Emotional modulation of memory encoding and retrieval in the Concealed Information Test

The Concealed Information Test (CIT) is an implicit memory test, using multiple-choice questions to detect crime-related knowledge (Lykken, 1959, 1998). The single answer options presented after a question should be equally plausible and undistinguishable for an innocent person. Therefore, only a guilty person would recognize the correct answer option (i.e., the relevant detail) and accordingly show increased skin conductance responses, accompanied by decreased cardiovascular and respiration responses (Gamer et al, 2006). A huge amount of studies reported the CIT to detect concealed information with a high validity (Ben-Shakhar & Elaad, 2003). Nevertheless, the external validity of the CIT is still debated (Honts, 2004) and especially the influence of emotional factors on the memory for relevant details of a crime is unclear. Basic research in emotional memory reported an advantage for emotional arousing compared to neutral information (e.g., Kensinger, 2009). Moreover, emotional arousal was reported to increase memory for central details at expense of memory for peripheral details (cf., Christianson, 1992). The current thesis aimed to investigate the CIT under laboratory conditions that stronger approximate real-life settings compared to previous studies (e.g., encoding of relevant details only incidentally during the mock-crime). In addition, the influence of emotional factors on the encoding of relevant details of a crime and their retrieval during the CIT were examined in further detail. Therefore, multiple approaches (i.e., autonomic response measures, eye-tracking, neuroimaging) were used to investigate these issues. In the first study, the amount of emotional arousal during the mock-crime and the time of the CIT investigation were manipulated, as well as the type of relevant details (i.e., central versus peripheral details of the mock-crime). In addition to the traditionally used autonomic measures, ocular responses were recorded during a CIT that was conducted immediately after the mock-crime or two weeks later. The current results revealed that emotional arousal strengthened the autonomic responses during a delayed CIT, when asking for central aspects of the mock-crime. Additionally, ocular measures were able to detect concealed information on central details in specific time intervals. The second study of the current thesis investigated the influence of the encoding context (i.e., criminal versus non-criminal, enactment versus intention) on the retrieval of relevant details during a CIT using fMRI. Therefore, three groups were investigated with the same CIT: guilty subjects who committed a mock-crime (ACT), guilty subjects who only planned a mock-crime (PLAN), innocent subjects who encoded the relevant details in an non-criminal context (INNOCENT). In line with previous research (cf., Gamer, 2011b), a ventral fronto-parietal brain network was found to detect memory for known relevant details and no group differences in brain activation in these ROIs were found. In sum, memory for relevant details was found to drive the physiological responses during the CIT. Independent of the encoding context, the recognition of relevant details during an fMRI-based CIT increased the activity in a ventral fronto-parietal brain network. However, increased emotional arousal during information encoding was found to modulate the autonomic responses during the CIT. This effect was especially pronounced for central crime details in a delayed CIT investigation. This finding further supports the external validity of the CIT. Overall, emotional arousal is not necessary for detection of concealed information in the CIT, but can increase the detection accuracy under specific conditions. Der Tatwissentest (TWT) ist ein impliziter Gedachtnistest, der Multiple-Choice Fragen nutzt um verheimlichtes Wissen aufzudecken (Lykken, 1959, 1998). Die einzelnen Antwortoptionen sind gleich wahrscheinlich fur Unschuldige. Nur ein Tater sollte die korrekte Antwortalternative (das relevante Tatdetail) erkennen und einen Anstieg in der Hautleitreaktion sowie eine Verminderung der kardiovaskularen und respiratorischen Reaktion zeigen (Gamer et al., 2006). Viele Studien belegen die kriterienorientierte Validitat Gultigkeit des TWT (Ben-Shakhar & Elaad, 2003), trotzdem wurde seine externe Validitat diskutiert (Honts, 2004). Besondere der Einfluss emotionaler Faktoren ist in diesem Zusammenhang unklar. Grundlagenwissenschaftliche Studien berichten einen Vorteil fur emotionale im Vergleich zu neutralen Gedachtnisinhalten (vgl., Kensinger, 2009). Zudem scheint emotionale Erregung die Erinnerung fur zentrale Details zu verbessern und fur periphere Details zu verschlechtern (vgl., Christianson, 1992). Die vorliegende Doktorarbeit untersuchte den TWT unter Laborbedingungen, die versuchten realistische Untersuchungsumstande besser abzubilden (z.B., war die Enkodierung der relevanten Details nur wahrend des Scheinverbrechens moglich). Zudem sollte der Einfluss emotionaler Faktoren wahrend der Informationsenkodierung und dem Abruf im TWT genauer untersucht werden. Dabei wurden verschiedene methodische Ansatze verwendet (z.B., autonome Reaktionsmase, Augenbewegungsaufzeichnungen, neuronale Bildgebung). In der ersten Studie wurden das Ausmas an emotionaler Erregung wahrend des Scheinverbrechens, die Zeitdauer bis zum TWT und die Art des relevanten Details (zentral oder peripher) manipuliert. Zusatzlich zu den traditionellen, autonomen Reaktionsmasen wurden Augenbewegungen wahrend des TWT aufgezeichnet. Der Test wurde entweder direkt im Anschluss an das Scheinverbrechen durchgefuhrt oder zwei Wochen spater. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass emotionale Erregung wahrend des Scheinverbrechens die autonomen Reaktionen im TWT verstarken kann, besonders wenn in einem zeitlich verzogerten TWT nach zentralen Tatdetails gefragt wird. Zusatzlich wurde gefunden, dass Augenbewegungen in konkreten Zeitfenstern verheimlichtes Wissen uber zentrale Tatdetails aufdecken konnen. Die zweite Studie untersuchte den Einfluss des Enkodierungskontexts auf den Abruf relevanter Tatdetails im TWT mittels fMRT. Hierfur wurden drei Gruppen mit demselben TWT untersucht: Tater die ein Scheinverbrechen ausubten (ACT), Tater die ein Scheinverbrechen nur planten (PLAN), informierte Unschuldige die Tatdetails in einem nicht kriminellen Kontext kennenlernten (INNOCENT). Entsprechend vorheriger Forschungsergebnisse (vgl., Gamer, 2011b), war ein Netzwerk aus ventralen fronto-parietalen Hirnregionen in der Lage ist die Erinnerung an bekannte relevante Details aufzudecken. Es wurden keine Unterschiede in diesen Arealen zwischen den Gruppen gefunden. Es wurde gezeigt, dass die Erinnerung an relevante Tatdetails die physiologischen Reaktionen wahrend des TWT steuert. Unabhangig vom Enkodierungskontext, fuhrte die Wiedererkennung relevanter Tatdetails in einem TWT zu erhohten Aktivierungen in einem ventralen fronto-parietalen Hirnnetzwerk. Allerdings wurde auch gezeigt, dass eine erhohte emotionale Erregung wahrend des Scheinverbrechens die autonomen Reaktionsmase wahrend des TWT starkt. Dieser Einfluss war besonders ausgepragt fur die Wiedererkennung zentraler Tatdetails in einem zeitlich verzogerten TWT. Dieser Befund unterstutzt die externe Validitat des TWT. Demnach scheint emotionale Erregung keine notwendige Bedingung fur den TWT zu sein, aber kann die korrekte Aufdeckung verheimlichter Informationen unter bestimmten Bedingungen verbessern.