Hintergrund

Es ist ein unumgänglicher Teil des Lebens, dass Organismen in komplexen Umgebungen während stressiger Lebensereignisse häufig und unausweichlich den verschiedensten emotionalen Reizen ausgesetzt sind, die das Potenzial haben, Stress oder spezifische emotionale Zustände hervorzurufen. Einerseits können diese Emotionen sie zu Höchstleistungen antreiben, andererseits können sie zerstörerisch den Verlauf ihres Lebens beeinflussen. Eine adäquate und vorteilhafte Verarbeitung emotionaler Reize ist somit für das Überleben von entscheidender Bedeutung. Grundsätzlich werden durch evolutionäre Anpassungsprozesse wiederkehrende bedrohliche und emotionale Reize automatisch, reflexartig, bevorzugt und priorisiert verarbeitet (James, 1890; Tooby and Cosmides, 1990). Dementsprechend erhalten emotionale Reize bevorzugt limitierte neuronale Verarbeitungsressourcen, was auf Kosten anderer nicht emotionaler Prozesse oder Aktivitäten, wie zum Beispiel kognitiver Vorgänge, gehen kann (Öhman et al., 2001). Letztere können aber ebenso fundamental wichtig für das Überleben sein, da sie beispielsweise die Befriedigung von Grundbedürfnissen, wie Nahrungssuche oder Paarungsverhalten, sowie die Verhaltensanpassung an sich verändernde Umweltbedingungen, Problemlösungen, Entscheidungsfindung oder die Förderung sozialer Kooperation gewährleisten. Das empfindliche Gleichgewicht und die optimale Integration von emotionaler und kognitiver Verarbeitung sind für ein optimales Funktionieren unerlässlich. Dies erfordert oft eine Abschirmung des kognitiven Prozesses vor einer emotionalen Störung oder Interferenz. Emotionale Interferenzinhibition bezieht sich auf die Fähigkeit, die störenden, interferierenden Auswirkungen von emotionalen Stimuli wirksam zu unterdrücken. Leider wird das Fehlschlagen von emotionaler Interferenzinhibition häufig mit psychischen Störungen, wie z. B. bei Angstzuständen, depressiven Störungen oder posttraumatischen Belastungsstörungen in Verbindung gebracht (Etkin and Schatzberg, 2011; Zetsche and Joormann, 2011; Kronhaus et al., 2006; Bremner et al., 2004). Andererseits kann die emotionale Interferenzinhibition, wenn sie effektiv funktioniert, zum psychischen Wohlbefinden beitragen und die Resilienz fördern (Kalisch et al., 2015). Resilienz ist ein komplexes und mehrdimensionales Konzept, das sich auf die Fähigkeit bezieht, die psychische Gesundheit angesichts widriger Lebensumstände wie Trauma oder Stress aufrechtzuerhalten, indem man sich dabei adäquat anpassen, sich wieder davon erholen, sein vorheriges Wohlbefinden wiedererlangen oder sogar dabei aufblühen kann (Seery et al., 2010; Kalisch et al., 2015). Wichtig ist, dass es bei der Resilienz nicht darum geht, negative Lebenserfahrungen oder Stressoren zu vermeiden oder zu unterbinden. Vielmehr stellt Resilienz die Bedeutung eines angemessenen Verarbeitungsprozesses dieser Ereignisse heraus, die es dem Einzelnen ermöglicht, positive Gedankeneheprozesse und Verhaltensweisen an den Tag zu legen, um solche Erfahrungen wirksam zu bewältigen. In den letzten Jahren konzentrierten sich die Forschungsstudien daher immer mehr auf die Untersuchung der vermittelnden neurobiologischen Verarbeitungsmechanismen. Ein neurobiologischer Resilienzmechanismus, der in letzter Zeit mehr und mehr in den Fokus der Aufmerksamkeit gerät, ist eben jene emotionale Interferenzinhibition. Trotz des wachsenden Forschungsinteresses an der emotionalen Interferenzinhibition bleiben jedoch viele Fragen unbeantwortet. Die vorliegende Arbeit adressiert im Folgenden einige Schlüsselfragen:

Welche kognitive inhibitorische Unterkomponente ist anfällig für emotionale Interferenzen?

In der ersten Studie (The Impact of Emotional Interference on the Subcomponents of Cognitive Inhibitory Processes) wurden die Auswirkungen emotionaler Störungen bzw. Interferenzen auf verschiedene Unterkomponenten kognitiver Inhibitionsprozesse untersucht. Die Auswirkung von Emotionen auf kognitive Inhibitionsprozesse ist besonders relevant, da diese Prozesse für das Verfolgen von Zielen und für das allgemeine Wohlbefinden wesentlich sind. Besonders da festgestellt wurde, dass sich diese kognitiven Inhibitionsprozesse zwar überschneiden, dennoch voneinander separierbare kognitive Prozesse sind (Stahl et al., 2014). Inwieweit jedoch verschiedene Unterkomponenten dieser kognitiven Inhibitionsprozesse für emotionale Interferenzen anfällig sind, bleibt unklar. In dieser Studie untersuchten wir die Anfälligkeit kognitiver inhibitorischer Unterkomponenten für emotionale Interferenzen mithilfe einer systematischen Verhaltenstestbatterie, die ein emotionales Flanker Paradigma, ein emotionales Stoppsignal Paradigma, ein emotionales Recent Probes Paradigma und ein kognitives Emotionsregulationsparadigma umfasste und von einer großen Kohorte gesunder Teilnehmer (N = 121) durchgeführt wurde. Die verschiedenen Paradigmen adressieren unterschiedliche kognitive inhibitorischen Unterkomponenten wie Reizinterferenzinhibition, proaktive Interferenzinhibition, Reaktionsinhibition und Verhaltensinhibition. Unsere Ergebnisse zeigten, dass manche Unterkomponenten der kognitiven Inhibitionsprozesse eine Interaktion von Emotionen und Kognition zeigen. Unter diesen Unterkomponenten erwies sich die Reizinterferenzinhibition als besonders anfällig und damit kritischer Prozess, da er klare Interaktionseffekte zwischen Emotion und Kognition aufweist. Dieses Ergebnis unterstreicht die Bedeutung der Inhibition emotionaler Störreize für die Zielverfolgung und das mentale Wohlbefinden, insbesondere im Zusammenhang mit psychischen Störungen wie Major Depression, bipolare Störung und posttraumatische Belastungsstörung. Darüber hinaus zeigte unsere Studie, dass emotionale Interferenzen die Verhaltensperformanz erheblich beeinträchtigen, was sich in langsameren Reaktionszeiten und geringerer Genauigkeit in Bedingungen mit emotionalen Störreizen im Vergleich zu neutralen Reizen zeigt. Der Einfluss von Emotionen auf kognitive Inhibitionsprozesse wurde bei verschiedenen Aufgaben festgestellt, darunter das emotionale Flanker Paradigma, das emotionale Recent Probes Paradigma und das kognitive Emotionsregulationsparadigma. Das emotionale Stoppsignal Paradigma zeigte jedoch keine signifikanten Interaktionseffekte zwischen Emotion und Kognition, was darauf hindeutet, dass bestimmte Teilkomponenten weniger anfällig für emotionale Störungen sind. Das Flanker Paradigma war jedoch das einzige Paradigma, das Interaktionseffekte in Bezug auf kognitive Inhibitionsprozesse zeigte. Diese Ergebnisse tragen zu unserem Verständnis des komplexen Zusammenspiels zwischen Emotionen und Kognition bei, indem sie die unterschiedliche Anfälligkeit der kognitiven inhibitorischen Unterkomponente für emotionale Interferenzen hervorheben. Insbesondere die Identifizierung der Stimulusinterferenzinhibition als besonders anfällige Unterkomponente unterstreicht ihre klinische Relevanz und die mögliche Bedeutung einer gezielten Adressierung dieses Prozesses für Interventionen zur Verbesserung der emotionalen Interferenzinhibition, die das Wohlbefinden und die psychische Gesundheit fördern. Zukünftige Forschungsarbeiten sollten die zugrundeliegenden neuronalen Mechanismen erforschen und diese Ergebnisse auf andere Bevölkerungsgruppen und psychische Störungen verallgemeinern.

Was sind die neuronalen Korrelate der emotionalen Interferenzhemmung?

Die zweite Studie (Neural Mechanisms of Emotional Interference Inhibition) befasste sich mit den neurophysiologischen Mechanismen der emotionalen Interferenzinhibition im Gehirn, welcher als allgemeiner neurobiologischer Resilienzmechanismus gilt. Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Studie, in der die Reizinterferenzinhibition als besonders vulnerabel für emotionale Interferenzen identifiziert wurde, untersuchte diese Studie die neuronale Aktivität der Elektroenzephalografie (EEG)-Aufzeichnungen, die während des gleichen emotionalen Flanker Paradigmas in der großen Kohorte gesunder Teilnehmer (N=121) abgeleitet wurde. Durch die Kombinationen einer großen Kohorte mit modernsten EEG/FEM-Beamforming Techniken, erzielten wir eine hohe zeitliche und fMRT-äquivalente räumliche Auflösung. Räumlich überlappten sich Emotions- und Kognitionsverarbeitung im rechten inferioren frontalen Gyrus (rIFG), insbesondere im pars triangularis. Zeitlich gesehen überlappten sich Emotions- und Kognitionsverarbeitung beim Übergang von emotionaler zu kognitiver Verarbeitung, wobei eine stärkere Interaktion im β-Frequenzband zu einer schlechteren Verhaltensperformanz führte. Trotz funktionell getrennter Unterregionen im rIFG flossen frequenzspezifische Informationen in großem Umfang innerhalb des IFGs und top-down zu visuellen Arealen (V2, Precuneus) – was den Interferenzeffekt im Verhalten erklärt. Somit zeigen wir hier zum ersten Mal die neuronalen Mechanismen der emotionalen Interferenzinhibition räumlich und zeitlich hochaufgelöst, sowie die assoziierten Frequenzbänder und den assoziierten Informationstransfer und enthüllen eine zentrale Rolle der β-Band-Aktivität im rIFG. Darüber hinaus unterstützen unsere Ergebnisse die Hypothese, dass der rIFG eine umfassende inhibitorische Rolle sowohl bei kognitiven als auch emotionalen Interferenzen spielt, da er die Region der Konvergenz beider Prozesse ist. Darüber hinaus sind unsere Ergebnisse potenzielle klinische relevant für das Verständnis der dysfunktionalen Interaktion zwischen Emotion und Kognition und der emotionalen Interferenzinhibition bei psychiatrischen Störungen, z. B. Major Depression und Suchterkrankungen, bei denen Patienten Schwierigkeiten im Bereich der Regulierung von Emotionen und der Ausführung inhibitorischer Kontrolle haben.

Was ist der Zusammenhang zwischen emotionaler Interferenzinhibition und Resilienz?

Die dritte Studie (Emotional Interference inhibition and Resilience) hatte zum Ziel, den Zusammenhang zwischen Resilienz und emotionaler Interferenzinhibition zu untersuchen, einem kognitiven Prozess, der an der Regulierung von Emotionen und kognitiver Leistung beteiligt ist. Im Rahmen der Longitudinal Resilience Assessment (LORA)-Studie wurde eine große Kohorte von Teilnehmern (N = 1139) aus einem breiten Altersspektrum untersucht, wobei die natürlich auftretenden Lebensbelastungen und die psychische Gesundheit im Laufe der Zeit beobachtet wurden. Psychophysikalische Verhaltensmessungen der emotionalen Interferenzinhibition, einschließlich Reaktionszeit und Genauigkeit, wurden in Übereinstimmung mit Studie 1 (The Impact of Emotional Interference on the Subcomponents of Cognitive Inhibitory Processes) und Studie 2 (Emotional Interference inhibition and Resilience) anhand eines emotionalen Flanker Paradigmas durchgeführt. Die emotionale Interferenzinhibition im Bereich der Reizinterferenzinhibition war ein Prädiktor der prospektiven Resilienz, gemessen anhand der individuellen Stressorreaktivität. Die Ergebnisse zeigten, dass emotionale Interferenz einen signifikanten Einfluss auf die Verhaltensleistung hatte, wobei negative emotionale Störreize die Genauigkeit und Reaktionszeit negativ beeinflussten, was die störenden Auswirkungen emotionaler Interferenz für die kognitiven Prozesse andeutet. Bemerkenswert ist, dass resiliente Personen eine bessere emotionale Interferenzinhibition aufwiesen, insbesondere im Bereich der Stimulusinterferenzinhibition gemessen an der Reaktionszeit. Dies deutet darauf hin, dass resiliente Personen insgesamt über mehr kognitive Ressourcen verfügen und somit besser in der Lage sind, emotionale Störungen bei anspruchsvollen kognitiven Aufgaben zu bewältigen. Darüber hinaus unterstreichen die Ergebnisse die Bedeutung der Reizinterferenzinhibition als kritischer Faktor für Resilienz und sind somit ein mögliches Ziel für Interventionen zur Stärkung ebendieser Resilienz. Das Verständnis des Zusammenhangs zwischen emotionaler Interferenzinhibition und Resilienz ist entscheidend für die Entwicklung wirksamer Strategien zur Förderung der psychischen Gesundheit und des Wohlbefindens angesichts unvermeidbarer widriger Lebensumstände. Zukünftige Forschungsarbeiten sollten das Potenzial der Reizinterferenzinhibition als mögliches Interventionsziel zur Stärkung der Resilienz untersuchen.

Conclusio

Die vorliegende Arbeit leistet einen wichtigen Beitrag zum Verständnis des komplexen Zusammenspiels von Emotion und Kognition im Gehirn, indem sie die neuronalen Mechanismen der emotionalen Interferenzinhibition und deren Zusammenhang mit Verhaltensperformanz und Resilienz untersucht. Es wurden drei Studien vorgestellt, die zum Verständnis der emotionalen Interferenzinhibition im Allgemeinen und ihrer Funktion als neurobiologischer Resilienzmechanismus beitragen. Die Reizinterferenzinhibition, die sich auf die Verarbeitung störender bzw. inhibierender kognitiver oder emotionaler visueller Reize bezieht, ist die anfälligste kognitive inhibitorische Unterkomponente. Dies ist im Einklang mit der Studie, die eine Trennbarkeit der kognitiven inhibitorischen Unterkomponenten Teilkomponenten belegt (Stahl et al., 2014). Es deutet darauf hin, dass eine geübte kognitive Reizinterfernzinhibition die emotionale Interferenzinhibition begünstigt, was möglicherweise durch einen geringeren Bedarf an Verarbeitungsressourcen oder durch eine insgesamt bessere inhibitorische Verarbeitung erfolgt. Die frühzeitige Inhibition irrelevanter Reize vor Erreichen höherer Verarbeitungsprozesse im Gehirn entspricht der Vorstellung, dass affektive oder bedrohliche Reize bottom-up und reflexiv verarbeitet werden. Es deutet außerdem darauf hin, dass frühe Stufen der Verarbeitungshierarchie besonders anfällig für emotionale Störungen sind, während spätere Stufen Störungen weiterleiten, sobald erstmal eine Integration erfolgte, auch wenn dies letztendlich zu fehlerhaften Reaktionen führen kann. Darüber hinaus identifizierten wir eine kurzzeitige emotionale Interferenzinhibition im rechten inferioren frontalen Gyrus (rIFG), insbesondere im pars triangularis. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass IFG ein allgemeiner Inhibitor von emotionalen sowie nicht-emotionalen Prozessen ist. Er beeinflusst die Reizverarbeitung und damit potenziell die Reizinterferenzinhibition durch top-down Modulationen. Darüber assoziieren wir die Aktivität des IFGs mit Verhaltensperformanz und Resilienz, was die Hypothese von Kalisch et al. (2015) unterstützt, die besagt, dass emotionale Interferenzinhibition ein Resistenzmechanismus ist. Zumal resiliente Personen eine bessere emotionale Interferenzinhibition aufweisen, was auf vermehrte kognitive Ressourcen hinweist. Zusammenfassend deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass Personen mit einem höheren Maß an Resilienz eine verbesserte Fähigkeit zur emotionalen Interferenzinhibition aufweisen und dass die emotionale Interferenzinhibition vom IFG ausgeführt wird, der wiederum die Reizverarbeitung moduliert und dadurch maßgeblich die Wahrnehmung und Interpretation von Reizen entscheidend bestimmt, was wiederum als Basis für Verhaltensreaktionen und Bewertungen sowie Neubewertungen dient, wodurch mitunter Resilienz bestimmt wird. Diese Erkenntnisse haben wertvolle Implikationen für die Förderung der Resilienz, des Wohlbefindens und der Verbesserung der psychischen Gesundheit.