Las representaciones conscientes y no conscientes de las caras emocionales en el Síndrome de Asperger
Summary
Un protocolo experimental EEG está diseñado para aclarar la interacción entre las representaciones conscientes y no conscientes de las caras emocionales en pacientes con el síndrome de Asperger. La técnica sugiere que los pacientes con síndrome de Asperger tienen un déficit en la representación no consciente de las caras emocionales, pero tienen un rendimiento comparable en representación consciente con los controles sanos.
Abstract
Varios estudios de neuroimagen han sugerido que el contenido de baja frecuencia espacial en una cara emocional activa principalmente la amígdala, pulvinar, y el colículo superior especialmente con caras temerosas 1-3. Estas regiones constituyen la estructura límbico en la percepción no consciente de las emociones y modulan la actividad cortical directa o indirectamente 2. Por el contrario, la representación consciente de las emociones es más pronunciada en la corteza cingulada anterior, la corteza prefrontal y la corteza somatosensorial para dirigir la atención voluntaria a los detalles en las caras de 3,4. El síndrome de Asperger (AS) 5,6 representa un trastorno mental atípica que afecta a las capacidades sensoriales, afectivas y comunicativas, sin interferir con las habilidades lingüísticas normales y la capacidad intelectual. Varios estudios han encontrado que los déficits funcionales en los circuitos neuronales importantes para el reconocimiento de emociones faciales pueden explicar en parte el fracaso en la comunicación socialpacientes con AS 7-9. Con el fin de aclarar la interacción entre las representaciones conscientes y no conscientes de las caras emocionales en AS, un protocolo experimental EEG está diseñado con dos tareas que implican la evaluación de la emotividad ya sea fotografía o caras de dibujo de línea. Un estudio piloto se introduce para la selección de cara estímulos que minimizan las diferencias en los tiempos de reacción puntuaciones asignadas a las emociones faciales entre las pacientes sometidas a pruebas previas y con SA y CI / controles sanos emparejados por sexo. La información de las pacientes sometidas a pruebas previas se utilizó para desarrollar el sistema de puntuación utilizado para la evaluación de la emocionalidad. La investigación sobre las emociones faciales y los estímulos visuales con diferentes contenidos de frecuencia espacial ha alcanzado resultados discrepantes en función de las características demográficas de los participantes y la tarea exige 2. El protocolo experimental tiene por objeto aclarar los déficits en pacientes con EA en el procesamiento de caras emocionales en comparación con los controles sanos mediante el control del factors sin relación con el reconocimiento de emociones faciales, tales como la dificultad de la tarea, el CI y el género.
Introduction
reconocimiento de la emoción facial es uno de los procesos cerebrales más importantes que participan en la comunicación social. Una variedad de trastornos mentales están relacionados con problemas con la detección explícita de emociones faciales 4-6. Una fotografía de una cara contiene un espectro de la información espacial que se puede filtrar, ya sea para la alta frecuencia espacial (HSF) o bajo contenido de frecuencia espacial (LSF). HSF se relaciona con partes muy detalladas de una imagen, tales como los bordes de una cara, mientras LSF está relacionado con más gruesa o partes menos bien definidas, tales como una cara integral con contenidos LSF 7. Cualquier tarea de reconocimiento facial induce al mismo tiempo los procesos conscientes y no conscientes de 8-12, y la participación del proceso no consciente se produce en el intervalo de 150-250 aparición posterior mseg o incluso antes 13. En los controles sanos, el proceso no consciente es generalmente más rápido que el 14,15 proceso consciente. Varios estudios han sugerido que la neuroimagenla LSF en un estímulo facial (o estímulo motivacional significativo) se activa principalmente la amígdala, pulvinar, y el colículo superior especialmente con caras temerosas 3,16. Estas regiones constituyen la estructura límbico en la percepción no consciente de las emociones y modulan la actividad cortical directa o indirectamente 1. Por el contrario, la representación consciente de las emociones es más pronunciada en la corteza cingulada anterior, la corteza prefrontal y la corteza somatosensorial para dirigir la atención voluntaria a los detalles en la cara 9.17.18.
El síndrome de Asperger (AS) 19,20 representa un trastorno mental atípica que afecta a las capacidades sensoriales, afectivas y comunicativas, sin interferir con las habilidades lingüísticas normales y la capacidad intelectual. Varios estudios han encontrado que los déficits funcionales en los circuitos neuronales importantes para el reconocimiento de emociones faciales pueden explicar en parte el fallo de la comunicación social en AS 21-25.Trastornos de comportamiento observados en niños con AS pueden ser diagnosticados en los tres primeros años de vida de 26 años, un período durante el cual su control voluntario (o consciente) sobre comportamientos no está completamente desarrollado 27. En los adultos con síndrome de Asperger, los trastornos de la conducta pueden ser compensadas a través de regulación de la atención 28. La dificultad de los detalles de procesamiento dentro de un cierto rango de frecuencia espacial puede indicar una interrupción en diferentes etapas de procesamiento de información. Hasta el momento, ningún estudio ha abordado directamente los potenciales evocados y la actividad oscilatoria en pacientes con EA durante el reconocimiento de emociones faciales que implica estímulos cara en rangos de frecuencias espaciales específicas. Es importante examinar la trayectoria funcional en pacientes con EA en comparación con los controles sanos durante el procesamiento de estímulos faciales con diferentes contenidos de frecuencia espacial mediante el control de demandas de la tarea y los efectos demográficos como el sexo y el CI.
Con el fin de aclarar la interjugar entre las representaciones conscientes y no conscientes de las caras emocionales, un protocolo experimental EEG está diseñado para comparar los potenciales evocados del cerebro y la actividad oscilatoria entre los pacientes con AS y CI / controles sanos emparejados por sexo. Una cohorte de participantes en el piloto fue reclutado antes del experimento EEG para obtener ayuda con la selección de los estímulos y el desarrollo de un sistema de puntuación experimentales con el fin de facilitar una evaluación de los resultados en los pacientes con AS. El protocolo consiste en dos tareas que implican la evaluación de la emotividad ya sea fotografía o caras de dibujo de línea. Las diferencias entre los dos grupos se pueden evaluar mediante el cálculo de los ERP y perturbaciones espectrales relacionados con eventos (ERSPs). En la siguiente sección, los detalles del protocolo experimental se elaboran, incluyendo el estudio piloto y los métodos de procesamiento / análisis de datos de EEG, seguido de los principales resultados del análisis. Por último, los pasos críticos en el protocolo y su importancia con respecto a la existenteSe discuten métodos. La limitación y la posible extensión del protocolo a utilizar en pacientes con otros trastornos emocionales también se señalan.
Protocol
Representative Results
Discussion
La literatura presenta estudios sobre el reconocimiento de emociones faciales en pacientes con autismo mediante el análisis de las reacciones de EEG 44, y en el reconocimiento de contenidos de alta y baja frecuencia espacial utilizando estímulos visuales 43. A lo mejor de nuestro conocimiento, sin embargo, hay una falta de trabajo existente en la actividad oscilatoria cerebro que combina el reconocimiento de emociones con componentes de frecuencias espaciales distintas. Nuestro protocolo es un pr…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
- Tamietto, M., De Gelder, B. Neural bases of the non-conscious perception of emotional signals. Nat Rev Neurosci. 11, 697-709 (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Williams, L. M., et al. Fronto-limbic and autonomic disjunctions to negative emotion distinguish schizophrenia subtypes. Psychiat Res-Neuroim. 155, 29-44 (2007).
- Goffaux, V., et al. From coarse to fine? Spatial and temporal dynamics of cortical face processing. Cereb Cortex. , (2010).
- Balconi, M., Lucchiari, C. EEG correlates (event-related desynchronization) of emotional face elaboration: A temporal analysis. Neurosci Lett. 392, 118-123 (2006).
- 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).
- 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).
- Balconi, M., Pozzoli, U. Event-related oscillations (EROs) and event-related potentials (ERPs) comparison in facial expression recognition. J Neuropsychol. 1, 283-294 (2007).
- Balconi, M., Pozzoli, U. Arousal effect on emotional face comprehension Frequency band changes in different time intervals. Physiol Behav. 97, 455-462 (2009).
- 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).
- 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).
- 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).
- Adolphs, R. Recognizing emotion from facial expressions: psychological and neurological mechanisms. Behav Cogn Neurosci Rev. 1, 21-62 (2002).
- Acar, Z. A., Makeig, S. Neuroelectromagnetic Forward Head Modeling Toolbox. J Neurosci Methods. 190, 258-270 (2010).
- Balconi, M. Neuropsychology of facial expressions. The role of consciousness in processing emotional faces. Neuropsychol Trends. 11, 19-40 (2012).
- 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).
- Behrmann, M., Thomas, C., Humphreys, K. Seeing it differently: visual processing in autism. Trends in cognitive sciences. 10, 258-264 (2006).
- 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).
- Duverger, H., Da Fonseca, D., Bailly, D., Deruelle, C. Theory of mind in Asperger syndrome. Encephale. 33, 592-597 (2007).
- 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).
- 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).
- 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).
- American_Psychiatric_Association. . The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders: DSM 5. , (2013).
- 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).
- 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).
- Ekman, P., Friesen, W. V. . Pictures of Facial Affect. , (1976).
- Gillberg, C. . Autism and Asperger’s Syndrome. , 122-146 (1991).
- 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).
- 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).
- 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).
- Başar, E. . Brain Function and Oscillations: Volume I: Brain Oscillations. Principles and Approaches. , (2012).
- 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).
- Savostyanov, A. N., et al. EEG-correlates of trait anxiety in the stop-signal paradigm. Neurosci Lett. 449, 112-116 (2009).
- 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).
- 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).
- 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).
- Ilyutchenok, R. Y. Emotions and conditioning mechanisms. Integr Physiol Behav Sci. 16, 194-203 (1981).
- Kleinhans, N. M., et al. fMRI evidence of neural abnormalities in the subcortical face processing system in ASD. Neuroimage. 54, 697-704 (2011).
- Toivonen, M., Rama, P. N400 during recognition of voice identity and vocal affect. Neuroreport. 20, 1245-1249 (2009).
- 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).
- Bentin, S., Deouell, L. Y. Structural encoding and identification in face processing: ERP evidence for separate mechanisms. Cogn Neuropsychol. 17, 35-55 (2000).
- Vuilleumier, P., Pourtois, G. Distributed and interactive brain mechanisms during emotion face perception: evidence from functional neuroimaging. Neuropsychologia. 45, 174-194 (2007).
- 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).
- 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).
- Başar, E. . Brain Function and Oscillations: Volume II: Integrative Brain Function. Neurophysiology and Cognitive Processes. , (2012).
- Anokhin, A., Vogel, F. EEG alpha rhythm frequency and intelligence in normal adults. Intelligence. 23, 1-14 (1996).
- Klimesch, W. EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: a review and analysis. Brain Res Rev. 29, 169-195 (1999).
- Knyazev, G. G., Slobodskoj-Plusnin, J. Y., Bocharov, A. V. Event-Related Delta and Theta Synchronization during Explicit and Implicit Emotion Processing. Neuroscienze. 164, 1588-1600 (2009).
- Klimesch, W., Sauseng, P., Hanslmayr, S. EEG alpha oscillations: The inhibition-timing hypothesis. Brain Res Rev. 53, 63-88 (2007).
- 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).
- 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).
- Dakin, S., Frith, U. Vagaries of visual perception in autism. Neuron. 48, 497-507 (2005).
- 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).
- American_Psychiatric_Association. . Diagnostic and statistical manual of mental disorders. , (1994).
- 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).
- 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).
- 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).
