Between Pain and Math: How Expectations Shape Cognitive Processes from Neural Activity to Behaviour

Expectancy effects are a wide-spread phenomenon, influencing cognitive operations from basic stimulus processing to higher cognitive functions. Their influence often goes unnoticed, even though it leaves a lasting fingerprint on perception and behaviour. Providing an improved framework for understanding the impact of expectations is thus the major goal of this dissertation. I will first give an overview on the many instances in which expectancy effects have been investigated and discussed and then present three projects which seek to expand our knowledge on expectancy effects on cognition: The project Gender, Pain, and Expectations studies the impact of stereotype-related expectancies on pain processing, and investigates possible physiological mechanisms underlying this phenomenon including measures of BOLD activity, hormone concentrations, and behavioural responses to pharmacological challenges. The project Between Pain and Math then seeks to bridge previous research on social expectancies and traditional clinical settings, while at the same time measuring the impact of expectancies on both, pain variables and variables of higher cognitive functioning. This approach allowed a direct comparison of the susceptibility to expectancy effects in different cognitive domains. In the project Expectations and Cognitive Performance, I finally investigated the influence of a traditional placebo paradigm on performance in cognitive tasks, and studied the question whether objective and subjective measures are affected by expectancy instructions in a similar manner. The present results provide new insights on the contextual factors of expectancy effects on cognitive processes by fusing two major fields of research on this question: the impact of traditional placebo effects in clinical settings and of social expectancies. In the course of the presented projects, I identified physiological mechanisms underlying the phenomena and discussed similarities and differences to current models of stereotype and placebo effects. Furthermore, the results highlight important methodological implications of expectancy effects for clinical research, as well as a clear dissociation of subjective and objective measures in several settings. These findings show that combining multiple approaches on expectancy effects is a promising path to gain new insights on the effects of expectations on cognition, and to identify basic global mechanisms underlying different forms of the phenomenon. Erwartungen beeinflussen verschiedenste Arten kognitiver Prozesse, von einfacher Stimulusverarbeitung bis hin zu hoheren kognitiven Funktionen. Ihr Einfluss wird haufig nicht bewusst wahrgenommen, auch wenn er merkliche Spuren in unserer Wahrnehmung und unserem Verhalten hinterlasst. Es ist daher die primare Zielsetzung dieser Dissertation, das grundlegende Verstandnis von Erwartungseffekten zu erweitern und verschiedene Wirkungen von Erwartungen wechselseitig zueinander in Bezug zu setzen. Zunachst werde ich einen Uberblick uber verschiedene, weitgehend unabhangige Bereiche geben, in denen Erwartungseffekte untersucht und diskutiert wurden. Anschliesend werde ich drei Projekte vorstellen, die unser Verstandnis von Erwartungseffekten auf kognitive Prozesse erweitern sollen: Das Projekt „Gender, Pain, and Expectations“ untersucht den Einfluss von Stereotyp-bezogenen Erwartungen auf die Schmerzverarbeitung und beleuchtet dabei mogliche physiologische Mechanismen, die diesem Phanomen zu Grunde liegen konnten. Dabei bedient es sich verschiedener Mase, wie der Messung von BOLD-Aktivitat, Hormonkonzentrationen, und Verhaltensreaktionen auf pharmakologische Interventionen. Das Projekt „Between Pain and Math“ zielt anschliesend auf einen Bruckenschlag zwischen verschiedenen Forschungsstrangen zu sozialen und traditionellen klinischen Erwartungseffekten ab. Dabei untersucht es sowohl den Einfluss von Erwartungen auf Schmerzvariablen als auch auf Mase hoher kognitiver Funktionen. Diese Vorgehensweise erlaubt es, die Beeinflussbarkeit verschiedener kognitiver Bereiche zu untersuchen, wenn spezifische Erwartungen induziert werden. Im Projekt „Expectations and Cognitive Performance“, habe ich schlieslich den Einfluss eines traditionellen Placebo-Paradigmas auf die Leistung in kognitiven Aufgaben untersucht. In diesem Kontext bin ich zudem der Frage nachgegangen, inwiefern objektive und subjektive Mase gleichermasen von Erwartungsinstruktionen beeinflusst werden. Die hier vorgestellten Ergebnisse bieten neue Einblicke in kontextuelle Faktoren und Wirkungsweisen von Erwartungseffekten, indem sie zwei grose Forschungsfelder zu dieser Fragestellung verbinden: den Einfluss traditioneller Placeboeffekte im klinischen Bereich einerseits sowie den Einfluss sozialer Erwartungseffekte andererseits. Im Laufe der vorgestellten Projekte habe ich physiologische Mechanismen identifiziert, die diesen Phanomenen zu Grunde liegen, und Gemeinsamkeiten wie auch Unterschiede zu aktuellen Modellen von Stereotypen- und Placeboeffekten diskutiert. Die Ergebnisse heben zudem hervor, welche wichtigen methodischen Implikationen Erwartungseffekte fur klinische Forschung haben konnen, und betonen, dass subjektive und objektive Mase unterschiedlich beeinflussbar sein konnen. Diese Befunde zeigen, dass die Verknupfung verschiedener Herangehensweisen zur Untersuchung von Erwartungseffekten ein vielversprechender Weg ist, um unser Verstandnis von Erwartungseffekten zu erweitern, und um grundsatzliche, globale Mechanismen zu identifizieren, die verschiedenen Formen dieses Phanomens zu Grunde liegen.