title: Neural systems for recognising emotion from facial expressions
Creators: name: Hennenlotter, Andreas
Publisher: name: Universität Regensburg
Year: 2005
Subjects: subject: Gefühl , Mimik , fMRT , emotion , facial expression , fMRI
subject: 150 Psychologie

description: Humans are probably unique in the extent of their reliance on socially transmitted information in coping with physical and social environments. The face is a visible signal both of others� intentions and internal states, and facial expression continues to be a critical variable in social interaction. The exploration of the neural basis that underlies the perception of such facial signals was the main subject of this thesis. Our findings provide some new insights concerning neural substrates involved in the perception of specific emotional expressions as well as neural mechanisms that mediate the extraction of meaning during facial expression processing. The first experiment addressed the question of whether the perception of surprise in others is associated with a specific neural substrate. The results reveal that the perception of surprised facial expressions consistently recruits structures within the medial temporal lobes that have previously been associated with novelty detection. Our findings therefore suggest a close relation between perceiving surprise in others and the response to novel events. The first evidence that perception of disgusted facial expressions might be associated with a particular neural substrate came from investigations of people with Huntington�s disease who show a disproportionately severe impairment in recognising facial expressions of disgust. To explore which brain regions are associated with this deficit was the goal of the second study. Our finding of dysfunctionally decreased insula activation in pre-symptomatic Huntington�s disease provides an explanation for the clinical deficit in recognising facial expression of disgust and underscores the role of the insula in the emotion of disgust. With the detection of mirror mechanisms in monkeys and humans, simulation theories of emotion recognition have become increasingly popular. Do we understand what others feel by putting ourselves into the shoes of the other via a neural mechanism that simulates the observed expression? This question was addressed in the third experiment. The results show that we map the observed expressions onto neural circuitries associated with the production of these expressions and its somatosensory consequences, thereby providing a description of what the expression would feel like if produced in the observer. Such a mechanism is suggested to be important for empathic understanding of others� feelings.
description: Menschen sind wahrscheinlich einzigartig in dem Ausmaß, in dem sie sich auf sozial vermittelte Informationen in der täglichen Auseinandersetzung mit ihrer physikalischen und sozialen Umgebung verlassen. Dabei spielen emotionale Gesichtsausdrücke als sichtbare Signale sowohl der Intentionen als auch der internen Zustände anderer Menschen eine wichtige Rolle. Die Erforschung der neuronalen Prozesse, die der Wahrnehmung dieser nonverbalen Signale zugrunde liegen, mittels der Methode der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT), war das Ziel der vorliegenden Arbeit. Das erste Experiment konzentrierte sich auf die Fragestellung, ob der Wahrnehmung sozial-kommunikativer Signale für Erstaunen ein spezifisches neuronales Korrelat zugrunde liegt. Als potentiell relevante Strukturen wurden medial temporale Areale diskutiert, denen im Zusammenhang mit der Verarbeitung kontextuell neuer oder unerwarteter Reize eine wichtige Rolle zugeschrieben wird. Im Rahmen eines impliziten Emotionswahrnehmungsparadigmas, bei dem gesunde Probanden eine Geschlechterentscheidungsaufgabe während der fMRT-Untersuchung durchführten, wurden Bilder mit erstaunten, angeekelten und neutralen Gesichtsausdrücken von unterschiedlichen Individuen präsentiert. Die Ergebnisse unterschiedlicher Subtraktionsanalysen weisen auf die spezifische Bedeutung des parahippocampalen Gyrus für die Wahrnehmung von Erstaunen hin und unterstützen die These einer engen Verbindung zwischen der Wahrnehmung sozial-kommunikativer Signale für Erstaunen und der Verarbeitung neuer oder unerwarteter Reize. Ergebnisse aus Untersuchungen zur Wahrnehmung emotionaler Gesichtsausdrücke zeigen, dass Genträger der Huntigton�schen Erkrankung eine überdurchschnittlich starke Einschränkung im Erkennen von Ekel aufweisen. Basierend auf Befunden zu neuropathologischen Veränderung bei M. Huntington und funktionell-bildgebenden Untersuchungen zur Wahrnehmung von Ekel bei gesunden Probanden, wurden verminderte Aktivierungen im Bereich der Basalganglien und/oder der anterioren Insel als mögliches neuronales Substrat diskutiert. In einer ausführlichen neuropsychologischen Testung wurden sowohl Emotionserkennung als auch grundlegende kognitive Funktionen und Wahrnehmungsleistungen der Huntington-Genträger überprüft. Während der fMRT-Untersuchung führten Genträger und Kontrollprobanden eine Geschlechterentscheidungsaufgabe durch. Dabei wurden Bilder mit erstaunten, angeekelten und neutralen Gesichtsausdrücken von unterschiedlichen Individuen präsentiert. Ausschließlich bei Wahrnehmung von Gesichtsausdrücken, die Ekel signalisieren, zeigten Huntington-Genträger eine im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden signifikant verminderte Aktivierung im Bereich des primär gustatorischen Kortex. In der neuropsychologischen Testung zeigten die Huntington-Genträger ein selektives Defizit im Erkennen von Ekel. Die Ergebnisse liefern eine Erklärung für das klinische Defizit dieser Patienten im Erkennen sozial-kommunikativer Signale für Ekelempfinden. Des weiteren bestätigen die Befunde, dass eine enge Verbindung zwischen der Wahrnehmung sozial-kommunikativer Signale für Ekelempfinden und der Wahrnehmung gustatorischer Reize besteht. Im dritten Experiment sollte die Verarbeitung emotionaler Gesichtsausdrücke aus der Perspektive der Intersubjektivität untersucht werden: Verstehen wir emotionale Gesichtsausdrücke indem wir sie simulieren? Die Entdeckung sogenannter "Spiegelneuronensysteme" bei Affen und Menschen legt nahe, dass neuronale Simulationsmechanismen bei der Wahrnehmung emotionaler Gesichtsausdrücke eine Rolle spielen könnten. Basierend auf diesen Befunden wurde die Hypothese aufgestellt, dass die Wahrnehmung emotionaler Gesichtsausdrücke motorische und somatosensorische Strukturen aktiviert, die auch mit deren Ausführung assoziiert sind. Während der Untersuchung führten gesunde Probanden abwechselnd entweder positive emotionale Gesichtsausdrücke selbst aus oder beobachteten kurze Videosequenzen, die Gesichter anderer Personen zeigten, während sie die gleichen Gesichtsausdrücke ausführten. Überlappungen neuronaler Aktivierungen der Observations- und Ausführungsbedingung zeigten sich im rechten prämotorischen Kortex und pars opercularis des inferior frontalen Gyrus, im rechten parietalen Operculum (SII) und der linken anterioren Insel. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wahrnehmung emotionaler Gesichtsausdrücke sowohl Aktivierungen in prämotorischen als auch in somato- und limbisch-sensorischen Gehirnarealen erzeugt, die mit der Ausführung der mimischen Gesten und deren somatosensorischen Konsequenzen assoziiert sind. Ein solcher neuronaler Simulationsmechanismus könnte dem Beobachter einen Eindruck davon vermitteln, wie sich der Gesichtsausdruck anfühlt, wenn er ihn selber ausführen würde und damit eine wichtige Rolle für das empathische Verstehen der Gefühle anderer spielen.