Summary

Bevisste og ikke-bevisst Forestillinger om Emosjonell Ansikter i Aspergers syndrom

Published: July 31, 2016
doi:

Summary

En EEG eksperimentelle protokollen er laget for å avklare samspillet mellom bevisste og ikke-bevisste representasjoner av emosjonelle ansikter hos pasienter med Aspergers syndrom. Teknikken antyder at pasienter med Aspergers syndrom har underskudd i ikke-bevisst representasjon av emosjonelle ansikter, men har tilsvarende ytelse i bevisst representasjon med friske kontrollpersoner.

Abstract

Flere bildediagnostiske undersøkelser har antydet at den lave romlige frekvensinnholdet i en følelsesmessig ansiktet aktiverer hovedsakelig amygdala, pulvinar, og overlegen colliculus spesielt med engstelig ansikter 1-3. Disse områdene utgjør limbiske strukturen i ikke-bevisst oppfatning av følelser og modulere kortikal aktivitet enten direkte eller indirekte to. I motsetning er bevisst representasjon av følelser mer uttalt i fremre cingulate, prefrontal cortex, og somatosensoriske cortex for å styre frivillig oppmerksomhet til detaljer i ansikter 3,4. Aspergers syndrom (AS) 5,6 representerer en atypisk mental forstyrrelse som påvirker sensoriske, affektive og kommunikative evner, uten å forstyrre normale språklige ferdigheter og intellektuelle evner. Flere studier har funnet at funksjonelle underskudd i nevrale kretser viktige for ansikts følelser gjenkjennelse kan delvis forklare sosial kommunikasjon svikt ipasienter med AS 7-9. For å tydeliggjøre samspillet mellom bevisste og ikke-bevisste representasjoner av emosjonelle ansikter i AS er en EEG forsøksprotokoll utformet med to oppgaver som involverer emosjonalitet evaluering av enten fotografi eller linje-tegning ansikter. En pilotstudie er innført for å velge ansikt stimuli som reduserer forskjellene i reaksjonstider og poengsummer tildelt ansikts følelser mellom testet pasienter med AS og IQ / kjønnstilpassede friske kontroller. Informasjon fra testet pasienter ble brukt til å utvikle scoring system som brukes for emosjonalitet evaluering. Forskning på ansikts følelser og visuelle stimuli med ulike romlige frekvensinnhold har nådd avvikende funn avhengig av demografiske karakteristika for deltakere og oppgaven krever to. Den eksperimentelle protokollen er ment å avklare underskudd hos pasienter med AS i behandlingen av emosjonelle ansikter sammenlignet med friske kontroller ved å kontrollere for faktorer relatert til anerkjennelse av ansikts følelser som oppgave vanskelighetsgrad, IQ og kjønn.

Introduction

Facial følelser anerkjennelse er en av de viktigste hjerneprosesser engasjert i sosiale kommunikasjon. En rekke psykiske lidelser er relatert til problemer med eksplisitt påvisning av ansikts følelser 4-6. Et fotografi av et ansikt inneholder et spektrum av romlig informasjon som kan filtreres for enten høy romlig frekvens (HSF) eller lav romlig frekvens (LSF) innhold. HSF er knyttet til svært detaljerte deler av et bilde, for eksempel kantene av et ansikt, mens LSF er relatert til grovere eller mindre veldefinerte deler som et helhetlig ansikt med LSF innholdet 7. Enhver ansiktsgjenkjenning oppgave samtidig induserer bevisste og ikke-bevisste prosesser 8-12, og deltakelse av ikke-bevisst prosessen skjer i 150-250 msek etter utbruddet intervall eller enda tidligere 13. Hos friske kontroller, er den ikke-bevisst prosess generelt raskere enn bevisst prosess 14,15. Flere bildediagnostiske undersøkelser har antydet atLSF i en ansikts stimulus (eller motivationally betydelig stimulans) aktiverer hovedsakelig amygdala, pulvinar, og overlegen colliculus spesielt med engstelig ansikter 3,16. Disse områdene utgjør limbiske strukturen i ikke-bevisst oppfatning av følelser og modulere kortikal aktivitet enten direkte eller indirekte en. I motsetning er bevisst representasjon av følelser mer uttalt i fremre cingulate, prefrontal cortex, og somatosensoriske cortex for å styre frivillig oppmerksomhet til detaljer i ansiktet 9,17,18.

Aspergers syndrom (AS) 19,20 representerer en atypisk mental forstyrrelse som påvirker sensoriske, affektive og kommunikative evner, uten å forstyrre normale språklige ferdigheter og intellektuelle evner. Flere studier har funnet at funksjonelle underskudd i nevrale kretser viktige for ansikts følelser gjenkjennelse kan delvis forklare den sosiale kommunikasjonssvikt i AS 21-25.Atferdsforstyrrelser hos barn med AS kan diagnostiseres i de første tre årene av livet 26, en periode hvor deres frivillig (eller bevisst) kontroll over atferd ikke er fullt utviklet 27. Hos voksne med AS, kan de atferdsforstyrrelser kompenseres for gjennom oppmerksomhet forskrift 28. Vanskeligheter med å Behandling av deler innenfor en viss romlig frekvensområde kan tyde på en forstyrrelse i ulike informasjonsbehandling stadier. Så langt har ingen studier direkte adressert fremkalt respons og oscillasjon aktivitet hos pasienter med AS under ansikts følelser gjenkjennelse involverer ansikt stimuli i bestemte romlige frekvensområder. Det er viktig å undersøke den funksjonelle banen hos pasienter med AS sammenlignet med friske kontroller under behandling av ansikts stimuli med forskjellige romlige frekvensinnhold ved å kontrollere for oppgaven krav og demografiske effekter som kjønn og IQ.

For å klargjøre den interspille mellom bevisste og ikke-bevisste representasjoner av emosjonelle ansikter, er en EEG eksperimentell protokoll utviklet for å sammenligne hjernen fremkalt respons og oscillasjon aktivitet mellom pasienter med AS og IQ / kjønnstilpassede friske kontroller. En kohort av forsøksdeltakere ble rekruttert før EEG eksperimentet for hjelp ved valg av de eksperimentelle stimuli og utvikling av et poengsystem for å muliggjøre en evaluering av ytelsen hos pasienter med AS. Protokollen består av to oppgaver som involverer emosjonalitet evaluering av enten fotografi eller linje-tegning ansikter. Forskjellene mellom de to gruppene kan vurderes ved å beregne ERP og event-relaterte spektrale forstyrrelser (ERSPs). I neste avsnitt, er detaljene i forsøksprotokollen utdypet, herunder pilotstudie og EEG data prosessering / analysemetoder, etterfulgt av de viktigste analyseresultatene. Til slutt, de kritiske trinn i protokollen og dens betydning i forhold til eksisterendemetoder er diskutert. Begrensningen og mulig utvidelse av protokollen som skal brukes hos pasienter med andre emosjonelle lidelser er også påpekt.

Protocol

Etikk Uttalelse: Prosedyrer som involverer menneskelige deltakere har blitt godkjent av den menneskelige deltaker forskningsetisk komité / Institutional Review Board på Academia Sinica, Taiwan. 1. Stimuli and Experimental Program Forberedelse Forbered en pool av mer enn 60 emosjonelle ansikt fotografier 29 kategorisert i tre ansiktsuttrykk (sinte, glade, og nøytrale). Bruk grafikk programvare for å maskere ut hår og øre deler i fotografier med svart bakgrunn som vist i figur 1…

Representative Results

De gjennomsnittlige verbal og ytelse IQ er oppført i tabell 1 for kontroll og AS grupper sammen med gjennomsnittlig reaksjonstid og gjennomsnittlig score tildelt emosjonalitet av ansiktene til de to gruppene. I tabellen, ingen av gruppeforskjeller oppnår statistisk signifikans med unntak av de nøytrale ansikter i linje-tegning oppgave, hvor gruppen med AS har en gjennomsnittlig poengsum nær null (p <0,001) 13. Interessant, har gruppen med AS fr…

Discussion

Litteraturen har studier på anerkjennelse av ansikts følelser hos pasienter med autisme ved analyse av EEG reaksjoner 44, og på en erkjennelse av høy- og lav-romlige frekvensinnholdet hjelp av visuell stimuli 43. Så langt vi kjenner til, men det er en mangel på eksisterende arbeid på hjernen oscillerende aktivitet som kombinerer følelser anerkjennelse med forskjellige romlige frekvensinnhold. Vår protokoll er et første skritt mot å estimere påvirkning av emosjonalitet (positive, nøytra…

Offenlegungen

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 

Referenzen

  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. Neurowissenschaften. 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).

Play Video

Diesen Artikel zitieren
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).

View Video