Electrophysiology of emotional prosody production and perception

Die Verarbeitung emotionaler Prosodie der Sprache ermöglicht uns, Rückschlüsse über den emotionalen Zustand des Sprechers zu ziehen. So kann ein und dasselbe Wort eine grundlegend unterschiedliche Bedeutung bekommen, je nach dem ob es fröhlich oder traurig intoniert wird. Obwohl somit der emotionalen Prosodie eine grosse Bedeutung bei der zwischenmenschlichen Kommunikation zukommt, sind die hierfür verantwortlichen neuronalen Strukturen noch nicht ausreichend belegt. Die vorliegende Arbeit umfasst zwei Untersuchungen, die zum Ziel haben sowohl die Produktion als auch die Verarbeitung emotionaler Prosodie zu beleuchten. Hierbei wurden zwei verschiedene neurophysiologische Methoden verwand, zum einen die repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) sowie die der Ableitung ereigniskorrelierter Hirnpotentiale (ERPs). rTMS ist eine schmerzfreie, nicht invasive Untersuchungsmethode, mit der eine vorübergehende Veränderung der Hirnfunktion erreicht werden kann. Abhängig von den Stimulationsparametern führt sie zu einer Inhibition oder Aktivierung neuronaler Aktivität des Kortex. Hingegen ermöglicht die Ableitung von ERPs die Abbildung der Hirnaktivität mit einer hohen zeitlichen Auflösung (im Bereich von Millisekunden) und die Differenzierung pre-attentiver sowie attentiver kognitiver Prozesse. Im ersten Experiment wurde rTMS zur Untersuchung der Produktion emotionaler Prosodie angewandt. Es wurde in separaten Sitzungen über dem linken bzw. rechten dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) mit einer Frequenz von 10 Hz in einer Stärke von 100 % der motorischen Ruheschwelle stimuliert. Zusätzlich wurde eine so genannte „sham"-Stimulation durchgeführt, um einen Placeboeffekt auszuschließen. Nach der Magnetstimulation sollten die 16 gesunden Teilnehmer (8 weiblich) das semantisch neutrale Wort „ANNA“ fröhlich, neutral und traurig aussprechen. Zudem wurde ein Fragebogen zur Erfassung der Stimmung ausgefüllt. Ziel war es zu untersuchen, ob sich mittels Stimulation des linken oder rechten DLPFC eine Veränderung der Produktion emotionaler Prosodie bzw. eine Stimmungsveränderung auslösen lassen. Dafür wurden neben dem Fragebogen, die Sprachproben mit Erfassung der Grundfrequenz F0 (Mittelwert und Standardabweichung des Mittelwerts) ausgewertet. Die Analyse der Sprachproben zeigte für den Mittelwert von Fo keine Veränderungen, hingegen unterschied sich die Standardabweichung des Fo Mittelwerts mit einem signifikanten Anstieg nach Stimulation über dem rechten DLPFC und nach der „sham"-Stimulation. Entsprechend zeigte sich bei Auswertung des Fragebogens eine signifikant gehobene Stimmung nach rechter Stimulation und eine gedämpfte Stimmung nach Stimulation links. Insgesamt sprechen die Ergebnisse dieser Untersuchung dafür, dass sich zwar durch rTMS über dem rechten DLPFC eine Veränderung der Sprachparameter erzielen lässt, dies aber nicht als emotionsspezifisch angesehen werden kann da die Veränderungen auch die neutrale Prosodie umfassen Hingegen bestätigt sich, dass es nach rTMS über dem DLPFC zu Veränderungen der Stimmung kommen kann. Dieses Ergebnis korreliert mit denen anderer Studien und bestätigt, dass dem DLPFC eine wichtige Rolle in der Regulation von Emotionen zukommt. Im zweiten Experiment der vorliegenden Arbeit wurde die Methode der Ableitung von ERPs genutzt, mit dem Ziel herauszuarbeiten inwiefern die Verarbeitung emotionale Prosodie von den Dimensionen Valenz und Arousal abhängt. Nach Russell (1980) ist jede Emotion in einem zweidimensionalen Raum über die Eigenschaften Valenz (positiv vs. negativ) und Arousal (hoch vs. niedrig) definiert. 20 gesunde Probanden (10 Frauen) nahmen an diesem Experiment teil. In einem so genannten „oddball“ Paradigma wurden zweisilbige deutsche Substantive von neutralem Inhalt über Kopfhörer präsentiert. Die Stimuli unterschieden sich in ihrer emotionalen Prosodie (fröhlich, erleichtert, ärgerlich, traurig).In einer passiven Aufgabe wurden die Worte präsentiert während der Proband etwas las, während in der aktiven Aufgabe zwei Bedingungen unterschieden wurden: die Valenz- und die Arousal- Aufgabe. Bei ersterer wurde ein häufiger Standardreiz (bspw. mit negativer Valenz: traurig) unterbrochen von einem seltenen in seiner Valenz abweichenden Reiz (bspw.: erleichtert). Bei letzter unterschied sich der Grad der Erregtheit zwischen Standard und dem so genannten Deviant (bspw.: Standard: traurig; Deviant: ärgerlich). Dieselben Worte wurden ebenfalls in umgekehrter Häufigkeitsverteilung präsentiert (so dass ein und derselbe Stimulus mal als Standard und mal als Deviant verwendet wurde). Aufgabe der Probanden war es, bei der Valenz- Aufgabe abweichende Wort nach dessen Valenz als positive oder negativ zu beurteilen, bei der Arousal- Aufgabe entsprechend nach dem Grad der Erregung (niedrig, hoch). Die Ergebnisse zeigen für die passive Aufgabe keine Unterschiede im Verlauf der ERPs. Hingegen findet sich ein signifikanter Unterschied in der Valenz-Aufgabe mit einer höheren mittleren Amplitude der P3b Komponente für diejenigen abweichenden Reize oder Deviants die sich durch ein hohes Arousal auszeichneten (fröhlich und ärgerlich). Entsprechend findet sich bei den Verhaltensdaten eine höhere Trefferquote für die Stimuli mit hohem Arousal. Interessanterweise zeigt sich dieser Effekt in der Valenz- Aufgabe, wo also abweichende Wort nach seiner Valenz als positiv oder negativ eingeschätzt werden sollte. Die Ergebnisse korrelieren mit vorangehenden Studien und zeigen, dass der Arousal- Grad eines Stimulus sehr wohl einen Einfluss auf die Verarbeitung emotionaler Prosodie nimmt, wahrscheinlich indem die Aufmerksamkeit insbesondere auf einen erregt klingenden Stimulus gelenkt wird und somit eine möglichst effiziente Verarbeitung gewährleistet ist..