Post on 09-Aug-2018
transcript
I
Emotionales n-back-Paradigma Wie negative emotionale Valenz die
Arbeitsgedächtnisleistung beeinflusst
Bachelorarbeit
im Fach Psychologie (B. Sc.),
Kognitive Neurowissenschaften
vorgelegt von
Nils Backhaus
(Matrikelnr.: )
Erstgutachter: Herr Prof. Dr. O. T. Wolf
Zweitgutachterin: Frau Dr. D. Schoofs
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
II
Abkürzungsverzeichnis Abb. Abbildung
α Alpha, Signifikanzniveau
ANOVA Varianzanalyse (Analysis of variances)
BPM Schläge pro Minute (Beats per Minute)
bzw. beziehungsweise
χ² Chi-Quadrat (Prüfgröße)
ENBP Emotionales n-back-Paradigma
F F-Wert (Prüfgröße)
IAPS International Affective Picture System
M Mittelwert (mean)
MDHF Mittlere Differenz der Herzfrequenz
min Minuten
ms Millisekunde(n)
p p-Wert (exaktes Signifikanzniveau)
PASW Predictive and Analytic Software
PFC präfrontaler Cortex
s Sekunde(n)
s. siehe
SAM Self Assessment Manikin
SD Standardabweichung (standard deviation)
SEM Standardfehler des Mittelwerts (standard error of mean)
T T-Wert (Prüfgröße des T-Tests)
Tab. Tabelle
Vp(n) Versuchsperson(en)
vs. versus
z. B. zum Beispiel
Hinweis: Die A bkürzungen w erden zum besse ren V erständnis in Ü berschriften n icht b e-
nutzt und im Text teilweise zusätzlich eingeführt.
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
III
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1 SAM Skala in der 9-Punkte-Likert-Form
Abb. 2 Mittelwerte der N ormierungen v on Lang et a l. ( 2005) und
Libkuman et al. (2007)
Abb. 3 Ergebnisse der Pilotstudie
Abb. 4 Verlauf der 2-back-Aufgabe mit Beispiel eines Zielreizes
Abb. 5 Zusammenfassung des ENBP-Versuchsablaufs
Abb. 6 Überblick über die verschiedenen Inner- und Zwischensubjekt-
faktoren für die statistische Datenanalyse im allgemeinen linea-
ren Modell
Abb. 7 Durchschnittliche R eaktionszeit pr o E NBP-Block (korrekte un d
falsche Reaktionen) in Prozent für unterschiedliche emotionale
Qualitäten
Abb. 8 Mittelwerte der H erzfrequenzen z u den ei nzelnen M esszeit-
punkten für die unterschiedlichen emotionalen Qualitäten
Abb. 9 Mittlere D ifferenz der H erzfrequenz ( MDHF) über di e dr ei v er-
schiedenen emotionalen Qualitäten der ENBP-Blöcke
Abb. 10 Modell der autonomen und kognitiven Verarbeitung emotionaler
Stimuli und die Wirkung auf die Vermittlung durch die Mediator-
variable Interozeptives Bewusstsein
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
IV
Inhalt
Zusammenfassung ........................................................................................ 1
1 Einleitung ................................................................................................ 2
1.1 Arbeitsgedächtnis .................................................................................................... 2
1.2 Emotionen ............................................................................................................... 3
1.2.1 Emotionsbegriff ................................................................................................ 3
1.2.2 Dimensionaler vs. diskreter Ansatz .................................................................. 4
1.2.3 Neuroanatomie von Emotionen ........................................................................ 4
1.2.4 Emotionsinduktion und das International Affective Picture System ................... 5
1.2.5 Negativer Valenz: Furcht und Ekel ................................................................... 6
1.2.6 Messung von Emotionen .................................................................................. 6
1.3 Emotionen und Arbeitsgedächtnis ........................................................................... 8
1.3.1 Interaktion von Emotionen und Arbeitsgedächtnisleistungen ............................ 8
1.3.2 Interaktion auf neuroanatomischer Basis.......................................................... 8
1.3.3 Emotionales n-back-Paradigma ....................................................................... 9
1.4 Hypothesen ............................................................................................................10
1.4.1 Manipulation Check .........................................................................................10
1.5 Unabhängige und abhängige Variablen..................................................................10
2 Methode ................................................................................................. 11
2.1 Versuchspersonen .................................................................................................11
2.2 Material ..................................................................................................................11
2.2.1 Pre-Screening-Bogen ......................................................................................11
2.2.2 Messung emotionaler Erregung ......................................................................12
2.2.3 Stimuli .............................................................................................................12
2.3 Durchführung .........................................................................................................15
2.3.1 Pre-Screening .................................................................................................15
2.3.2 Emotionales n-back Paradigma .......................................................................15
2.3.3 Messung der Herzfrequenz .............................................................................16
2.3.4 Debriefing ........................................................................................................17
3. Ergebnisse ............................................................................................ 18
3.1 Leistung in der Arbeitsgedächtnisaufgabe ..............................................................18
3.2 Herzfrequenz..........................................................................................................19
3.2.1 Mittelwerte .......................................................................................................19
3.2.2 Veränderung der Herzfrequenz .......................................................................20
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
V
3.3 SAM .......................................................................................................................22
3.3.1 Arousal ............................................................................................................22
3.3.2 Valenz .............................................................................................................22
3.4 Arbeitsgedächtnisleistung, Herzfrequenz und SAM (multivariat) ............................23
4 Diskussion ............................................................................................. 23
4.1 Arbeitsgedächtnisleistung ......................................................................................23
4.2 Herzfrequenz..........................................................................................................24
4.2.1 Messreliabilität ................................................................................................24
4.2.3 Aufgabenabhängige oder emotionale Erregung? ............................................25
4.2.4 IAPS als Induktionsmethode – die beste Wahl? ..............................................26
4.3 Self-Assessment Manikin .......................................................................................26
4.4 Zusammenhänge ...................................................................................................27
4.5 Fazit und Ausblick ..................................................................................................28
Literaturangaben ........................................................................................ 29
1
Zusammenfassung
In der bisherigen Auseinandersetzung mit Baddeleys (1992) Konzept des Arbeitsgedächtnis-
ses und desse n B eeinflussung dur ch e motionale S timuli wird weitestgehend ei ne V er-
schlechterung de r Lei stung bei ne gativen E motionen postuliert. E ine Vielzahl v on Studien
nutzt emotionale Stimuli jedoch als Distraktorreize, die von der Arbeitsgedächtnisaufgabe
ablenken. Im folgenden Versuch stehen die emotionalen Stimuli im Zentrum der Arbeitsge-
dächtnisaufgabe. V ersuchspersonen abso lvierten ei ne n -back-Aufgabe, deren I nhalt B ilder
des International A ffective P icture S ystems (IAPS, Lang 2005) w aren. D rei B löcke, E kel,
Furcht und ein neutraler Kontrollblock, wurden jeweils zweimal durchlaufen. Der Autor postu-
liert, dass die Leistung in der Arbeitsgedächtnisaufgabe in den Furcht- und Ekelblöcken sich
nicht si gnifikant v on den Lei stungen de s neutralen K ontrollblocks unterscheidet bz w. dass
die Lei stung sogar deut lich besse r i st. Um zu ü berprüfen, ob di e g ewünschten Emotionen
tatsächlich induziert werden konnten wurden physiologische Marker (Herzfrequenz) und di e
subjektive E inschätzung em otionaler E rregung ( Self-Assessment Manikin, S AM, B radley &
Lang 1994) erfasst. Die Ergebnisse konnten die Hypothese nicht bestätigen. Die Arbeitsge-
dächtnisleistung in der neutralen Bedingung war deu tlich besser als innerhalb der beiden
negativen B edingungen. D ie H erzfrequenz z eigt ei nen st ärkeren A bfall für di e E kelbedin-
gung, es besteht j edoch k ein Zusammenhang zwischen Herzfrequenz und Lei stung i n der
Arbeitsgedächtnisaufgabe. Diskutiert wird das Ergebnis unter Gesichtspunkten der Orientie-
rungsreaktion, M essreliabilität und su bjektiven Wahrnehmung v on e motionaler E rregung
(introspektives Bewusstsein).
Schlüsselwörter: Arbeitsgedächtnis; E kel; E motionen; Fu rcht; H erzfrequenz; I nternatio-
nal Affective Picture System; n-back-Aufgabe; negative Valenz.
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
2
1 Einleitung
„Das Herz hat für so manches seine guten Gründe, die die Vernunft gar nicht kennt.“
Blaise Pascal (1623-1662)
Viele Philosophen und Psychologen l ießen si ch von der Beziehung zw ischen Denken und
Fühlen faszinieren. Die Annahme, dass „warme“ Emotionen und „kalte“ Kognitionen – um-
gangssprachlich „ Herz und V ernunft“ – getrennte, g egensätzliche Systeme seien, prägte
westliche Philosophen und Wissenschaftler über Jahrhunderte. Erst während der letzten 30
Jahre se tzte si ch l angsam eine M einung in V erhaltens- und N eurowissenschaften durch,
welche die strikte Trennung obsolet werden ließ (Scherer, 1993). Nach heutiger Auffassung
interagieren beide Systeme nicht nur miteinander, diese Interaktion ist sogar notwendig und
hat sich phylogenetisch durchgesetzt (Ochsner & Gross, 2005). So kam es zu einem Boom,
der di e A uswirkungen v on E motionen au f kognitive P rozesse, an gefangen bei E ntschei-
dungsfindung bis hin zu Gedächtnis, in zahlreichen Studien untersuchte Phelps (2006). Der
Mensch ist ein Wesen, dessen Aufmerksamkeit auf Emotionen ausgerichtet ist – wo immer
soziale Interaktion stattfindet, sp ielt das Erkennen und Ze igen von Emotionen eine über le-
benswichtige Rolle (Pessoa, 2005). Im Folgenden soll daran anknüpfend die Auswirkung von
Emotionen neg ativer Valenz am Beispiel von F urcht und E kel au f kognitive Lei stungen im
Rahmen des Arbeitsgedächtnisses nach Baddeley (2003) genauer betrachtet werden.
1.1 Arbeitsgedächtnis Das Arbeitsgedächtnis ist ein System, das kognitive Ressourcen f ür das temporäre Halten
und M anipulieren von I nformationen bereitstellt (Baddeley, 1992 ; Goldman-Rakic, 1995 ;
Baddeley, 2003). Diese Ressourcen sind wichtig für komplexe kognitive Aufgaben, wie z. B.
Sprachverständnis, Le rnen und S chlussfolgern. Hierbei werden ni cht nur gegenwärtig prä-
sente Stimuli dieser Modalitäten verarbeitet und aufbereitet, es kommt auch zu einer Aktivie-
rung von Informationen aus dem Langzeitgedächtnis. Dieser Abruf ist eine Aufgabe der zent-
ralen Exekutive, die bei konkurrierenden Aufgaben Ressourcen wie Zeit und Aufmerksamkeit
verteilt (Baddeley, 1996).
Die P rozesse der zentralen Exekutive des Arbeitsgedächtnisses sind neuroanatomisch m it
dem dorsolateralen präfrontalem C ortex ( PFC) assoziiert, di es zeigen T iermodelle ( Jones,
2002; Brito, Thomas, Davis, & G ingold, 1982 ), Patientenstudien ( Jiang, H axby, Martin,
Ungerleider, & P arasuraman, 2000 ; Duncan & O wen, 2000 ) so wie bi ldgebende V erfahren
(Owen, M cMillan, Lai rd, & B ullmore, 2005 ). Die funktionale Zuordnung findet großen Zu-
spruch, wird aber auch diskutiert (Andres, 2003).
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
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Die Leistung des Arbeitsgedächtnisses lässt sich durch eine Reihe von Aufgaben testen, wie
z. B. die Zah lenspanne (digit span; Richardson, 2007) oder die S ternberg-Aufgabe (Stern-
berg, 1966). Gerade in den vergangenen Jahren wurde eine Reihe an Verfahren entwickelt,
die sich unter dem Begriff n-back-Paradigma clustern lassen. Versuchspersonen (Vpn) sind
hier aufgefordert eine Reihe kurz hintereinander präsentierter Stimuli zu beobachten. Aufga-
be ist es, festzustellen, ob der momentan angezeigte Stimulus dem vor n Durchgängen ge-
zeigten Stimulus entspricht. Der Faktor n kann verändert werden, um die Aufgabe einfacher
oder schwieriger zu g estalten ( Beispiel: n=3, 3-back: A -B-A-B-C-A). Nicht nur der Faktor,
sondern auch die Inhalte der n-back-Aufgabe sind variabel, so wurde wurden (i) verbale Sti-
muli (Buchstaben/Zahlen: Jonides et al., 1997; Wörter: Kim et al., 2002) und (ii) nonverbalen
Stimuli (Formen: Nystrom et al ., 2000 ; Gesichter: Dade, Zatorre, Evans, & Jones-Gotman,
2001; Bilder: Kim et al., 2003) genutzt. Die n-back-Aufgabe konnte als Arbeitsgedächtnisauf-
gabe v alidiert werden, d a si e i nsbesondere kognitive R essourcen der z entralen E xekutive
benötigt: Bildgebende Verfahren konnten zeigen, dass bei dieser Aufgabe Aktivitäten im Be-
reich des PFC sowie in parietalen Regionen vorliegen (Fletcher & Henson, 2001). Patienten-
studien besch reiben schwere Defizite bei n -back-Aufgaben für Patienten m it Läsionen des
fronto-medialen PFC (Tsuchida & Fellows, 2009).
1.2 Emotionen Das beschriebene Konstrukt des Arbeitsgedächtnisses sowie die assoziierte n-back-Aufgabe
sollen nicht isoliert, sondern im Kontext emotionaler Aktivierung analysiert werden. Bevor ich
aber den Zusa mmenhang z wischen A rbeitsgedächtnis und E motion her stelle, möchte i ch
kurz den Emotionsbegriff definieren, den Stand neuroanatomischer Forschung zu Emotionen
wiedergeben, Techniken zur E motionsmessung vorstellen und abschließend die sp ezifisch
zu untersuchenden Emotionen (Ekel und Furcht) einführen.
1.2.1 Emotionsbegriff
Über die genaue Beschreibung und Taxonomie von Emotionen existiert wenig Konsens. Als
Arbeitsdefinition möchte ich Emotionen daher als einen psychophysiologischen Prozess ver-
stehen, der durch bewusste oder unbewusste Wahrnehmungen und Interpretationen eines
Objekts oder einer Situation ausgelöst wird. Er geht einher mit physiologischen Änderungs-
mustern, spezifischen Kognitionen, subjektivem Gefühlserleben und einer Veränderung der
Verhaltensbereitschaft. Diese Definition impliziert einen Mehrebenenansatz: Lang (1971 und
1985) definieren Emotionen al s distinkte, i ntegrierte psy chophysiologische Reaktionssyste-
me. Auf der phänomenologischen Ebene werden Emotionen typischerweise in drei solcher
Reaktionssysteme eingeteilt (Cisler, Olatunji, & Lohr, 2009; Vaitl, 2006): behavioral, verbal-
kognitiv und physiologisch.
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1.2.2 Dimensionaler vs. diskreter Ansatz
Emotionen lassen sich vereinfacht auch anhand der Dimensionen Arousal und Valenz cha-
rakterisieren (Mikels et al., 2005). Nach Feldman Barrett (1998) beschreibt Arousal das mit
der Emotion verbundene E rregungsniveau von niedriger bi s zu hoher Aktivität. Valenz be-
schreibt di e B ewertung eines Reizes von neg ativer V alenz ( unangenehm) bi s zu posi tiver
Valenz ( angenehm). D iese D imensionen können g lobale und grundlegende E lemente v on
Emotionen abdecken: Valenz steht hierbei für das motivationale System und dessen Aktivie-
rung, Arousal markiert die wahrgenommene Intensität der Emotion (Mikels et al., 2005). Em-
pirische Befunde zeigen, dass ein solches zweidimensionales Modell vielen Modellen über-
legen ist, die drei oder mehr Dimensionen zur Benennung von Emotionen angeben (Yik,
Russell, & Feldman Barrett, 1999). So fanden Mehrabian und Russell (1974), dass die bei-
den Dimensionen in einer Faktorenanalyse den größten Anteil an der Gesamtvarianz an der
emotionalen Bewertung von Stimuli aufklären. Zusätzlich fallen Parallelen zu prototypischen,
psychophysiologischen Veränderungen auf: Herzfrequenz und elektromyografische Aktivität
unterscheiden si ch si gnifikant bei hoher und ni edriger V alenz, di e el ektrodermale A ktivität
verändert sich bei erhöhtem Arousal (Bradley & Lang, 2000).
Der alternative diskrete Ansatz definiert eine Reihe klar unterscheidbarer Emotionen, wie z.
B. Ä rger, Fu rcht, Trauer, E kel, Ü berraschung ( Ekman, 1992 ). V iele V ertreter ber ufen si ch
hierbei auf ein Set angeborener Emotionen, die sogenannten Primäremotionen (z. B. Ekman,
1992; Plutchik, 1980 ). A llerdings lassen si ch diese konkreten Emotionen auch anhand der
oben beschriebenen Emotionsdimensionen darstellen (Mikels et al., 2005; Libkuman, Otani,
Kern, V iger, & Novak, 2007), was eine Synthese d iskreter und di mensionaler Emotionsbe-
trachtung darstellt.
1.2.3 Neuroanatomie von Emotionen
Emotionen haben si ch adaptiv ent wickelt ( LeDoux, 1996 ). Die phy logenetische B edeutung
von Emotionen stützt LeDoux (2000) insbesondere auf neuroanatomische Korrelate: Sowohl
tierexperimentelle Studien als auch Patientenberichte (Adolphs & Spezio, 2006) untermauern
die Bedeutung der Amygdala für die Emotionsverarbeitung. Es wird weitestgehend ange-
nommen, dass sie eine Schlüsselfunktion im Nervensystem für die schnelle, automatische
(und damit auch unbewusste) Bewertung von Stimuli spielt, welche potenzielle Bedrohungen
und Gefahr in der Umwelt signalisieren und dementsprechend Furcht vermitteln (Adolphs et
al., 1999 ; LeDoux, 1995 ). A ndere A nsätze post ulieren ei ne al lgemeinere Fun ktion di eser
Struktur, z. B. Blair, Morris, Frith, Perrett und Dolan (1999) für allgemeine negative Valenz
(distress). Sander, Grafman und Zalla (2003) beschreiben das wohl allgemeinste Modell: Die
Amygdala fungiere al s Relevanzdetektor ( relevance det ector) und filtere so mit bi ologisch
relevante S timuli, unabh ängig v on i hrer V alenz, her aus. B ezogen au f V alenz und A rousal
sind die Befunde hinsichtlich der Amygdala ambivalent (Davidson & Irwin, 1999).
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Eine breite Palette an Läsions-, bildgebenden und elektrophysiologischen Studien legt nahe,
dass der PFC ein wichtiger Bestandteil des Verarbeitungsprozesses von positiver und nega-
tiver Valenz ist (Davidson & Irwin, 1999). Auch hier sind die Ergebnisse nicht eindeutig, aber
es gibt Hinweise darauf, dass es eine cerebrale Asymmetrie des PFC für Valenz und Arousal
gibt (Davidson, Ekman, Saron, Senulis, & Friesen, 1990). Eine Mehrzahl von Studien spricht
sich für eine erhöhte Aktivierung des linken PFC für die Verarbeitung positiver und des rech-
ten PFC bei negativer Valenz aus (Davidson, 1995).
1.2.4 Emotionsinduktion und das International Affective Picture System
Am di mensionalen A nsatz or ientiert si ch auch das International A ffective P icture S ystem
(IAPS), dessen Stimuli für die Arbeitsaufgabe dieser Studie genutzt werden sollen. Das IAPS
ist ei ne S ammlung emotionsinduzierender B ilder, di e i n den D imensionen Valenz und
Arousal genormt sind1
Die E ignung v on I APS zur I nduktion di skreter Emotionen i st eben falls möglich, da di ese
durch unterschiedliche V alenz- und E rregungslevel charakterisiert werden k önnen und u n-
terschiedliche phy siologische Reaktionen her vorrufen (Bradley, Codispoti, S abatinelli, &
Lang, 2001; Hamm, Greenwald, Bradley, & Lang, 1993). Mikels und Kollegen (2005) zeigten
darüber hi naus, dass di e Zuor dnung v on B ildern z u best immten e motionalen Q ualitäten
möglich ist. Libkuman und Kollegen (2007) stellten für die IAPS-Bilder Normen für diskrete
Emotionen auf, indem sie Vpn einen Teil der Bilder für sechs Emotionen je auf einer Likert-
Skala (1-9) bewerten ließen.
. Die IAPS-Entwickler ließen hierzu US-amerikanische Studenten Bil-
der bewerten (einen Überblick über Methode und Ergebnisse des IAPS liefern Lang, Bradley,
& Cuthbert, 2005). Es konnte belegt werden, dass die IAPS-Bilder physiologische Reaktio-
nen ausl ösen, di e si ch j e nach Valenz und Arousal unterscheiden. H erzfrequenz und
elektromyographische Gesichtsaktivität ( facial electromyographic activity) sinken bei Bildern
steigender Valenz (mit e iner posi tiveren Bewertung) und der Hautleitwert steigt bei B ildern
mit hohe m A rousal (Bradley & Lang, 2000 ; Sánchez-Navarro, M artinez-Selva, & R omán,
2006). FMRI Studien (Irwin et al., 1996) implizieren eine bilaterale Amygdalaaktivierung, de-
ren Intensität signifikant mit der experimentell manipulierten Valenz der IAPS-Bilder, die die
Vpn betrachteten, korreliert.
1 IAPS ist auch noch in einer dritten Dimension – Dominanz – normiert. Diese reicht von hoher Domi-
nanz, Kontrolle u nd S elbstsicherheit bi s hi n zu U nterwerfung, Passivität und F urchtsamkeit. D iese
Dimension ist weniger homogen als Valenz und Arousal und erklärt weniger Varianz Grühn & Scheibe
(2008). Dominanz bleibt in dieser Studie unbeachtet.
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1.2.5 Negativer Valenz: Furcht und Ekel
Ekel. Ekel zählt zu denjenigen Emotionen, die bereits in Darwins Arbeit über den Ausdruck
von Emotionen bei Tieren und Menschen als evolutionär angelegt angesehen wurden (Dar-
win, 1877 ). Ek el wird zu den P rimäremotionen gezählt (Ekman, 1992 ). Anhand der emoti-
onsdefinierenden Reaktionssysteme lässt sich Ekel wie folgt beschreiben: (i) Ekel hat einen
prototypischen Gesichtsausdruck schwerpunktmäßig im Nase-Mund-Bereich (Schürzen der
Lippen, H ochziehen der O berlippe, K rausen der N ase nach Ekman & F riesen, 1971 ), (ii)
Autonome Veränderungen lassen sich durch eine Abnahme der Herzfrequenz und ei ne Er-
höhung der elektrodermalen A ktivität erfassen (Bauer, 1 998). (iii) Die phylogenetische B e-
deutung des Ekels liegt in der A bwehr unerwünschter Nahrung/Gerüche (Rozin & Fallon,
1987). Nach Haidt, McCauley und Rozin (1994) können aber auch Bereiche wie Sexualität,
Hygiene, Tod, Verletzungen des Körpers Ekel auslösen. Dieses Faktum spielt eine bedeut-
same Rolle für die Stimuliauswahl im Methodenteil.
Furcht. Furcht (hier synonym zu Angst verwendet) beschreibt ein funktionales System, des-
sen Aufgabe es ist, Gefahren zu erkennen und angemessene (überlebenssichernde) Maß-
nahmen zu initiieren (Öhman, 2009). Gemäß der drei Reaktionssysteme (Cisler et al., 2009)
kann Furcht w ie folgt beschrieben werden: (i ) durch einen charakteristischen G esichtsaus-
druck (hochgezogene Augenbrauen, weit aufgerissener Mund nach Ekman & Friesen, 1971;
Ekman, Friesen, & Ellsworth, 1972) sowie ein initiales Einfrieren; (ii) eine Erhöhung des Blut-
drucks, der K örpertemperatur, des Herzschlags, der A temfrequenz und ei ne st ark er höhte
elektrodermale Aktivität (LeDoux, 1995; Ekman, Levenson, & Friesen, 1983) und (iii) das
subjektive Erleben einer Bedrohung/Gefahr für den Organismus (Öhman, 2009).
Unterscheidung von Furcht und Ekel. Cisler und Kollegen (2009) differenzieren zwischen
Furcht und Ekel in vier unterschiedlichen Domänen (s. Tab. 1).
Domäne Furcht Ekel
Herzfrequenz steigend fallend
aktivierter Gesichtsmuskel corrugator levator labii
neuroanatomisches Korrelat Amygdala anteriore Insula
Bewertung (appraisal) Gefahr/Bedrohung Ansteckung Tab. 1: Zusammenfassung der wichtigsten Befunde zur Unterscheidung zwischen Furcht und Ekel
(modifiziert nach Cisler et al., 2009)
1.2.6 Messung von Emotionen
Bezogen auf die oben eingeführte Beschreibung emotionaler Reaktionssysteme sind folgen-
de Messungen denkbar: (i) qualitative Untersuchung des Gesichtsausdrucks (z. B. Ekman et
al., 1972); (ii) Messung der Veränderungen des Autonomischen Nervensystems (z. B. Bauer,
1998; Sequeira, H ot, S ilvert, & D elplanque, 2009 ) wi e elektrodermale A ktivität,
Cardiovaskuläre Aktivität, skeleto-motorische Aktivität (Elektromyografie) und (iii) Selbstaus-
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
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kunft v ia Fr agebogen o der I nterview (z. B . Bradley & Lang , 1994 ; für einen Überblick s.
Wallbott & Scherer, 1989).
Herzfrequenz. Als cardiovaskuläres Maß zur physiologischen Emotionsmessung beschreibt
die Herzfrequenz die Anzahl der Herzschläge in einem bestimmten Zeitintervall, meist einer
Minute. Die Kontrolle des cardiovaskulären Systems wird zu großen Teilen durch das Auto-
nome Nervensystem geleistet, welches durch afferente und efferente Nervenfasern mit dem
Herzen verbunden ist: Sympathische Nervenendigungen erregen das Herz am Myocardium,
parasympathische Nervenendigungen am S inusknoten, am arteriellen Myocardium und am
Atrioventrikularknoten (Aubert, Seps, & B eckers, 2003 ). Die aut onome Beeinflussung de r
Herzfrequenz ermöglicht in Stress- und emotionalen Situationen eine schnelle adäquate Re-
aktion des Organismus, so werden beispielsweise durch die autonome Erhöhung der Herz-
frequenz bei bedr ohlichen ( Furcht-/Angst-)Situationen über lebenswichtige K ampf- bzw.
Fluchtreaktionen erleichtert (Cisler et al., 2009; Öhman, 2009). Die Herzfrequenz als physio-
logischer Marker ist jedoch auch negativ behaftet. Hohe interindividuelle Unterschiede (Tur-
ner, 1989) sowie die parallele sympathische und par asympathische Aktivierung erschweren
eine m öglichst di rekte Messung em otionaler E rregung: Unterschiede in der H erzfrequenz
wurden lange als abhängig von der Valenz des Stimulus gesehen. Stimuli mit positiver Be-
deutung ( geringe I ntensität) w ürden di eser D efinition z ufolge ei ne O rientierungsreaktionen
anregen, vermittelt über par asympathische Aktivität und al s Folge dessen m it dem Muster
peripherer und cephaler Vasokonstriktion, was ein absinken der Herzfrequenz zu Folge hat.
Negativ valente (bedrohlich Stimuli) hätten demzufolge die Aufgabe der Abwehrreaktion
(fight o r flight reaction), v ermittelt übe r sy mpathische A ktivität m it de m M uster per ipherer
Vasokonstriktion und cephaler Vasolidation, final mit einem Anstieg der Herzfrequenz als
Folge ( s.Bradley & Lan g, 2007) . D iese D efinition se tzt neg ativen A ffekt m it sy mpathischer
Aktivität und parasympathische Aktivität mit positivem Affekt gleich. Diese Annahme ist aber
obsolet, w ie ein Überblick von Berntson, Cacioppo und Quigley (1991) zeigt. D ie Befunde
sind di ffus, B ilder m it u nangenehmem e motionalem I nhalt er zeugen v ielfach so gar ei nen
Abfall der Herzfrequenz (einen Überblick über die zahlreichen Befunde liefern Bradley und
Lang, 2007). Das Phänomen des Absinkens der Herzfrequenz erklären Graham und C lifton
(1966) mit der Orientierungsreaktion. D as Muster erinnert demnach an die
Angstbradycardie2
2 Angstbradycardie (engl.: fear bradycardia) – bezeichnet eine durch die Wahrnehmung von Angst
auslösenden Stimuli s tark abs inkende H erzfrequenz um ei ne m öglichst große Regungslosigkeit
(Angststarre) und Orientierungsreaktion zu ermöglichen.
, die bei Säugetieren und Reptilien vorzufinden ist. Dies lässt sich in ähnli-
cher Form auch beim Menschen zeigen, so z. B. durch das Betrachten von Bildern, die Ver-
stümmelung/Verletzung darstellen (Azevedo et al., 2005; Pereira et al., 2006).
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
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1.3 Emotionen und Arbeitsgedächtnis
1.3.1 Interaktion von Emotionen und Arbeitsgedächtnisleistungen
Die Idee, dass emotionale Zustände kognitive Leistungsfähigkeit beeinflussen können, ist
nichts Neues (Drevets & R aichle, 1998 ). V ice versa k onnte nach gewiesen w erden, dass
kognitive Aktivität starke A uswirkungen auf das emotionale Empfinden haben kann (z. B.
Beauregard, Lévesque, & Bourgouin, 2001). Ein Großteil der Untersuchungen sagt einen
Einfluss von emotionalen Zuständen auf Arbeitsgedächtnisleistungen voraus, wenn sich die
Arbeitsgedächtnisaufgabe in Konkurrenz zur Emotionsverarbeitung befindet, z. B. durch In-
duktion (Gray, 2001, Gray, Braver, & Raichle, 2002) oder Distraktoren (Dolcos & McCarthy,
2006; Erk, Kleczar, & Walter, 2007). Es wurde jedoch keine konsistente Richtung der Leis-
tungsentwicklung (besser vs. schlechter) gefunden (s. Kensinger & Corkin, 2003) außer für
Emotionen negativer Valenz. Die Autoren schildern eine schlechtere Leistung für Probanden
in einer nonverbalen Arbeitsgedächtnisaufgabe: Sie reagierten langsamer auf ängstliche
Gesichter als auf neutrale Gesichter, die innerhalb der Aufgaben als Distraktoren präsentiert
wurden. Die Distraktorwirkung von Emotionen hängt auch von der Schwierigkeit der Arbeits-
gedächtnisaufgabe ab. Bei Aufgaben, die eine höhere Verarbeitungskapazität fordern, ist die
Distraktorwirkung negativer Emotionen größer (van Dillen & Koole, 2007).
1.3.2 Interaktion auf neuroanatomischer Basis
Die momentane Sichtweise auf die Topographie des Gehirns zeichnet sich durch eine hohe
funktionale Spezialisierung aus. Viele Regionen werden entweder als affektiv / emotionsver-
arbeitend, wie z. B . die Amygdala, angesehen, ander e al s kognitiv, wie zum Beispiel der
laterale PFC. Diese dichotome Sichtweise ist in vielerlei Hinsicht problematisch, da kognitiv-
emotionale Verhaltensweisen dynamische, gemeinsame Netzwerke besitzen ( Lewis, 2005;
Pessoa, 2008) und damit nicht als strikt getrennt angesehen werden dürfen. Viele Hirnberei-
che sind nicht per se kognitiv bzw. emotional. Der PFC, insbesondere der dorsolaterale Teil,
wird in der Fachwelt einschlägig als kognitives Areal verstanden. Dabei konnte gezeigt wer-
den, dass dieses Areal sowohl kognitive als auch emotionale Informationen integriert (David-
son & Irwin, 1999). So stellt der dorsolaterale PFC eine emotionale Bewertung von Verstär-
kerreizen zur Verfügung (Lewis, 2005). Amygdala und dorsolateraler PFC gehen zudem en-
ge V erbindungen in z ahlreichen S chaltkreisen ei n (Dolcos & McCarthy, 2006 ; LeDoux,
2000), die sowohl für emotionsverarbeitende als auch kognitive Prozesse verantwortlich sind
(Adolphs, 2008; Phelps, 2006). Diese Verbindungen verweisen unter anderem auch auf eine
neuroanatomische Interaktion von Emotionen und der zentralen Exekutive des Arbeitsge-
dächtnisses.
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
9
1.3.3 Emotionales n-back-Paradigma
Es liegen zwar S tudien vor, in denen em otionale S timuli, z . B . Wörter (Rämä et al ., 2001)
benutzt wurden, um die Wirkungen von Emotionen auf Arbeitsgedächtnisleistungen zu über-
prüfen. Letztlich stehen diese Stimuli jedoch nicht im Fokus der Arbeitsgedächtnisaufgabe,
sondern werden nur als Distraktoren genutzt, um die Fähigkeit der Zentrierung auf die auf-
gabenrelevante Information zu stören (Erk et al., 2007; Lavric, Rippon, & Gray, 2003; Perl-
stein, Elbert, & Stenger, 2002). Die bereits erwähnte n-back-Aufgabe fand zudem mit emoti-
onalen G esichtsfotos in der Emotional Face n back task Anwendung (Ladouceur e t a l.,
2009). Hierbei absolvierten die Vpn eine visuelle n-back-Aufgabe mit Buchstaben. Der ent-
scheidende Unterschied zur Standardaufgabe bestand darin, dass die Zielstimuli von emoti-
onalen (fröhlichen oder ängstlichen) oder neutralen Gesichtern flankiert waren. Das Ergebnis
zeigt einen Effekt für ängstliche Gesichter im Vergleich zu neutralen Gesichtern: Probanden
reagierten langsamer auf den Zi elreiz bei der Flankierung mit ängstlichen Gesichtern. Auch
hier di enen emotionale S timuli als Distraktoren. Der Einsatz em otionaler B ilder gezielt a ls
emotionale Zielreize i n Arbeitsgedächtnisaufgaben beschreibt ei nen relativ neuen A nsatz,
den i ch emotionales n-back-Paradigma (ENBP) nennen m öchte. Wirksamkeitshinweise f ür
das ENBP bringen (Levens & Phelps, 2008). Sie verglichen die Wirkung emotionaler Wörter
bei Arbeitsgedächtnisaufgaben als Distraktoren und als Zielreize im Vergleich zu neutralen
Wörtern. D ie A utoren konnten ei ne Wechselwirkung feststellen: Emotionale Wörter al s
Distraktoren minderten die Arbeitsgedächtnisleistung mehr als neutrale Wörter, wo hingegen
neutrale Wörter in der Zielreizbedingung schlechtere Arbeitsgedächtnisleistungen evozierten
als emotionale Wörter. Die Arbeit bezieht sich jedoch nicht auf bestimmte, diskrete Emotio-
nen. Einen robusten Effekt für das bessere Erinnern tabuisierter Wörter (taboo words) wurde
von Hadley und MacKay (2006) festgestellt. Eine au fmerksamkeitsbasierte V erbesserung
durch di e neg ative V alenz f anden G otoh, K ikuchi unf O lofsson ( 2010): I n der A rbeitsge-
dächtnisaufgabe steigerten negative Wörter deren Leistung, wenn sie als Aufmerksamkeits-
Cues verwendet wurden. Emotionen erzielen als Distraktoren bei Arbeitsgedächtnisaufgaben
also ihre Wirkung dur ch ei ne A blenkung de r A ufmerksamkeit von der A ufgabe und ei nen
Verbrauch an kognitiven Ressourcen, die nicht mehr für die eigentliche Erledigung der kogni-
tiven Aufgabe zur Verfügung stehen. Es ist phylogenetisch betrachtet auch sinnvoll, die Res-
sourcen auf den bedeutsamsten Stimulus des situativen Kontextes zu legen, dies sind ins-
besondere emotional relevante Stimuli (Adolphs et al., 1999) und hierbei insbesondere bei
negativer Valenz (Vermeulen, Godefroid, & Mermillod, 2009; Buchner, Rothermund,
Wentura, & Mehl, 2004). Dies geschieht weitgehend automatisch und ohne v olitionale Kon-
trolle ( Pratto & Jo hn, 1 991). Beim EN BP w ird d er Fo kus au f di e A ufgabe also durch den
salienteren – weil emotionalen – Stimulus gestützt und es kommt nicht zu einer konkurrie-
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
10
renden Emotionsverarbeitung, so ndern z ur K ombination v on E motion u nd A rbeitsgedächt-
nisaufgabe. Diese Kombination müsste zu nützlichen Synergieeffekten führen.
1.4 Hypothesen Ich nehme aufbauend auf die oben beschriebenen Befunde an: (i) dass die Leistung in der
Arbeitsgedächtnisaufgabe für em otionale S timuli ( IAPS-Bilder der Q ualitäten Furcht und
Ekel) einer normalen Leistung entspricht (keinen Unterschied zu neutralen IAPS-Bildern),
oder (ii) dass die Leistung in der Arbeitsgedächtnisaufgabe für emotionale Stimuli sogar noch
besser ist (signifikant höher als bei neutralen Bildern) ist. Bezogen auf Furcht und Ekel ver-
mute ich (iii) dass sich innerhalb von Emotionen negativer Valenz wie Furcht und Ekel die
Arbeitsgedächtnisleistung ni cht si gnifikant v oneinander unterscheidet, d a bei de E motionen
naturgemäß ähnl ich st ark den Fok us auf den S timulus erhöhen und daher k eine unt er-
scheidbaren Effekte vorbringen können.
1.4.1 Manipulation Check
Herzfrequenz. Um z u über prüfen, da ss die IAPS-Bilder di e er wünschte Wirkung a uch t at-
sächlich erzielten, wird die Herzfrequenz al s physiologische Überprüfung de r e motionalen
Befindlichkeit der Vpn herangezogen. Hier lauten die Hypothesen wie folgt: (i) Beim Betrach-
ten der Furchtbilder kommt es zu einem Anstieg, (ii) beim Betrachten der Ekelbilder zu einem
Absinken der H erzfrequenz ( Cisler et al ., 2009 ; Woody & Teachman, 2000). (iii) Beim Be-
trachten der neutralen Bilder kommt es zu keiner auffälligen Veränderung der Herzfrequenz.
Subjektive Bewertung (SAM). Zur Überprüfung, ob und wieweit sich die Vpn ihrer emotiona-
len E rregung bewusst werden, bewerten si e i hre eigene E rregung (hoch er regt vs. niedrig
erregt) und die Qualität ihres Gemütszustands (hoch positiv vs. hoch negativ). Für die Ekel-
und Furchtblöcke nehme ich, dass (i) ein hohes Arousal und eine niedrige (=negative) Va-
lenz vorliegen wird. In den neutralen Blöcken hingegen l iegt (ii) eine mittleres Arousal und
eine mittlere Valenz (=weder positiv noch negativ) vor.
1.5 Unabhängige und abhängige Variablen Als unabhängige Variable wird der Faktor emotional (Furcht und Ekel) vs. neutral betrachtet.
Das Merkmal ist durch die einzelnen Versuchsblöcke vorgegeben, in denen die Stimuli der
jeweiligen emotionalen / neutralen Qualität entsprechen. Andererseits wird als Referenzmaß
auch durch Selbstbeurteilung (Self A ssessment M anikin, SAM, hierzu: Bradley & Lang,
1994) und physiologische Marker (Herzfrequenz) die emotionale Erregung während der bei-
den Experimentalbedingungen gemessen und v erglichen. Als abhängige Variable hierzu
steht die Lei stung i n der Arbeitsgedächtnisaufgabe (ENBP), die si ch d urch die Anzahl der
korrekten Reaktionen in der n-back-Aufgabe sowie der Reaktionszeiten operationalisieren
lässt.
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
11
2 Methode3
2.1 Versuchspersonen
Es wurden 34 (davon 24 weibliche und 9 männliche) Personen untersucht. Eine Vp musste
ausgeschlossen werden, da sie die Aufgabe ersichtlich nicht verstanden hat. Die Vpn waren
im Schnitt 2 3,91 Jahre al t ( SD=2,73 Maximum 30 , M inimum 19) . Einerseits wurden
PsychologiestudentInnen per Aushang angeworben, die durch ihre Teilnahme die für ihren
Abschluss erforderlichen Versuchspersonenstunden sammeln konnten. Zudem sind (Nicht-
Psychologie-) Studenten direkt au f de m C ampus rekrutiert w orden. E ine m onetäre B eloh-
nung erfolgte nicht, die freiwillige Mitarbeit wurde aber mit einer Süßigkeit honoriert. Für die
Teilnahme bes tanden folgende A usschlusskriterien: ( i) a kute oder ch ronische so matische
und/oder psychiatrische Krankheiten, (ii) Einnahme von Medikamenten, (iii) momentane In-
anspruchnahme ei ner psy chotherapeutischen Behandlung, ( iv) a kuter oder ch ronischer
Stress (Selbstauskunft), (v) regelmäßiger, schädlicher Missbrauch von Suchtmitteln, (vi) für
weibliche Vpn: unregelmäßige menstruale Zyklen, S chwangerschaft od er keine Einnahme
oraler Kontrazeptiva, da die (Nicht-) Einnahme einen Einfluss auf die Emotionsverarbeitung
bei w eiblichen Vpn hätte haben kö nnen und dam it ei nen S törfaktor dar gestellt hät te
(Oinonen & Mazmanian, 2002).
2.2 Material
2.2.1 Pre-Screening-Bogen
Zur E rfassung der A usschlusskriterien di ente ein P re-Screening-Bogen (Anhang I). Die ser
enthält persönliche bzw. demographische Daten (Alter, Geschlecht, Beruf). An den Fragebo-
gen sind jeweils die Probandenaufklärung (Anhang II) und die Einverständniserklärung (An-
hang III) gekoppelt. Die Probandenaufklärung beschreibt den V ersuchsverlauf und klärt den
Vpn darüber auf, w elche Messungen durchgeführt w erden. Es wird zudem explizit darauf
hingewiesen, dass der V ersuch B ilder ent hält, di e m öglicherweise al s stark ekelerre-
gend/angstauslösend empfunden werden könnten. In der Einverständniserklärung willigt die
Vp in die Teilnahme am Versuch ein. Die Erklärung besagt zudem, dass die Vp jederzeit die
Möglichkeit hat , vom V ersuch, auch ohne A ngabe v on G ründen, z urückzutreten. D er V p
wurde garantiert, dass die gewonnenen Daten nur zu wissenschaftlichen Zwecken und unter
höchster Vertraulichkeit und Verschwiegenheit anonymisiert genutzt werden. Dieser Nutzung
stimmte die jeweilige Vp durch eine Unterschrift zu.
3 Hinweis: Die Untersuchung wurde in Kooperation mit dem Projekt von Sylvia Dudek durchgeführt,
die s ich m it e iner äh nlichen F ragestellung beschäftigte ( Dudek ( 2010)). Die Kooperation b ezieht
sich auf die Versuchsplanung und –durchführung (paralleler Methodenteil).
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
12
2.2.2 Messung emotionaler Erregung
Herzfrequenz. Die Erfassung der Herzfrequenz erfolgte mit der Pulsuhr Polar RS800CX der
Firma P olar E lectro O y (Kempele, Fi nnland). D ie P ulsuhr bes teht aus einem B rustgurt mit
zwei Textil-Elektroden (Polyamid) und einer Sendeeinheit, die EKG-genau die Herzfrequenz
misst und an den E mpfänger übermittelt. Hierbei werden die R-Impulse erfasst, die über die
Haut abg egeben w erden. U m den H autwiderstand g ering z u hal ten w urde her kömmliches
Ultraschallgel verwendet. Die Messgenauigkeit des Systems beträgt +/- 1%.
SAM. Die Messung der bewussten momentanen em otionalen B efindlichkeit de r V pn v or,
während und nach dem Absolvieren des Versuchs erfolgt anhand des SAM (Bradley & Lang,
1994): Dieser Fragebogen ermöglicht die nonverbale Erfassung des subjektiven Gefühlszu-
stands auf den D imensionen Arousal, Valenz und Dominanz, die Dominanzskala f indet je-
doch im konkreten Versuch jedoch keine Verwendung. Die Arousal- und Valenz-Skala ent-
hält jeweils nach Likert angeordnete Manikins (s. Abb. 1), die schematisch den emotionalen
Zustand symbolisieren. D ie Probanden f üllen vor und z wischen den V ersuchsblöcken (s.
Abb. 5) eine Paper-and-Pencil-Version des SAM aus. a
b
Abb. 1: SAM-Skala in der 9-Punkte-Likert-Form (Bradley & Lang, 1994). a) Arousal (links: keine Erre-
gung, rechts: starke Erregung) und b) Valenz (links: stark negativ, rechts: stark positiv)
2.2.3 Stimuli
Die Stimuli entstammen dem IAPS (Lang et al., 2005). Die Auswahl erfolgt in zwei Schritten
per Augenschein und über eine Normierung der Bilder in einer Online-Pilotstudie. Ziel dieses
sequentiellen Vorgehens bei der S timuliauswahl war es, 30 Bilder ( 10 pr o Kategorie Ekel,
Furcht und Neutral) auszuwählen.
Augenschein. Per Augenschein wurde gewährleistet, dass die Bilder inhaltlich für die jeweili-
ge Stimulusqualität relevant sind: Ekelstimuli sollten primär Szenen zeigen, die Ansteckung,
mangelnde Hygiene und mangelnde Sauberkeit darstellen. Furchtstimuli hingegen symboli-
sieren i n er ster Li nie g efahrvolle S timuli, di e i n nat ürlicher U mgebung ei ne F lucht- bzw.
Kampfreaktion hervorrufen würden (Cisler et al., 2009). Neutrale Stimuli sollen keinerlei emo-
tionale Reaktionen auslösen. Um Stör- bzw. Drittvariablen von vorneherein auszuschließen,
sollten die Bilder der drei unterschiedlichen emotionalen Qualitäten gleichermaßen eine Rei-
he von Bedingungen erfüllen: Sie müssen allesamt (i) Menschen enthalten; Colden, Bruder
und Manstead (2008) ko nnten z eigen, dass Bilder m it M enschen i m B ereich m it hohe m
Arousal und hoher Valenz (positiv) bzw. hohem Arousal und geringer Valenz (negativ) über-
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
13
repräsentiert sind gegenüber Bildern ohne Menschen (Gegenstände etc.), die insbesondere
im Bereich niedrigen Arousals und mittlerer Valenz (neutral) überzufällig häufig auftreten.
Daher ist es ratsam, diese Variable (Mensch/kein Mensch) konstant zu halten. Da Bilder mit
Menschen insbesondere für hohes Arousal und neg ative Valenz (Furcht und Ekel) eine be-
deutsame Rolle spielen, wurden für die vorgehende Untersuchung nur Bilder mit Menschen
verwendet. (ii) Weiterhin ist wichtig, dass die Bilder sich in ihrer Komplexität ähneln und (iii)
sprachlich prägnant und fassbar sind. Anhand dieser Kriterien wurden insgesamt 83 Stimuli
(neutral: 35, Ekel: 26, Furcht: 22) per Augenschein ausgewählt. Anhand der Normierung von
Lang und Kollegen (2005) wurden die per Augenschein ausgewählten Stimuli zunächst auf
Valenz und A rousal untersucht: für Ekel und F urcht sollte ei n r elativ hohes Arousal, eine
geringe Valenz, für die neutrale Gruppe niedriges bis mittleres Arousal und mittlere Valenz
vorliegen. Zusätzlich erfolgte ein Abgleich mit den Resultaten der Normierung von (Libkuman
et al ., 2007) , di e Werte f ür Ekel, Fu rcht enthält. Li bkuman l ieß par allel h ierzu di e die
Unterscheidbarkeit, Einprägsamkeit und den Aussagegehalt der Bilder bewerten, was insbe-
sondere für (Arbeits-)Gedächtnisprozesse von Bedeutung ist. Die statistische Auswertung
der per A ugenschein a usgewählten Bilder er folgte m it de m S tatistikprogramm P redictive
Analytic Software (PASW, SPSS Inc., Chicago, IL, USA). Die Analyse auf
Mittelwertsunterschiede mittels einfaktorieller Varianzanalyse (ANOVA) ergab signifikante
Unterschiede über al le dr ei B löcke bei al len si eben D imensionen (s. A bb. 2) . Post-Hoc-T-
Tests (Bonferroni-Korrektur, s. A-1) zeigten, dass sich insbesondere der Neutralblock in den
Dimensionen „Valenz“, „Arousal“, „Ekel“ und „Furcht“ von Bildern des Ekel- respektive
Furchtblocks abhebt. Bei „Furcht“ unterscheiden sich zudem Ekel- und Furchtblockstimuli
überzufällig häufig voneinander. Problematisch sind prima vista die signifikanten Unterschie-
de i m H inblick auf U nterscheidbarkeit, E inprägsamkeit und A ussagegehalt (s. A bb. 2 ), die
zunächst w ie Störvariablen wirken. Andererseits ist zu bedenken, dass ein P arallelisieren
neutraler und E kel-/ Furchtstimuli auf den D imensionen Unterscheidbarkeit, E inprägsamkeit
und Bedeutungsgehalt nahezu unmöglich sein dürfte. Der Schlüssel zur Wirkung emotionaler
Stimuli (Furcht-/ Ekelblock) ist Salienz – diese Stimuli haben naturgemäß eine hohe ökologi-
sche Validität für das Individuum und müssen sich daher zwangsläufig im Bezug auf die Va-
riablen U nterscheidbarkeit, E inprägsamkeit und B edeutungsgehalt von neut ralen, weniger
salienten Stimuli unterscheiden.
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
14
Abb. 2: Statistische Auswahl: Mittelwerte der Normierungen von (¹) Lang und Kollegen (2005) sowie
(²) Libkuman und Kollegen (2007); für per Augenschein ausgewählte Stimuli, unterteilt für die 3 Blöcke
(+/- Standardfehler des Mittelwerts (SEM)). Genaue Werte, sowie eine Liste der Stimuli s. Anhang (A-
1 und A-3).
Online-Pilotstudie. In einer Online-Pilotstudie wurden die zuvor ausgesuchten Bilder vorab in
den K ategorien (i) Arousal, (ii) Valenz, ( iii) Komplexität, (iv) Einprägsamkeit und ( v)
Beschreibbarkeit von Vpn bewertet. Die B ewertung der Stimuli erfolgte in r andomisierter
Reihenfolge für jede Dimension auf einer 9-Punkt-Likert-Skala (ähnlich wie Abb. 1). Der ent-
sprechende Fragebogen wurde mit dem Unipark Enterprise Feedback Suite Survey (Global-
park AG, Köln, Deutschland) editiert.
An der Online-Pilotstudie beteiligten sich insgesamt 48 Personen. Die Quote der Teilnehmer,
die alle 83 Stimuli beurteilt hat liegt aber mit 45,8 % (insgesamt 22 Personen) weit hinter den
Erwartungen. A ls Grund f ür di e hohe A bbrecherquote m uss wohl di e Monotonie und di e
schockierende Wirkung der S timuli angesehen werden. Durch die Randomisierung der B il-
der, die somit für jede einzelne Vp eine individuelle, zufallsabhängige Reihenfolge der Stimuli
sicherstellte, gelang es aber, dass jeder Stimulus im Schnitt von 26 (Minimum 23, Maximum
29) Personen auf den fünf Dimensionen beurteilt wurde.
Die Stimuli der einzelnen Kategorien wurden einer explorativen Datenanalyse mittels PASW
unterzogen. Ausreißer-Stimuli wurden entfernt. Mittels mehrdimensionaler Scatter-Plots wur-
de versucht, die Stimuli so auszuwählen, dass sie sich möglichst nur hinsichtlich der für ihre
emotionale Qualität bedeutsamen Dimensionen (Arousal und V alenz, s. Abb. 3) unterschei-
den. Die Unterschiede zwischen den Gruppen waren auf allen Skalen bedeutsam (detaillierte
Ergebnisse und weiteres Material zur Online-Pilotstudie s. Ergänzendes Material (CD-Rom).
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Arousal¹ Valenz¹ Ekel¹ Angst² Unterscheid- barkeit²
Einpräg- samkeit²
Aussage- gehalt²
SAM
-Bew
ertu
ng
Dimensionen
Ekel Furcht neutral
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
15
Abb. 3: Ergebnisse der Pilotstudie (Stimuli in den Clustern ihrer emotionalen Qualität, Mittelwerte der
auf der 9-Punkte-SAM-Skala, +/- SEM). Genaue Werte, sowie eine Liste der Stimuli s. Anhang (A-2
und A-3).
Waren nach der Ausreißeranalyse in den einzelnen emotionalen Kategorien noch mehr als
zehn S timuli übr ig ( geforderte A nzahl, s. D urchführung) so w urde v ersucht, di e S timuli so
auszuwählen, dass eine möglichst gute Unterscheidbarkeit gewährleistet war und g leichzei-
tig eine Vielzahl unterschiedlicher Stimuli in das finale Stimuliset gelangen konnte. Die Liste
mit den Stimuli / deren Abbildung, die in den folgenden Versuchskontext gelangten, finden
beim ergänzenden Material (CD-Rom).
2.3 Durchführung
2.3.1 Pre-Screening
Der Versuch wird in einem Raum der Fakultät für Psychologie der Ruhr-Universität Bochum
durchgeführt. Um einen Einfluss möglicher zirkadianer Rhythmen auf die Messung der phy-
siologischen Marker (Ana & Sánchez-Turet, 1996, Hot, Naveteur, Leconte, & Sequeira,
1999) bzw. die Emotionsverarbeitung ( Egloff, Tausch, Kohlmann, & K rohne, 1995 ) zu ve r-
meiden, ist der Zeitraum der Messung auf 12 bis 16 Uhr begrenzt. Durch die Kooperation mit
dem Forschungsprojekt von Dudek (2010) gab es zwei Versuchsleiter, welche auf die Vpn
randomisiert wurden. Nach der Begrüßung durch die Versuchsleiter erfolgt das Ausfüllen des
Pre-Screening-Bogens, die Vpn l iest di e P robandenaufklärung und unterzeichnet anschlie-
ßend die Einverständniserklärung.
2.3.2 Emotionales n-back Paradigma
Die n-Back-Aufgabe wurde an einem Standard-Computerbildschirm durchgeführt. Das ENBP
umfasste die obengenannten IAPS-Bilder als Ziel- und Distraktorstimuli. Über einen Hinweis
am Bildschirm er folgte eine Erklärung des Paradigmas. Im konkreten Versuch handelt es
sich um eine 2-back-Aufgabe (n-back-Aufgabe mit Faktor 2), d. h. die Vp ist angehalten zu
reagieren, wenn der momentan angezeigte Stimulus dem vor zwei Durchgängen gezeigten
Stimulus entspricht (s. Beispiel in Abb. 2). Um der Vp den Versuch nahezubringen, erfolgt
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Arousal Valenz Komplexität Wiederer- kennungswert
Titel- schwierigkeit
SAM
-Bew
ertu
ng
Dimensionen
Ekel Furcht neutral
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
16
ein Probedurchgang mit Zahlen. Anschließend startet der Versuch. Der Versuchsleiter sitzt
hierbei hinter einem Sichtschutz, sodass die Vp während der Erledigung der Aufgaben sich
nicht durch den Versuchsleiter kontrolliert oder gestört fühlt.
Der Versuch war im Blockdesign (s. Abb. 5) angelegt und bestand aus drei verschiedenen
Blöcken: (i) emotionaler Block, Thema Furcht, (ii) emotionaler Block, Thema Ekel, (iii) neutra-
ler Block (Kontrollbedingung). Den Vpn werden insgesamt sechs Blöcke (je zwei Ekel-, zwei
Furcht- und zwei neutrale Blöcke, s. Abb. 4) präsentiert. Die Reihenfolge der Blöcke wurde
randomisiert. Insgesamt gab es drei unterschiedliche Sequenzen (s. Abb. 6).
Abb. 4: Verlauf der 2-back-Aufgabe mit Beispiel eines Zielreizes (Alle Stimuli sind Beispielstimuli und
aus Copyright-Gründen nicht aus dem IAPS)
Jeder B lock ent hielt insgesamt z ehn unt erschiedliche B ilder der ent sprechenden
Stimulusqualität. Die se wurden pro Block r andomisiert 24-mal für 500 m s gezeigt werden.
Das Inter-Stimulus-Intervall (schwarzer Bildschirm mit Fixationskreuz) betrug dabei 1500 ms
(der Verlauf der Aufgabe ist in Abb. 4) dargestellt). Von 24 B ildern eines jeden Blockes wa-
ren drei Bilder Vorlauf und 7 Bilder 2-back-Zielreize (d. h. die Bilder entsprechen jeweils dem
vorletzten Bild). Die Reaktion der Vp wurde durch Tastendruck registriert. Beim Zielreiz war
die Vp angehalten die Pfeil-nach-unten-Taste zu drücken (Ja-Reaktion, s. Abb. 4), wenn kein
Zielreiz vorlag ist die korrekte Reaktion der Tastendruck auf die Pfeil-nach-links-Taste (Nein-
Reaktion, s. Abb. 4). Die Präsentation der Bilder sowie die Aufzeichnung der Versuchsdaten
erfolgte mit dem Programm MATLAB (MathWorks Inc., Natick, MA, USA). Die Software maß
dabei die Reaktionszeit (Latenz bis zum Tastendruck) sowie die Anzahl korrekter, falscher
oder ausgelassener Reaktion der Vpn. Es erfolgte ein Ausschluss von Vpn, die im Übungs-
block weniger als 70% der Zielreize identifizieren konnten, da hier nicht mehr sichergestellt
ist, dass diese Vpn die Aufgabe richtig verstanden haben bzw. die Motivation zum Absolvie-
ren der Aufgabe besaßen.
2.3.3 Messung der Herzfrequenz
Die Probanden legten noch vor der ersten Aufgabe den Brustgurt der Pulsuhr an. Die Einheit
der g emessenen Herzfrequenz i st Schläge pr o Minute ( BPM, beats per m inute). Die Mes-
sung während der Versuchsblöcke erfolgte kontinuierlich (alle 5 Sekunden) durch den Ver-
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
17
suchsleiter, der die Herzfrequenzwerte zu den einzelnen Messzeitpunkten in ein Messproto-
koll übertrug.
Während des Übungsblocks wurde zunächst eine Baseline erfasst (s. Abb. 3), da die alleini-
ge Erledigung von Aufgaben (behaviorale / kognitive Aktivierung sowie Aufregung) physiolo-
gische M arker de r e motionalen E rregung erhöhen kann ( VaezMousavi, B arry, & R ushby,
2007; Johnston, Anastasiades, & Wood, 1990). Die Autoren empfehlen eine Trennung zwi-
schen der au fgabenabhängigen Aktivierung (task-dependent ar ousal) und der emotionalen
Erregung (arousal). Im konkreten Versuch konnte nicht ausgeschlossen werden, dass allein
durch die Erledigung der Aufgabe eine aufgabenabhängige Aktivierung ausgelöst wurde.
2.3.4 Debriefing
Nach Durchführung des Versuchs (s. Abb. 3) wird die Vp über den Sinn des Versuches und
dessen Hintergründe aufgeklärt. Die Vp kann hier Probleme, Anregungen und offenen Fra-
gen vorbringen. Das abschließende Gespräch soll auch dazu dienen, mögliche gefühlsmäßi-
ge Beeinträchtigungen und Schocks, die durch die Stimuli ausgelöst hätten werden könnten,
festzustellen. B ei s tarken S törungen wäre dann auf di e M öglichkeit ei ner psy chologischen
Betreuung verwiesen worden. Wenn die Vpn den gesamten Versuch absolviert hatten, wur-
de ihnen auf W unsch eine Versuchspersonenstunde g utgeschrieben. Die D auer des Ver-
suchs betrug insgesamt von Pre-Screening-Bogen bis Debriefing ca. 30-40 Minuten.
Abb. 5: Zusammenfassung des ENBP-Versuchsablaufs (Die Breite der Felder auf der Verlaufsachse
entspricht nicht maßstabsgetreu der Dauer ihrer Durchführung).
2.5 Datenanalyse / Statistik
Die Auswertung der Daten er folgte mit dem Statistikprogramm PASW. Univariate Statistik.
Für den V ergleich der Versuchsblöcke auf di e Leistung der A rbeitsgedächtnisaufgabe und
die V eränderung der H erzfrequenz w urden V arianzanalysen (ANOVA) v erglichen. Da di e
SAM-Daten lediglich Ordinalskalenniveau aufwiesen, wurden für diese Daten
nonparametrische Tests angewendet ( Friedmann-Test, Wilcoxon-Test, Mann-Whitney-Test,
Kruskal-Wallis-Test). Eine Übersicht über die Faktoren und i hren Abstufungen findet sich in
Abbildung 6. Für I nner- und Zw ischensubjekteffekte w erden die entsprechenden I nterakti-
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
18
onseffekte zusätzlich berechnet. Für die ANOVA-Modelle m it Messwiederholung wurde bei
Verletzung der Voraussetzung der Sphärizität eine Korrektur nach Greenhouse und Geisser
vorgenommen. B ei P ost-hoc-Tests der I nner- und I ntersubjekteffekte w urde das
Signifikanzniveau nach Bonferroni korrigiert.
Zur Quantifizierung signifikanter Effekte wurde der Bravais-Pearson-Korrelationskoeffizient r
herangezogen. B ei dess en I nterpretation w ird di e I ndikation v on Cohen (1977) verwendet
wonach r=,10 auf einen kleinen, r=,30 auf einen mittleren und r=,50 auf einen starken Effekt
hinweisen.
Multivariate Statistik. Um Zusa mmenhänge z wischen den I ndikatoren (Leistung i n der Ar-
beitsgedächtnisaufgabe, H erzfrequenz und S AM) zu q uantifizieren, wurden bivariate Pear-
son-Korrelationen ( für A rbeitsgedächtnisaufgabe x Herzfrequenz) bzw . S pearman-
Rangkorrelationen (Rho (ρ), für SAM x Arbeitsgedächtnisaufgabe und SAM x Herzfrequenz)
berechnet.
Abb. 6: Überblick über die verschiedenen Inner- und Zwischensubjektfaktoren für die statistische Da-
tenanalyse im allgemeinen linearen Modell.
3. Ergebnisse
3.1 Leistung in der Arbeitsgedächtnisaufgabe Anzahl korrekter Reaktionen im ENBP. Die Anzahl korrekter Reaktionen im ENBP unter-
scheidet sich signifikant zwischen den emotionalen Blöcken (F(2, 40)=6,071, p<,005, r=.363,
s. Abb. 7a). Für Post-hoc T-Tests (α=,017) für verbundene Stichproben wurden Mittelwerte
über di e bei den D urchgänge für jede e motionale Q ualität ber echnet un d dann v erglichen.
Hierbei wurden die Unterschiede zwischen neutralen und Ekel-Stimuli (T(31)=2,980, p<,006,
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
19
r=,472) so wie zwischen neut ralen und Fur cht-Stimuli ( T(31)=3,089, p<,004, r=,485). Zw i-
schen den bei den emotionalen B löcken konnten keine Unterschiede herausgearbeitet wer-
den (T(31)=,165, p<,870, r=,001).
Reaktionszeiten. Die Latenzzeiten über alle (korrekten und falschen) Reaktionen sowie über
die jeweils korrekten und falschen Reaktionen wurden verglichen. Hinweise auf unterschied-
lich l ange R eaktionszeiten zw ischen den em otionalen Q ualitäten konnten ni cht g efunden
werden (p>,05). Über die zwei Durchgänge zeigte sich jedoch, dass im zweiten Durchgang
(unabhängig von der emotionalen Qualität) deutlich schnellere Reaktionszeiten vorzufinden
waren ( F(1, 40)=4,690 p<,043, r=.324, s . Abb., 7b). Interaktionseffekte auch m it den oben
beschriebenen Intersubjekteffekten ergaben keine überzufälligen Unterschiede (p>,05).
a b
Abb. 7: Durchschnittliche Leistungen in den ENBP-Block für unterschiedliche emotionale Qualitäten,
1. / 2. Durchgang (+/- SEM), a) Anzahl korrekter Reaktionen, b) Reaktionszeit (korrekte und falsche
Antworten.
Zusammenhang A nzahl korrekter Reaktionen und R eaktionszeiten. Um Zusa mmenhänge
zwischen den zw ei oben genannten Maßen der Arbeitsgedächtnisleistung herzustellen wur-
den bi variate K orrelationen ber echnet. D ie E rgebnisse z eigen ei nen sy stematischen Z u-
sammenhang an – für die emotionalen Blöcke k orrelieren di e Lei stungen posi tiv (längere
Reaktionszeit bei mehr richtigen Antworten).
Übungs-block
1. Durchgang 2. Durchgang Ekel Furcht neutral Ekel Furcht neutral
r=,100 r=,470 r=,373 r=,238 r=,502 r=,592 r=,249 p<,581 p<,007 p<,036 p<,183 p<,003 p<,000 p<,162 N=33 N=32 N=32 N=33 N=33 N=33 N=33
Tab. 2: Korrelationen zwischen Anzahl korrekter Reaktionen und Reaktionszeit für die unterschiedli-
chen ENBP-Blöcke und den Übungsblock
3.2 Herzfrequenz
3.2.1 Mittelwerte
Innersubjekteffekte. In e iner 2 ( Durchgangsfaktor) x 3 ( emotionale Q ualität) x 6 ( Messzeit-
punkte) A NOVA w urden di e H erzfrequenzmittelwerte verglichen. Der D urchgangsfaktor
81,1 83,6 86,3 85,4 84,0
90,5
75%
80%
85%
90%
95%
100%
Ekel Furcht neutral
korr
ekte
Rea
ktio
nen
Emotionale Qualitäten
682 648 652 612 632 628
500
550
600
650
700
750
Ekel Furcht neutral
Rea
ktio
nsze
it (m
sec)
Emotionale Qualitäten
Durchgang 1 Durchgang 2
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
20
(Vergleich zwischen dem 1. und 2. Durchgang aller emotionalen Qualitäten) zeigte keine
signifikanten Unterschiede (p>,05). Die Unterschiede zwischen den drei emotionalen Qualitä-
ten verfehlten das Signifikanzniveau knapp (F(2, 64) =2,527, p<,088).
a b
Abb. 8: Mittelwerte der Herzfrequenzen zu den einzelnen Messzeitpunkten für die unterschiedlichen
emotionalen Qualitäten (a) 1. Durchgang, b) 2. Durchgang, +/- SEM).
Die U nterschiede zwischen den M esszeitpunkten hi ngegen waren hochsignifikant F(2,774,
80,444) =29,898, p<,000, r=,939, korrigiert nach Greenhouse-Geisser, s. Abb. 8a und 8b).
Fünf Post-hoc-Tests mit Bonferroni-Korrektur (Signifikanzniveau von α=.01) ermittelten Un-
terschiede zwischen den zwei benachbarten Messzeitpunkten und zeigten signifikante Effek-
te zwischen dem 1. und 2. Messzeitpunkt (T(33)=3,820, p<,001, r=,560) und dem 2. und 3 .
Messzeitpunkt ( T(33)=4,938, p<,000, r=,652). D ie D ifferenzen zw ischen den drei weiteren
benachbarten Messzeitpunkten (3. und 4., 4. und 5., 5. und 6.) waren nicht signifikant. Inter-
aktionen zwischen Durchgangsfaktor, unterschiedlichen emotionalen Qualitäten, Messzeit-
punkten, ergaben keine nennenswerten Effekte (p>,05).
Um Effekte für das Betrachten der Bilder im Vergleich zu Symbolen zu untersuchen, wurde
die Herzfrequenz der Übungsaufgabe mit Mittelwerten über alle ENBP-Blöcke verglichen.
Die A NOVA zeigte keine E ffekte zw ischen E NBP- und Ü bungsblock für di e H erzfrequenz
(p>,05). Es konnten aber wiederholt Effekte zwischen den einzelnen Messzeitpunkten fest-
gestellt w erden (F(2,854, 54, 235)=10,180, p<.000, r=,698, k orrigiert nach Greenhouse-
Geisser).
Zwischensubjekteffekte. Die beiden Hauptzwischensubjekteffekte Geschlecht, Sequenz und
Versuchsleiter zeugten von keinen Überzufälligkeiten, ebenso wenig wie deren Interaktionen
mit den oben genannten Innersubjektfaktoren (p>,05).
3.2.2 Veränderung der Herzfrequenz
Standardabweichung. Zur Untersuchung der Variabilität der Herzfrequenz erfolgte zunächst
ein V ergleich der S D. Für di e em otionalen Q ualitäten der E NBP-Blöcke z eigten si ch z u-
75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
00:00 00:10 00:20 00:30 00:40 00:50
Her
zfre
quen
z (B
PM)
Messzeitpunkte (min:s)
75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
00:00 00:10 00:20 00:30 00:40 00:50
Her
zfre
quen
z (B
PM)
Messzeitpunkte (min:s)
Ekel Furcht neutral
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
21
nächst keine Unterschiede. Lediglich der Vergleich des ersten Durchgangs über alle Blöcke
(M=3,493, SD=1,883) m it dem zweitem Durchgang über al le B löcke ( M=3,054, SD=1,665)
zeigte, dass im zweiten Durchgang generell eine geringere Variabilität der Herzfrequenz vor-
lag (F(1, 32 ) = 4,877, p<,034, r=.377) als im er sten D urchgang. Interaktionen zwischen
Durchgang und em otionaler Q ualität e rgaben keine st atistisch bedeutsamen Unterschiede,
ebenso die Zwischensubjektfaktoren und deren Interaktionen (p>,05).
Durchschnittliche Veränderungsrate zwischen den Messzeitpunkten. Um die konkrete Rich-
tung der Veränderung (Anstieg bzw. Absinken) zu quantifizieren wurde die mittlere Differenz
der Herzfrequenz (MDHF) berechnet. Dies geschah durch die Aufsummierung der Differenzen
zwischen jeweils zwei benachbarten Messzeitpunkten entsprechend folgender Formel:
∑=
−−−
=n
iii HFHF
nMD
21HF )(
11
Die MDHF erlaubt es quantitative Aussagen über die Größe der Ab-/ Zunahme und qualitative
Aussagen ob es sich um eine Zu- oder Abnahme im Verlauf des Blocks handelt. Eine ähnli-
che Formel wurde auch von der Task Force of the European Society of Cardiology and The
North American Society of Pacing and Electrophysiology (1996) vorgeschlagen.
Abb. 9: Mittlere Differenz der Herzfrequenz (MDHF) über die drei verschiedenen emotionalen Qualitä-
ten der ENBP-Blöcke (+/- SEM)
Über jeden der sechs Versuchsblöcke wurde dieses Maß berechnet und in einer ANOVA mit
Messwiederholungen untersucht (2 (Durchgang) x 3 (emotionale Qualität)). Für die emotio-
nale Q ualität k onnten ein si gnifikanter Effekt ge funden w erden ( F(2, 64) =3,584, p<,033,
r=,231). Post-hoc-Tests für die drei Vergleiche mit Bonferroni-Korrektur (α=,017) der emotio-
nalen Qualitäten ergaben signifikante, mittlere Effekte für den Vergleich zwischen Ekel und
Furcht (T(32)=2,844, p<,008, r=,449). I n der Ekelbedingung fiel die Herzfrequenz während
der Bearbeitung der Bilder deutlicher (M=-1,058, SD=,727) als in der Furchtbedingung (M=
-,567, SD=,909), die anderen Vergleiche ergaben keine signifikanten Effekte (p>,017).
-1,5
-1
-0,5
0
Ekel Furcht neutral
MD
HF
(BPM
)
Emotionale Qualität
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
22
3.3 SAM
3.3.1 Arousal
Innersubjekteffekte. Der Test für Innersubjekteffekte ergab signifikante Unterschiede für den
Faktor emotionale Qualität, sowohl bei Betrachtung des 1. Durchgangs (χ²(2)=28,149,
p<,000) als auch des 2. Durchgangs (χ²(2)=9,183, p<,010). Für beide Durchgänge wurden
Post-hoc-Wilcoxon-Tests mit Bonferroni-Korrektur berechnet (Signifikanzniveau α=,017). Im
ersten Durchgang zeigte sich eine k lare Abgrenzung der neutralen Gruppe von den beiden
emotionalen Bedingungen (Furcht und E kel): Für den V ergleich von Neutral und E kel (Z=-
4,334, p<,000) und den Vergleich von Neutral und Furcht (Z=-3,505, p<,000) wurden signifi-
kante Ergebnisse gefunden. Neutrale und Fu rcht-Blöcke unterscheiden si ch aber ni cht au f
dem geforderten Signifikanzniveau (p>,017). Das gleiche B ild ergibt si ch für den 2 . Durch-
gang (Vergleich von Furcht und Ekel: Z=-,973, p>.017; Vergleich von Neutral und Ekel: Z=-
2,884, p<.004; Vergleich von Neutral und Fur cht: Z=-,973, p<.015). In beiden Durchgängen
war der SAM-Arousal-Wert nach dem neut ralen Versuchsblock geringer als in den Furcht-
respektive E kel-Blöcken (s. Tab. 3). Zwischensubjekteffekte ( Geschlecht, V ersuchsleiter,
Sequenz, Durchgang) ergaben keine signifikanten Unterschiede, weder einzeln noch in In-
teraktionen (p>,05).
Emotionale Qualität
Arousal SAM (Durchgang 1) Arousal SAM (Durchgang 2) Mittelwert SD Mittelwert SD
Ekel 4,65 1,790 4,44 1,761 Furcht 4,38 1,577 4,29 1,624 Neutral 3,65 1,433 3,79 1,473
Tab. 3: Mittelwerte und Standardabweichungen für die Arousal-Werte des SAM im Vergleich zwischen
den drei emotionalen Qualitäten (Neutral, Furcht und Ekel).
3.3.2 Valenz
Innersubjekteffekte. Bezogen auf die Unterscheidung zwischen den emotionalen Qualitäten
der B löcke z eigte si ch wiederum ei n si gnifikanter U nterschied bei m er sten D urchgang
(χ²(2)=16,447, p<,000) sowie beim zweiten Durchgang (χ²(2)=9,270, p<,010). Die Post-hoc-
Wilcoxon-Tests mit Bonferroni-Korrektur ( Signifikanzniveau α=,017) z eigten sy stematische
Unterschiede zwischen der Ekel- und Neutral-Bedingung (Z=-3,100, p<,002) sowie der Ekel-
und der Fur cht-Bedingung ( Z=-2,398, p<,016). Zwischen der Fur cht- und E kelbedingung
konnte k ein U nterschied i m R ahmen des korrigierten S ignifikanzniveaus g efunden werden
(Z=-2,100, p>,017). Die E inschätzungen de r ei genen e motionalen B efindlichkeit au f d em
Valenzniveau waren in den emotionalen Bedingungen (Furcht und Ekel) überzufällig häufiger
negativ als in der neutralen Bedingung (s. Tab. 4). Zwischensubjekteffekte (Geschlecht, Ver-
suchsleiter, Sequenz, Durchgang) ergaben keine signifikanten Unterschiede, weder einzeln
noch in Interaktionen (p>,05).
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
23
Emotionale Qualität
Valenz SAM (Durchgang 1) Valenz SAM (Durchgang 2) Mittelwert SD Mittelwert SD
Ekel 5,03 2,067 4,91 2,050 Furcht 5,44 1,655 5,26 1,620 Neutral 5,91 1,443 5,53 1,522
Tab. 4: Mittelwerte und Standardabweichungen für die Valenz-Werte des SAM im Vergleich zwischen
den drei emotionalen Qualitäten (Neutral, Furcht und Ekel).
3.4 Arbeitsgedächtnisleistung, Herzfrequenz und SAM (multivariat) Die unt er 2 .5 beschriebenen K orrelationsanalysen ( Rangkorrelation für SAM x A rbeitsge-
dächtnisleistung, SAM x Herzfrequenz; bivariate Korrelation für Arbeitsgedächtnis x Herzfre-
quenz) erbrachte keine signifikanten Effekte (p>,05). Regressionsanalysen, die durch SAM
und H erzfrequenzmaße Zusammenhänge mit Leistungen i n der Arbeitsgedächtnisaufgabe
untersuchten zeigten ebenfalls keine Effekte.
4 Diskussion
4.1 Arbeitsgedächtnisleistung Die Ergebnisse der Leistung in der Arbeitsgedächtnisaufgabe widersprechen zunächst den
Erwartungen und der eingangs aufgestellten Hypothese – in den negativ valenten Bedingun-
gen (Furcht und Ekel) ist die Arbeitsgedächtnisleistung schlechter als in der neutralen Bedin-
gung und ni cht besser. Dies gilt aber nur für den Anteil korrekter Reaktionen, der bei den
neutralen B ildern r elativ gesehen besse r i st. Für di e S chnelligkeit de r kognitiven V erarbei-
tung zeigen sich keine Effekte. Der Hypothese entsprechend ist die Leistung durch die nega-
tiven Stimuli in der Arbeitsgedächtnisaufgabe somit nicht schlechter als in der neutralen Be-
dingung. S ie i st – entgegen der gerichteten Hypothese – aber auch ni cht besse r, was ein
eindeutigerer Beweis für die emotionale Wirkung in der Arbeitsgedächtnisaufgabe gewesen
wäre. Die Ergebnisse legen nahe, dass die negative Valenz den entgegengesetzten Effekt
ausgelöst hat. Scheinbar überwiegt die emotionale Wirkung der Bilder als Distraktor. Die
Tatsache dass die Reaktionszeit keine Effekte hervorbrachte spricht dafür, dass die Verar-
beitungsgeschwindigkeit dur ch di e negativen Bilder nicht beeinträchtigt w urde. Die Beein-
trächtigung scheint sich somit auf die Akkuratesse der Reaktionen auszuwirken. Die nur in
den em otionalen E NBP-Blöcken v orliegende korrelative B eziehung zw ischen den bei den
Erfolgsmaßen spricht dafür, dass es für die Emotionsverarbeitung einen Shift zwischen Prä-
zision und Verarbeitungsgeschwindigkeit gibt. Dieses Ergebnis lässt sich mit der der Proces-
sing Efficiency Theory (Eysenck & Calvo, 1992) und daraus entwickelten Attentional Control
Theory (Eysenck, Derakshan, Santos, & Calvo, 2007) verknüpfen. Die Theorie postuliert die
eben beschriebenen Domänen Prozesseffizienz (processing efficiency, hier: Anzahl korrek-
ter A ntworten im E NBP) und Lei stungseffektivität ( performance e ffectiveness, hi er: R eakti-
onszeit). Die Autoren testeten die Annahmen unter der Bedingung negativer Emotionen für
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
24
das Arbeitsgedächtnis und fanden heraus, dass Emotionen insbesondere die Prozesseffizi-
enz deutlicher als die Leistungseffektivität beeinflussen (Derakshan & Eysenck, 2010). Ver-
mutlich war di e H ypothese über den E influsses emotionaler S timuli au f Arbeitsgedächtnis-
leistungen zu global gefasst und muss modifiziert werden: In der Arbeitsgedächtnisaufgabe
erlauben Emotionen eine deutliche Besserung bezogen auf die Reaktionszeit und V erarbei-
tungsgeschwindigkeit. Der negative Effekt auf die Exaktheit ist vermutlich so stark, dass er
selbst wenn die Stimuli zu Zielreizen werden die kognitive Kapazität stark beansprucht. Die-
se Annahme ist auch „phylogenetisch logisch“: Eine unverändert stabile Leistungseffektivität
bei emotionalen Stimuli, die eventuell lebensbedrohlich sein könnte würde somit eine spon-
tane und sch nelle Handlungsbereitschaft aufrecht erhalten, lediglich die Präzision (die beim
Kampf und Fluchtverhalten aber keine Rolle spielt) würde unter der emotionalen Belastung
leiden.
4.2 Herzfrequenz Bezogen auf die Herzfrequenz konnte die Hypothese nicht eindeutig bestätigt werden. So ist
sowohl in den Fur cht- und Ekel-Blöcken ein Absinken der Herzfrequenz zu verzeichnen als
auch in den neutralen B löcken. Das Verlaufsmuster i st zudem mit dem Übungsblock iden-
tisch. Für den Verlauf der Herzfrequenz konnte lediglich für Ekel ein Effekt gemäß der Hypo-
these herausgearbeitet werden, ein deutlicheres Sinken für die Herzfrequenz konnte anhand
einer B etrachtung de r MDHF während der B earbeitung des ENBP mit E kelbildern al s mit
Furchtbildern. Letztendlich ist die MDHF aber in allen drei ENBP-Blöcken negativ. Vermutlich
überlagert eine aufgabenspezifische Verringerung der Herzfrequenz (z. B. durch eine Orien-
tierungsreaktion auf die Erledigung der Aufgabe). Für die emotionale Bedeutung der Stimuli
kann ausgehend von der Herzfrequenz jedenfalls nur bedingt eine klare Aussage getroffen
werden. Es bleibt of fen, ob di eses Ergebnis Folge ei ner m angelhaften Induktion der g e-
wünschten Emotion durch die (sorgfältig) ausgewählten Bilder ist, oder der nicht messfehler-
freien Messung der Herzfrequenz ist.
4.2.1 Messreliabilität
Zunächst wäre über eine ex aktere M essung de r H erzfrequenz nachzudenken. Hier w äre
eine g rößere D ichte der Messzeitpunkte wünschenswert, um spezifische, hochdynamische
Veränderungscharakteristika nachvollziehen zu können. Cacioppo, Tassinary und Berntson,
(2007) verweisen auf schnelle Änderungen, die mit großen Abständen der Messzeitpunkte
schnell über sehen. Gleichzeitig wäre eine direkte co mputationale Erfassung v orteilhaft.
Durch di e Ü bertragung des abgelesenen Werts dur ch den V ersuchsleiter i st di e M essung
nicht präzise genug. Noch wichtiger als die Erhöhung des monistischen Messparameters
wäre aber ei ne E inbeziehung w eiterer phy siologischer K ennwerte für einen M anipulation
check. E ine m ultimodale M essung der e motionalen E rregung v erringert die U nsicherheit
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
25
physiologischer Marker um ein V ielfaches (Bauer, 1998 ). I nsbesondere die elektrodermale
Aktivität wäre für diesen Untersuchungsgegenständ prädestiniert (Dawson, Schell, & Filion,
2000; Sequeira et al., 2009).
Die Messung von Herzfrequenz birgt zudem eine Reihe von Risiken: Herzfrequenz ist kein
rein psychophysiologisches Maß: Physische (Temperatur, Körperhaltung, etc.) und physiolo-
gische ( Aktivität, B lutdruck) V ariablen haben ei ne ni cht z u unt erschätzende Wirkung
(Berntson & Cacioppo, 2006). Dadurch ist der Nutzen der Herzfrequenz für physiologische
Prozesse stark abhängig vom experimentellen Design und der interpretatorischen Basis. Ein
Grund hierfür ist die Nichtlinearität der autonomen Einflüsse auf die Herzfrequenz durch (i)
Sympathikus und (ii) Parasympathikus in Form eines akzentuierten Antagonismus
(Berntson, Q uigley, & Loz ano, 2007) . Die hohe n i nterindividuellen U nterschiede ( Turner,
1989) bei Herzfrequenzmustern und die mehrdimensionale Beeinflussung von Sympathikus
und Parasympathikus sorgen für eine geringe Reliabilität des Markers. Dies gilt insbesonde-
re f ür k urze Messperioden (Pinna et al ., 2007 ). M essverfahren geringer R eliabilität haben
das Problem, dass sie für eine ausreichende Power größere Stichproben benötigen, um aus-
reichende Effekte vorzuweisen. Nach Cohen (1992) wären bei einem Alphafehlerniveau von
,05 und ei nem B etafehlerniveau von ,20 ( was eine P ower ( 1-β) von ,80 bedeutet) f ür den
Nachweis eines kleinen Effekts (r=,10) 783 Vpn notwendig, für den Nachweis eines mittleren
Effekts (r=,30) 85 Vpn. Beide Stichprobengrößen übersteigen die Anzahl der Vpn in dieser
Studie bei weitem. So besteht die Möglichkeit, dass kleinere bis mittlere Effekte schon mög-
lich sind, die aufgrund der geringen Stichprobengröße aber nicht signifikant wurden.
4.2.3 Aufgabenabhängige oder emotionale Erregung?
Vielleicht wurden emotionale durch aufgabenabhängige Erregung überlagert. Angenommen
die Erledigung der Aufgabe hätte mehr kognitiven Aufwand und Ressourcen benötigt als das
Verarbeiten der B ilder, so wäre es logisch, dass das autonome N ervensystem m ehr R es-
sourcen ber eitstellt, di e auf gabenspezifische Lei stungen e rmöglichen. So ber ichten C oles
und Duncan-Johnson (1977) einen kontinuierlichen Abfall der Herzfrequenz für Aufgaben in
denen schnelle Reaktionen auf exogene Stimuli eine Rolle spielen. Lacey und Lacey (1978)
bezeichnen di e G rundlage hi erfür ei ne bi direktionale K ommunikation z wischen H erz und
Gehirn. (Gianaros, van der Veen, & Jennings, 2004) konnten zeigen, dass eine abfallende
Herzfrequenz ch arakteristisch für A rbeitsgedächtnisaufgaben i st. M ittels PET k onnten si e
nachweisen, dass ein B lutfluss in A realen, die u . a. mit dem Kurzzeitgedächtnis assoziiert
werden, m it sinkenden Herzfrequenzen einhergeht. Die Q uantifizierung beider Anteile ist
aber nur schwer möglich ist. Da der aufgabenabhängige Erregungsteil aber in al len ENBP-
Blöcken k onstant g ehalten wurde, k ann davon ausg egangen werden, dass keine spezifi-
schen Effekte zu erwarten sind. Problematisch wird es aber, wenn diese hypothetischen Er-
regungen interagieren, d. h. dass die aufgabenrelevante Aktivierung bei einem bestimmten
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
26
ENBP-Block durch dessen emotionale Qualität beeinflusst wird bzw. die Erregung durch den
Block beeinflusst.
4.2.4 IAPS als Induktionsmethode – die beste Wahl?
In der E motionsforschung herrscht eine r ege D iskussion über die A uswirkung der IAPS-
Bilder auf Kennwerte physiologischer bzw. autonomer Erregung. Zwei fMRI-Studien zeigten
beim di rekten V ergleich v on I APS-Bildern und B ildern m it m imischem Gesichtsausdruck,
dass angstvolle und Ä rger auslösende Bilder mimischer Gesichtsausdrücke Emotionen eine
stärkere Amygdala-Aktivierung hervorrufen als dies angstvolle und Ä rger auslösende IAPS-
Bilder können (Hariri, Tessitore, Mattay, Fera, & Weinberger, 2002). Die gleiche Studie fand
zudem heraus, dass die elektrodermale Aktivität beim Betrachten entsprechender Bilder mit
mimischen Gesichtsausdrücken signifikant größere Reaktionen hervorriefen, als IAPS-Bilder.
Britton, Taylor, Sudheimer und Liberzon (2006) zeigten, dass Bilder mit Gesichtsausdrücken
und I APS-Bilder die gleichen Hirnregionen ansprechen, fanden aber eb enso eine Überle-
genheit der Bilder mit Gesichtsausdrücken was das Ausmaß der Aktivierung anbetrifft. Eine
weitergehende Untersuchung könnte sich mit einem Paradigma beschäftigen, das emotiona-
le Gesichtsausdrücke als konkrete Stimuli nutzt. Fraglich bleibt, ob die IAPS-Bilder wirklich
für das Auslösen von Furcht geeignet sind. Die Masse an medialer Präsenz von Inhalten, die
körperliche Gewalt zeigen hat i n den letzten Jahrzehnten stark zugenommen, sodass bei
vielen Menschen eine wachsende Unempfindlichkeit gegenüber furchtauslösenden Stimuli
vorliegt (Hogan, 2005).
4.3 Self-Assessment Manikin Die Ergebnisse über die SAM-Daten sprechen dafür, dass die gewünschten Emotionen sub-
jektiv wahrgenommen wurden. In den ne gativ-valenten ENBP-Blöcken war die wahrgenom-
mene Erregung höher und der Gefühlszustand negativer als in den neutralen Blöcken. Diese
Datenlage übe rrascht i nsbesondere du rch ni cht gefundene phy siologische E ffekte ( 4.2).
Fraglich bleibt die Manipulierbarkeit und Validität des SAMs. Aufgrund der hohen Augen-
scheinvalidität kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Vpn das Ansinnen hinter dem
SAM bemerkt hat und daraufhin erwünscht geantwortet hat. Als Katalysator wirkten für diese
Verfälschungstendenz noch di e st ark e motionalen B ilder. E ventuell w ar v ielen V pn dur ch
diese K ombination aus stark-emotionalem B ildmaterial und ei nem „ Stimmungsfragebogen“
wie dem SAM sehr schnell klar, worum es geht. Genährt wird dieses sozial erwünschte Ant-
worten vermutlich noch durch kulturelle und normative Einflüsse, die vorschreiben, dass man
derart abartige Bilder als ekelhaft/furchtauslösend wahrzunehmen hat. Vermutlich ist daher
der Effekt deutlich kleiner, als er hier zunächst erscheint.
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
27
4.4 Zusammenhänge Multivariate Prüfverfahren ergaben keine Zusammenhänge zwischen den einzelnen erhobe-
nen g emessenen Indikatoren. D aher kann l etztendlich ni cht m it S icherheit g esagt werden,
dass die Arbeitsgedächtnisleistung von der emotionalen Qualität der ENBP-Blöcke abhängig
war. Die einzig interessante Korrelation zwischen dem ersten SAM-Valenzwert korrelierte
positiv mit der Leistung im Trainingsblock, was vermutlich auf das Feedback zurückzuführen
ist (die Leistung in der Übungsaufgabe wurde prozentual zurückgemeldet), die einen positi-
ven Effekt auf die Gemütslage vor dem Versuchsblock hat. Obwohl es aufgrund der Beweis-
lage aus den univariaten Ergebnissen naheliegt, dass emotionale Erregung aufgrund negati-
ver emotionaler Valenz zu einer schlechteren Leistung in der Arbeitsgedächtnisaufgabe ge-
führt hat , m uss anhand der B eweislage der m ultivariaten E rgebnisse da von ausg egangen
werden, dass keine systematischen Zusammenhänge zum physiologischen bzw. subjektiven
emotionalen B efinden vo rlagen. Besonderes Interesse g ilt dem f ehlenden Zusammenhang
zwischen H erzfrequenz und su bjektiver em otionaler E inschätzung (SAM) der P robanden.
Logischerweise würde man annehmen, dass die bewusste Wahrnehmung der physiologi-
schen Reaktion dazu führen würde, dass eine Bewertung dieser Reaktion und Attribution auf
einen ex ternen S timulus er folgt. D iese Logik en tspricht derer zahlreicher Emotionstheorien
((James, 1884; Lang, Greenwald, Bradley, & Hamm, 1993). Vielleicht ist die physiologische
Reaktion aber auch viel unabhängiger, sodass die bewusste Wahrnehmung einer bestimm-
ten S timulusart z war su bjektiv w ahrgenommen w ird, di ese Wahrnehmung könnte aber –
auch di e Messung dur ch das SAM – dazu dr ängen, di ese E inschätzung auch kundzutun.
Hier k önnte abe r ei ne M ediatorvariable wirksam w erden. ( Pollatos, H erbert, M atthias, &
Schandry, 2007) besc hreiben m it dem K onzept des interozeptiven B ewusstseins
(interoceptive awareness). Dahinter verbirgt sich eine Art „Körperbewusstsein“ – eine Wahr-
nehmung der eigenen körperlichen (so auch physiologischen) Signale. Auf neuronaler Basis
wird dieses Bewusstsein als eine Verbindung somatosensorischer Nervenbahn zur Insula
und zum Anterioren Cingulären Cortex angesehen (Khalsa, Rudrauf, Feinstein, & Tranel,
2009; Pollatos, Gramann. K., & Schandry, 2007). Pollatos und Kollegen (2007) fanden her-
aus, dass interindividuelle Unterschiede in der Ausprägung des interozeptiven Bewusstseins
bestehen, so ist der Einfluss emotionaler Stimuli bei hohem interozeptiven Bewusstsein deut-
lich st ärker, al s bei ei ner ni edrigen A usprägung. Für d en Zusa mmenhang des konkreten
Versuchs könnte dies bedeuten, dass ein mutmaßlich hoher Teil an V pn mit niedriger Aus-
prägung interozeptiven Bewusstseins für eine geringere emotionale Verarbeitung der Stimuli
sorgte, sodass der Anteil der Auswirkung des physiologischen Markers Herzfrequenz keinen
konkreten Einfluss mehr auf die subjektiv eingeschätzte emotionale Befindlichkeit hat.
Nils Backhaus Emotionales n-back-Paradigma
28
4.5 Fazit und Ausblick Die Befunde sind nicht eindeutig. D ie V ermutung, dass die A rbeitsgedächtnisaufgabe si ch
bei negativen Stimuli verbessern könnte, wurde vermutlich zu global gefasst und zu unkonk-
ret operationalisiert. So wurde im Nachhinein die divergente Auswirkung negativer Emotio-
nen auf Prozesseffizienz und Leistungseffektivität deutlich, die für zukünftige Forschungsbe-
strebungen als Grundlage genutzt werden sollte. Außerdem ist insbesondere für die physio-
logischen Maße eine monistische Betrachtung nicht empfehlenswert, so sollte für die Unter-
suchung von Emotionen ein möglichst eindimensional und linear abhängiger Marker verwen-
det w erden. Zudem so llte, so weit di es möglich i st, v ersucht w erden, em otionale E rregung
und aufgabenabhängige Erregung getrennt zu erfassen. Ist dies nicht möglich, sollten meh-
rere R eferenzmaße verwendet werden. Zukünftige Fr agestellungen sollten si ch zudem m it
einer Unterscheidung zwischen Orientierungsreaktionen und A bwehrhaltungen in emotiona-
len G edächtnisaufgaben besch äftigen. E ine i nteressante Fr agestellung dür fte z udem di e
Auswirkung solcher Arbeitsgedächtnisprozesse auf die klinische Praxis darstellen. Insbeson-
dere die Auswirkung von Emotionen im Kontext von affektiven Störungen (Gotlib &
Joormann, 2010), Schizophrenie (Forbes, Carrick, McIntosh, & Lawrie, 2009) oder Posttrau-
matische Belastungsstörung (Morey et al., 2009) könnten große Relevanz für die Praxis ha-
ben. Abschließend l ässt si ch sagen, dass die Beziehung zw ischen Kognition und E motion
ein spannendes Feld ist, das es in den nächsten Jahren noch weiter zu entdecken gilt. Blaise
Pascal (Zitat zur Einleitung) sagte dazu passend: „Wir erkennen die Wahrheit nicht mit der
Vernunft allein, sondern auch mit dem Herzen“ – hoffen wir also, dass in Zukunft viel Wahr-
heit, di e V ernunft und H erz verbindet über di e I nteraktion von em otionalen und k ognitiven
Prozessen die wissenschaftliche Debatte und Erkenntnis bereichert.
29
Literaturangaben ADOLPHS, R. (2008). Fear, faces, and the human
amygdala. Current Opinion in Neurobiology, 18, 166–172.
ADOLPHS, R., & SPEZIO, M. (2006). Role of the amygdala in processing visual social stimuli. Progress in Brain Research, 156, 363–378.
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