Summary

Rappresentazioni coscienti e non coscienti della Facce emotivi nella sindrome di Asperger

Published: July 31, 2016
doi:

Summary

Un protocollo sperimentale EEG è stato progettato per chiarire l'interazione tra rappresentazioni coscienti e non coscienti di facce emotive nei pazienti con sindrome di Asperger. La tecnica suggerisce che i pazienti con la sindrome di Asperger hanno deficit di rappresentanza non cosciente di volti emotivi, ma hanno prestazioni paragonabili nella rappresentazione cosciente con controlli sani.

Abstract

Diversi studi di neuroimaging hanno suggerito che il basso contenuto di frequenza spaziale in un viso emotivo attiva principalmente l'amigdala, pulvinar, e collicolo superiore soprattutto con volti spaventosi 1-3. Queste regioni costituiscono la struttura limbica nella percezione non cosciente delle emozioni e modulano l'attività corticale, direttamente o indirettamente 2. Al contrario, la rappresentazione cosciente delle emozioni è più pronunciato nel cingolato anteriore, corteccia prefrontale e la corteccia somatosensoriale per dirigere l'attenzione volontaria ai dettagli nei volti 3,4. La sindrome di Asperger (AS) 5,6 rappresenta un disturbo mentale atipico che colpisce le abilità sensoriali, affettive e comunicative, senza interferire con le normali competenze linguistiche e la capacità intellettuale. Diversi studi hanno trovato che deficit funzionali in circuiti neurali importanti per il riconoscimento emozione facciale può spiegare in parte errore di comunicazione socialei pazienti con AS 7-9. Al fine di chiarire l'interazione tra rappresentazioni coscienti e non coscienti di volti emozionali in AS, un protocollo sperimentale EEG è stato progettato con due compiti che coinvolgono la valutazione emotività di una fotografia o volti di line-drawing. Uno studio pilota è stato introdotto per la selezione di stimoli per il viso che riducono al minimo le differenze di tempi di reazione ei punteggi attribuiti alle emozioni facciali tra i pazienti precollaudate con AS e IQ / sesso-matched controlli sani. Informazioni dai pazienti precollaudate è stato utilizzato per sviluppare il sistema di punteggio utilizzato per la valutazione emotività. La ricerca di emozioni facciali e stimoli visivi con diversi contenuti di frequenza spaziale ha raggiunto risultati discrepanti a seconda delle caratteristiche demografiche dei partecipanti e il compito richiede 2. Il protocollo sperimentale mira a chiarire deficit in pazienti con AS nell'elaborazione fronti impressionabili rispetto ai controlli sani controllando per il fattores estranei a riconoscimento delle emozioni facciali, come la difficoltà del compito, IQ e di genere.

Introduction

Riconoscimento facciale emozione è uno dei più importanti processi cerebrali impegnate nella comunicazione sociale. Una varietà di disturbi mentali sono legate a problemi con il rilevamento esplicita di emozioni facciali 4-6. Una fotografia di un volto contiene uno spettro di informazioni spaziali che possono essere filtrati sia per l'alta frequenza spaziale (HSF) o il contenuto a bassa frequenza spaziale (LSF). HSF è relativo a parti molto dettagliate di un'immagine, come i bordi di una faccia, mentre LSF è legato alla grossolana o parti meno ben definite come una faccia olistica con contenuti LSF 7. Qualsiasi compito di riconoscimento del volto induce simultaneamente processi consci e non coscienti 8-12, e la partecipazione del processo non cosciente avviene nel 150-250 msec posta intervallo di insorgenza o anche prima 13. In soggetti sani, il processo non cosciente è generalmente più veloce rispetto al 14,15 processo consapevole. Diversi studi di neuroimaging hanno suggerito chela LSF in uno stimolo facciale (o stimolo motivazionale significativo) attiva principalmente l'amigdala, pulvinar, e collicolo superiore soprattutto con volti spaventosi 3,16. Queste regioni costituiscono la struttura limbica nella percezione non cosciente delle emozioni e modulano l'attività corticale, direttamente o indirettamente 1. Al contrario, rappresentazione cosciente delle emozioni è più pronunciato nel cingolato anteriore, corteccia prefrontale e la corteccia somatosensoriale per dirigere l'attenzione ai dettagli volontaria in faccia 9,17,18.

La sindrome di Asperger (AS) 19,20 rappresenta un disturbo mentale atipico che colpisce le abilità sensoriali, affettive e comunicative, senza interferire con le normali competenze linguistiche e la capacità intellettuale. Diversi studi hanno trovato che deficit funzionali in circuiti neurali importanti per il riconoscimento emozione facciale può in parte spiegare il fallimento della comunicazione sociale in AS 21-25.Disturbi comportamentali osservati nei bambini con AS possono essere diagnosticati nei primi tre anni di vita 26, un periodo durante il quale il loro controllo volontario (o cosciente) oltre i comportamenti non è completamente sviluppato 27. Negli adulti con AS, i disturbi del comportamento possono essere compensati attraverso la regolamentazione attenzione 28. Difficoltà in dettagli lavorazione entro un certo intervallo di frequenza spaziale può indicare una perturbazione in diverse fasi di elaborazione delle informazioni. Finora, nessuno studio ha affrontato direttamente potenziali evocati e l'attività oscillatoria in pazienti con AS durante il riconoscimento facciale emozione che coinvolge stimoli volto a specifici intervalli di frequenze spaziali. E 'importante esaminare la traiettoria funzionale in pazienti con AS rispetto ai controlli sani durante la lavorazione stimoli viso con diversi contenuti di frequenza spaziale controllando per richieste del compito e gli effetti demografici come il sesso e il QI.

Per chiarire l'intergiocare tra le rappresentazioni coscienti e non coscienti di volti emozionali, un protocollo sperimentale EEG è stato progettato per il confronto di cervello potenziali evocati e l'attività oscillatoria tra i pazienti con AS e IQ / sesso-matched controlli sani. Una coorte di partecipanti pilota è stato assunto prima dell'esperimento EEG per l'assistenza con selezione degli stimoli e sviluppo di un sistema di punteggio sperimentali per facilitare una valutazione della prestazione in pazienti con AS. Il protocollo si compone di due compiti che implicano la valutazione emotività di una fotografia o volti di line-drawing. Le differenze tra i due gruppi possono essere valutati calcolando ERP e perturbazioni spettrali evento-correlati (ERSPs). Nella sezione successiva, i dettagli del protocollo sperimentale sono elaborati su, tra cui lo studio pilota e metodi di trattamento / analisi dei dati EEG, seguita dai principali risultati dell'analisi. Infine, i passaggi critici nel protocollo e il suo significato rispetto alla esistentemetodi sono discussi. La limitazione e la possibile estensione del protocollo per l'uso in pazienti con altri disturbi emotivi sono anche sottolineato.

Protocol

Etica Dichiarazione: procedure che coinvolgono soggetti umani sono stati approvati dalle etica della ricerca partecipante umani comitato / Institutional Review Board presso l'Academia Sinica, Taiwan. 1. stimoli e sperimentale del programma di preparazione Preparare un pool di oltre 60 fotografie fronte impressionabile 29 suddivisi in tre espressioni facciali (arrabbiato, felice, e neutro). Utilizzare software di grafica per mascherare i capelli e le orecchie parti nelle fotografie con s…

Representative Results

I punteggi medi verbale e la performance IQ sono elencate nella Tabella 1 per il controllo e come gruppi insieme con i tempi medi di reazione e punteggi medi assegnati a emotività dei volti dei due gruppi. Nella tabella, nessuna delle differenze di gruppo raggiunge la significatività statistica fatta eccezione per i volti neutri nel compito line-drawing, in cui il gruppo AS ha un punteggio medio vicino allo zero (p <0,001) 13. È interessante not…

Discussion

La letteratura dispone di studi sul riconoscimento delle emozioni facciali nei pazienti con autismo attraverso l'analisi delle reazioni EEG 44, e sul riconoscimento dei contenuti ad alta e bassa frequenza spaziali utilizzando stimoli visivi 43. Per quanto a nostra conoscenza, tuttavia, vi è una mancanza di lavoro esistenti sull'attività oscillatoria del cervello che combina riconoscimento delle emozioni con diversi contenuti di frequenza spaziale. Il nostro protocollo è un primo passo ve…

Divulgaciones

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 

Referencias

  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. Neurociencias. 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).

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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).

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