-435 (1997).
  59. Van Goozen, S. H., Wiegant, V. M., Endert, E., Helmond, F. A., Van de Poll, N. E. Psychoendocrinological assessment of the menstrual cycle: the relationship between hormones, sexuality, and mood. Arch Sex Behav. 26, 359-382 (1997).
  60. Winward, J. L., Bekman, N. M., Hanson, K. L., Lejuez, C. W., Brown, S. A. Changes in emotional reactivity and distress tolerance among heavy drinking adolescents during sustained abstinence. Alcohol Clin Exp Res. 38, 1761-1769 (2014).

Tags

Asperger’s SyndromeEmotional Face ProcessingEEG ExperimentConscious And Non-conscious RepresentationsSocial Communication DeficitsFace StimuliEmotion EvaluationLine DrawingsEdge DetectionImage Processing

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Chien, V. S. C., Tsai, A. C., Yang, H. H., Tseng, Y., Savostyanov, A. N., Liou, M. Conscious and Non-conscious Representations of Emotional Faces in Asperger’s Syndrome. J. Vis. Exp. (113), e53962, doi:10.3791/53962 (2016).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image