Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Processing of emotional information in patients with primary cervical dystonia

Nikolova, Zornitza T.

Primary dystonia is the third most common movement disorder in humans. It is being described as a syndrome of sustained muscle contractions, frequently causing twisting and repetitive movements or abnormal postures (Fahn, 1988). Dystonia is considered to manifest primarily with pure motor deficit, however, recent studies have shown that the motor disturbances might be accompanied by cognitive impairments and psychiatric comorbidity. Despite the growing interest in the non-motor manifestations, emotional information processing in dystonia is yet insufficiently investigated. Previous research has demonstrated a deficient recognition of emotional faces in patients with primary focal dystonia but it remains unclear if affective speech recognition in these patients is also affected. Although not fully understood, the pathophysiology of dystonia is ascribed mainly to basal ganglia dysfunction. Besides the motor control, striatopallidal structures are known to implement also non-motor functions including processing of emotional information and in particular the recognition of emotional prosody and facial expressions of affect. Emotional prosody, a suprasegmental feature of language, enables the listener to infer the internal affective state of a speaker regardless of the semantic content of speech. Therefore, emotional prosody recognition is very important for everyday social interaction. The concept that the basal ganglia are involved into circuits subserving the processing of emotional prosodic information is being supported by numerous studies with Parkinson’s (PD) and Huntington’s (HD) disease patients, who have consistently shown impairment in emotional speech comprehension. By employing event related brain potentials (ERPs) technique and behavioral studies, we investigated emotional prosody recognition in patients with primary cervical dystonia (CD, n=30) and compared the results with a healthy control group (HC, n=30). The participants were instructed to judge the emotional tone of auditory presented words according to their valence (negative-positive) or arousal (calm-exited) in two experimental conditions by pressing one of three keyboard buttons. The results revealed a significantly poorer performance of CD patients in classifying the emotional prosody. The analysis of hit rates and reaction times disclosed a significantly less accurate performance of CD patients in judging especially angrily intonated words. Moreover, the elicited ERPs showed smaller P3b amplitudes in CD across all investigated emotions (angry, happy, relaxed, and sad). Importantly, the deficient recognition of emotional intonation was observed only when the CD patients had to classify the stimuli according to their valence while in the arousal task no group differences were found. Another aspect of the present research was to consider the psychological status and personality profile of CD patients and determine possible correlations with the performance of emotional prosody recognition. Interestingly, our results did not demonstrate a significant correlation between the performance in the emotional prosody recognition task and neither the psychological status (BDI, SCL-90-R general distress index, depression and anxiety scores) nor the severity, duration and age of onset of CD, indicating that the emotional processing deficit is rather primary in nature and not a consequence of the chronic disease. Moreover, our findings designated some specific personality features that seem to be predominating in CD patients. Evaluation of the personality profile disclosed prominent psychosomatic complaints, accentuated strain and emotionality traits in the patient group as well as less pronounced extroversion characteristics. This profile appears to be characteristic for the patients suffering from cervical dystonia but did not show any correlation with the emotional processing deficit. Taken together the findings of the present study disclose a deficit in emotional prosody comprehension in patients with primary cervical dystonia. Given that the prosodic deficit involved all investigated emotions it appears that the disturbed processing of emotional prosodic information in CD is rather general in nature than restricted to certain emotional categories. Most importantly, the recognition of valence dimension appears to be explicitly impaired. Assuming that the processing of emotional valence is subserved by the mesolimbic dopaminergic system, as proposed by Posner et al., (2005), it seems plausible that the recognition of the valence dimension is preferentially affected in CD. In addition, dystonia patients displayed more often anxiety, depression and specific personality traits showing however no correlation with the performance in emotional prosody recognition. Hence, our findings provide further evidence for the essential role that the basal ganglia implement in emotional prosody processing and also emphasize the importance to recognize the non-motor symptoms in patients with primary focal dystonia as complementary to the motor deficit.

Die primären Dystonien gehören zu den drei häufigsten Bewegungsstörungen. Unter einer Dystonie werden prolongierte Muskelkontraktionen verstanden, die zu repetitiven Bewegungen oder abnormen Haltungen führen (Fahn, 1988). Wenngleich die genannten Auswirkungen auf die Motorik im Vordergrund der Erkrankung stehen, konnten jüngere Studien belegen, dass zusätzlich kognitive Einschränkungen sowie affektive Störungen begleitend auftreten können. Auch wenn diese nicht- motorischen Symptome zunehmendes Interesse erhalten, wurde insbesondere der Bereich der Emotionsverarbeitung bislang wenig untersucht. Es gibt Arbeiten, die auf eine eingeschränkte Verarbeitung emotionaler Gesichtsausdrücke bei Patienten mit primärer fokaler Dystonie hinweisen, ob dies auch auf die Verarbeitung emotionaler Sprache zutrifft ist bislang ungeklärt. Als pathophysiologische Ursache der primären Dystonien wird eine Fehlfunktion der Basalganglien angenommen. Neben ihrer Bedeutung für das motorische System übernehmen die Basalganglien und ihre Verbindungen wichtige nicht motorische Aufgaben zu denen auch die Emotionsverarbeitung zählt. Die Annahme, dass die Basalganglienschleifen an der Verarbeitung emotionaler Prosodie beteiligt sind, wird gestützt durch Studien mit Patienten die an den Bewegungsstörungen Morbus Parkinson und Morbus Huntington erkrankt sind. Indem über die Bewertung der emotionalen Prosodie oder Sprachmelodie unabhängig von dem Sprachinhalt (Semantik), auf das emotionale Befinden des Sprechers geschlossen werden kann, erfüllt diese einen wichtigen Aspekt der zwischenmenschlichen Kommunikation. Mittels Ableitung der Hirnstromkurve und Berechnung sogenannter ereigniskorrelierter Potentiale (EKP) untersuchten wir die Verarbeitung emotionaler Prosodie bei Patienten mit primärer zervikaler Dystonie (CD, n=30) im Vergleich zu einer Gruppe gesunder Kontrollprobanden (CD, n=30). Die Teilnehmer wurden instruiert die auditorisch präsentierten Worte nach ihrer emotionalen Prosodie zu beurteilen. In der sogenannten Valenzaufgabe sollte das gesprochene Wort als negativ oder positiv und in der Arousalaufgabe als erregt oder ruhig klingend beurteilt werden. Zur Beantwortung wurde einer von drei Antwortknöpfen gedrückt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Dystoniepatienten bei der Aufgabe die Valenz eines gesprochenen Wortes zu beurteilen, schlechter abschneiden. Hierbei zeigt die Analyse der korrekten Antworten als auch der Reaktionszeiten, dass Patienten insbesondere bei der Einschätzung der Valenz ärgerlich gesprochener Worte Schwierigkeiten aufweisen. Darüber hinaus zeigt sich bei den EKP eine verminderte Amplitude der P3b Komponente in der Patientengruppe für alle untersuchten Emotionen (ärgerlich, fröhlich, traurig, entspannt) – ebenfalls nur in der Valenzaufgabe. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Arbeit war, das Persönlichkeitsprofil sowie den psychologischen Status der Patienten mit zervikaler Dystonie zu erfassen (BDI, SCL-90-R, Depressions- and Ängstlichkeitswerte) und mit dem Abschneiden bei der Verarbeitung emotionaler Prosodie zu korrelieren. Die Ergebnisse weisen jedoch nicht auf eine solche Korrelation hin. Auch die Schwere und Dauer der Erkrankung sowie das Alter bei Beginn der Erkrankung zeigten keine solche Korrelation. Insgesamt spricht dies dafür, dass das gefundene Defizit der Verarbeitung emotionaler Prosodie nicht als Konsequenz der chronischen, den Alltag einschränkenden Bewegungsstörung gesehen werden kann. Auch die Persönlichkeitsmerkmale - wie psychosomatische Beschwerden, Zeichen einer erhöhten Belastung, verminderte Extroversion - die wir gehäuft bei Patienten mit zervikaler Dystonie fanden korrelierte nicht mit der Leistung in der emotionalen Prosodieverarbeitung. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit ein Defizit der Verarbeitung emotionaler Prosodie bei Patienten mit cervikaler Dystonie belegen. Insbesondere die Verminderung der Amplitude der P3b Komponente, die sich bei allen untersuchten emotionalen Färbungen (ärgerlich, fröhlich, traurig, entspannt) fand, spricht gegen die Hypothese das nur die Verarbeitung spezifischer Emotionen betroffen ist. Interessanterweise zeigten sich diese Veränderungen aber nur bei der Aufgabe, die Valenz der angebotenen Worte zu beurteilen. Geht man davon aus, dass bei der Valenzbeurteilung dem mesolimbischen dopaminergenen System eine wichtige Bedeutung zu kommt, wie es von Posner und Kollegen (2005) postuliert wurde, lässt sich erklären warum Dystoniepatienten insbesondere bei der Beurteilung der Valenz Schwierigkeiten aufweisen. Insgesamt belegen die Ergebnisse erneut die wichtige Rolle der Basalganglien und ihrer Verbindungen bei der Verarbeitung emotionaler Prosodie und verdeutlichen, wie wichtig es ist bei Patienten mit primär fokaler Dystonie auch nicht motorische Symptome zu beachten, die letztlich zu einer weiteren Einschränkung der Lebensqualität der Patienten führen können.

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Nikolova, Zornitza T.: Processing of emotional information in patients with primary cervical dystonia. Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

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