Bewusste und Nichtbewusste Darstellungen von Emotional Faces in Asperger-Syndrom
Summary
Ein EEG experimentelle Protokoll ist so konzipiert, das Zusammenspiel zwischen bewussten und nicht-bewussten Darstellungen von emotionalen Gesichter bei Patienten mit Asperger-Syndrom zu klären. Die Technik legt nahe, dass Patienten mit Asperger-Syndrom haben Defizite in nicht-bewusste Darstellung der emotionalen Gesichter, aber in der bewussten Darstellung mit gesunden Kontrollen vergleichbare Leistung haben.
Abstract
Mehrere Bildgebungsstudien haben ergeben , dass die niedrige räumliche Frequenzen in einer emotionalen Gesicht vor allem die Amygdala aktiviert, pulvinar und Colliculus superior vor allem mit ängstlichen Gesichtern 1-3. Diese Bereiche bilden die limbischen Struktur in nicht-bewusste Wahrnehmung von Emotionen und kortikale Aktivität modulieren entweder direkt oder indirekt 2. Im Gegensatz dazu ist die bewusste Darstellung von Emotionen stärker ausgeprägt in der anterioren cingulären, präfrontalen Kortex und somatosensorischen Kortex für 3,4 in den Gesichtern freiwillig die Aufmerksamkeit auf Details lenken. Asperger-Syndrom (AS) 5,6 stellt eine atypische psychische Störung , die sensorischen, affektiven und kommunikativen Fähigkeiten auswirkt, ohne mit der normalen sprachlichen Fähigkeiten und intellektuellen Fähigkeiten zu stören. Mehrere Studien haben gezeigt, dass funktionelle Defizite in der neuronalen Schaltkreise wichtig für die Gesichts-Erkennung von Emotionen teilweise sozialen Kommunikationsfehler erklären kannPatienten mit AS 7-9. Um das Zusammenspiel zwischen bewussten und nicht-bewussten Darstellungen von emotionalen Gesichter im AS, ein EEG experimentelle Protokoll ist so konzipiert, mit zwei Aufgaben, die Emotionalität Auswertung von entweder Foto oder Strichzeichnung Gesichter zu klären. Eine Pilotstudie ist für die Auswahl der Gesichtsstimuli eingeführt, die die Unterschiede in Reaktionszeiten und Noten Gesichts Emotionen zwischen den pretested Patienten mit AS und IQ / geschlechts gesunden Kontrollen zugeordnet minimieren. Die Informationen aus den pretested Patienten wurde verwendet, um das Punktesystem für die Emotionalität Auswertung zu entwickeln. Die Erforschung Gesichts Emotionen und visuelle Reize mit unterschiedlichen räumlichen Frequenzgehalt hat discrepant Erkenntnisse erreicht über die demografischen Merkmale der Teilnehmer abhängig und Aufgabe erfordert 2. Das experimentelle Protokoll soll mit AS Defizite bei Patienten zu klären Gesichter bei der Verarbeitung emotional, wenn im Vergleich zu gesunden Kontrollen für den Faktor Steuerns in keinem Zusammenhang mit Anerkennung von Gesichts Emotionen wie Aufgabenschwierigkeit, IQ und Geschlecht.
Introduction
Facial Emotionserkennung ist eine der wichtigsten Hirnprozesse in sozialen Kommunikation tätig. Eine Vielzahl von psychischen Störungen sind Probleme mit expliziten Erkennung von Gesichts Emotionen im Zusammenhang mit 4-6. Ein Foto eines Gesichts enthält ein Spektrum von räumlichen Informationen, die entweder für die hohe räumliche Frequenz (HSF) oder niedrige Raumfrequenz (LSF) Inhalt gefiltert werden können. HSF ist sehr detaillierte Teile eines Bildes im Zusammenhang, wie die Kanten eines Gesichts, während LSF zu gröberen verwandt ist oder weniger gut definierte Teile, wie eine ganzheitliche Gesicht mit LSF Inhalt 7. Jede Gesichtserkennung Aufgabe induziert gleichzeitig bewusst und nicht-bewussten Prozesse 8-12, und die Beteiligung der nicht-bewussten Prozess tritt in der 150-250 ms nach dem Einsetzen Intervall oder sogar noch früher 13. Bei gesunden Kontrollen ist die nicht-bewussten Prozess in der Regel schneller als der bewussten Prozess 14,15. Mehrere Bildgebungsstudien haben ergeben, dassdie LSF in einer Gesichts Reiz (oder motivationally wichtige Impulse) aktiviert hauptsächlich die Amygdala, pulvinar und Colliculus superior vor allem mit ängstlichen Gesichtern 3,16. Diese Bereiche bilden die limbischen Struktur in nicht-bewusste Wahrnehmung von Emotionen und kortikale Aktivität modulieren entweder direkt oder indirekt 1. Im Gegensatz dazu ist bei Bewusstsein Darstellung von Emotionen stärker ausgeprägt in der anterioren cingulären, präfrontalen Kortex und somatosensorischen Kortex für die freiwillige Liebe zum Detail im Gesicht 9,17,18 lenken.
Asperger-Syndrom (AS) 19,20 stellt eine atypische psychische Störung , die sensorischen, affektiven und kommunikativen Fähigkeiten auswirkt, ohne mit der normalen sprachlichen Fähigkeiten und intellektuellen Fähigkeiten zu stören. Mehrere Studien haben gezeigt , dass funktionelle Defizite in der neuronalen Schaltkreise wichtig für die Gesichts – Erkennung von Emotionen kann zum Teil der sozialen Kommunikationsfehler in AS 21-25 erklären.Verhaltensstörungen bei Kindern mit AS beobachtet wird, kann in den ersten drei Lebensjahren 26, ein Zeitraum , in dem ihre freiwillige (oder bewusst) die Kontrolle über Verhalten diagnostiziert werden nicht vollständig 27 entwickelt. Bei Erwachsenen mit AS können die Verhaltensstörungen für die Regulierung durch die Aufmerksamkeit 28 kompensiert werden. Schwierigkeiten bei der Verarbeitung Details innerhalb eines bestimmten räumlichen Frequenzbereich zu einer Störung in verschiedenen Informationsverarbeitungsstufen anzeigen kann. Bisher hat keine Studie adressiert direkt evozierte Potentiale und oszillierende Aktivität bei Patienten mit AS während Gesichtsemotionserkennung Gesichtsstimuli in spezifischen räumlichen Frequenzbereiche beteiligt sind. Es ist wichtig, die Funktionsbahn bei Patienten mit AS, wenn sie mit gesunden Kontrollen bei der Verarbeitung Gesichts Stimuli mit unterschiedlichen räumlichen Frequenzinhalte durch die Steuerung für Aufgabenanforderungen und demografische Effekte wie Geschlecht und IQ im Vergleich zu untersuchen.
Um die Inter zu klärenspielen zwischen bewussten und nicht-bewussten Darstellungen von emotionalen Gesichtern, eine experimentelle EEG-Protokoll für den Vergleich von Gehirn konzipiert evozierte Potentiale und Oszillationen zwischen Patienten mit AS und IQ / geschlechts gesunden Kontrollen. Eine Kohorte von Pilot Teilnehmer wurde für die Unterstützung bei der Auswahl der experimentellen Stimuli und die Entwicklung eines Scoring-System, um vor dem EEG Experiment rekrutiert mit AS eine Bewertung der Leistung bei Patienten zu erleichtern. Das Protokoll besteht aus zwei Aufgaben, die Emotionalität Auswertung von entweder Foto oder Strichzeichnung Gesichter. Die Unterschiede zwischen den beiden Gruppen können durch Berechnen ERPs und ereignisbezogenen spektralen Störungen (ERSPs) beurteilt werden. Im nächsten Abschnitt werden die Einzelheiten des experimentellen Protokolls erarbeitet auf, einschließlich der Pilotstudie und EEG-Datenverarbeitung / Analyseverfahren, die von den wichtigsten Analyseergebnisse gefolgt. Schließlich sind die entscheidenden Schritte in dem Protokoll und seine Bedeutung in Bezug auf bestehendeVerfahren diskutiert. Die Begrenzung und mögliche Verlängerung des Protokolls bei Patienten zu verwenden, um mit anderen emotionalen Störungen heraus auch darauf sind.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Literatur bietet Studien zur Erkennung von Gesichts Emotionen bei Patienten mit Autismus durch die Analyse von EEG – Reaktionen 44 und über die Anerkennung von Hoch- und Niederraumfrequenzinhalt unter Verwendung von visuellen Reizen 43. Zum bestem Wissen, jedoch gibt es einen Mangel an bestehende Arbeit auf dem Gehirn oszillatorischen Aktivität, die Emotionserkennung mit unterschiedlichen räumlichen Frequenzinhalt kombiniert. Unser Protokoll ist ein erster Schritt in Richtung auf den Einflus…
Declarações
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 |
Referências
- 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. Neurociência. 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).
