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AuthorMai-Lippold, Sandra Antoniedc.contributor.author
Date of accession2021-05-27T13:47:47Zdc.date.accessioned
Available in OPARU since2021-05-27T13:47:47Zdc.date.available
Year of creation2020dc.date.created
Date of first publication2021-05-27dc.date.issued
AbstractInteroception describes the perception and processing of internal, afferent bodily signals and plays a pivotal role in the maintenance of homeostatic functions. Interoceptive dimensions relevant to investigate include interoceptive accuracy (IAcc), interoceptive sensibility (IS), interoceptive awareness (IA) and interoceptive evaluation (IE). Another dimension of interoception is the automatic neuronal processing of afferent signals (e.g. from the heart), which can be investigated by the heartbeat-evoked brain potential (HEP). The different dimensions of interoception, which can be assumed as separate and distinguishable, can be investigated using objective tests (e.g. heartbeat perception task) or subjective measures (e.g. questionnaires). Moreover, bodily processes are assigned to have a key function regarding the experience of emotions, as a close interplay of somato-affective processes was postulated in neuronal emotion theories. Accordingly, impaired interoceptive- and emotional abilities were described in clinical samples (e.g. eating disorders). So far, neuronal substrates of interoceptive dimensions are insufficiently investigated. A homeostatic neuronal interoceptive network was described, including the insular cortex as a key projection structure, as well as the somatosensory, somatomotor cortex, the anterior cingular cortex, the prefrontal cortex and the amygdala. However, only correlative studies have been conducted regarding the association of the dimensions of interoception and activations of brain structures. Moreover, an overlap of the interoceptive- and emotional network has been found, indicated by correlative studies in neuroimaging. Consequently, the aim of this dissertation project is the investigation of neuronal substrates of the interplay of interoceptive- and emotional processing. On the one hand, electrocortical markers should be investigated in more detail. On the other hand, neurostimulation techniques are used to allow causal conclusions regarding structures and functions of the interoceptive-affective network. The investigation of a clinical sample is expected to allow conclusions regarding an impaired perception of body stimuli on a perceptual and cognitive-affective level. Findings will be explained on the basis of a novel theoretical model (MINP), which conceptualizes conclusions regarding associations between the dimensions of interoceptive and affective signal processing. Study I investigated the HEP as a neuronal marker of the automatic processing of cardiac afferent signals in adolescents, as well as its associations with dimensions of interoception. Maximal HEP amplitudes were observed at frontocentral electrodes during a heartbeat perception task, which were positively associated with cardiac IAcc, whereas no relationship of the HEP was found with IS. In studies II and III structures of the interoceptive network were inhibited with transcranial magnetic stimulation (TMS) using a continuous theta-burst protocol (cTBS) in a sample of healthy male students. Impairments regarding different dimensions of interoception (IAcc, IS, IE, HEP) as well as changes of emotional processing of affective stimuli and associated event-related brain potentials were investigated. In study II, an impairment of cardiac and respiratory IAcc, of confidences and of HEP amplitudes was observed after cTBS of the right anterior insular cortex, whereas increases of IS and of negative IE were observed. Following cTBS of the right somatosensory cortex, only a reduction of cardiac IAcc was detectable and again an increase of IS. In study III, more negative ratings of valence were assessed for pleasant pictures as well as more positive subjective valences for unpleasant pictures after cTBS of the right frontotemporal insular network. Moreover, after cTBS at this location, positive associations of respiratory IAcc with P3 amplitudes for emotional stimuli were assessed as well as positive associations of a decrease of cardiac IAcc with a decrease of emotional arousal for negative stimuli. Following cTBS of the right somatosensory cortex, more positive valence ratings for negative stimuli as well as increased N2 amplitudes and decreased P3 amplitudes for positive stimuli were assessed. In addition, under cTBS at this location, decline of cardiac IAcc was associated with a reduction of P3 amplitudes for negative stimuli. In study IV, patients with bulimia nervosa (BN) and a healthy control group (CG) rated body pictures of women with different weight categories regarding weight, valence and arousal. Moreover, event-related potentials were measured during picture viewing. Women with BN rated underweight body pictures as more positive as compared to the CG and they showed increased slow wave amplitudes. Furthermore, patients experienced higher arousal during observation of overweight bodies and they rated the bodies with a higher weight than the CG. In addition, the patients showed higher P2 amplitudes in terms of overweight bodies and positive associations were noted between P2 and subscales of the questionnaire Eating Disorder Inventory-2. However, in control subjects, only heightened N2 and slow wave amplitudes were observed regarding underweight bodies. Moreover, the CG showed increased P3 amplitudes concerning over- and normal weight bodies. The studies of this PhD project confirm the relevance of the HEP as a marker of the automatic cortical processing of cardiac afferent signals in adolescents and adults. Moreover, the right frontotemporal insular network as well as the right somatosensory cortex were identified as relevant structures for both interoceptive- as well as emotional processes. With regard to the perception of body stimuli an impaired perceptual and cognitive-affective processing was found in patients with BN, which was shown on a subjective- as well as on an electrophysiological level. The results of the presented studies regarding associations between different interoceptive dimensions can be explained within the framework of a novel interoceptive model (MINP). In future studies, the HEP should also be investigated as a potential marker of an impaired automatic cortical interoceptive signal processing in clinical samples and associations of the HEP with emotional processing should be explored. By using neurostimulation techniques, the present findings should be replicated and a stimulation instead of an inhibition of the interoceptive network should be applied. This could also be achieved by using additional methods, such as transcranial direct current stimulation (tDCS). Moreover, further interoceptive modalities, such as the gastric system, should be investigated and associations of interoceptive dimensions, postulated by the MINP model, should be evaluated. Furthermore, it would be interesting to examine possible effects of different methods of neurostimulation with regard to interoceptive- and emotional processes in different clinical samples. Therapeutic approaches for eating disorders should prospectively consider both the perceptual as well as the cognitive-affective component of body image.dc.description.abstract
AbstractInterozeption beschreibt die Wahrnehmung und Verarbeitung internaler, afferenter Informationen aus dem Körper und trägt zu einer Aufrechterhaltung der Homöostase bei. Wesentliche Dimensionen zur Untersuchung der interozeptiven Verarbeitung sind die Interozeptive Akkuranz (IAcc), die Interozeptive Sensibilität (IS), die Interozeptive Bewusstheit (IA) sowie die interozeptive Evaluation (IE). Des Weiteren stellt das herzschlagevozierte Potenzial (HEP) einen neuronalen Marker der Verarbeitung kardialer Signale dar. Die interozeptiven Dimensionen können mit Hilfe von objektiven Tests (z. B. Herzwahrnehmungstest) sowie subjektiver Maße (z. B. Fragebögen) untersucht werden, und erwiesen sich in verschiedenen Studien als voneinander abgrenzbar. Zudem kommt Körperprozessen eine entscheidende Bedeutung in Hinblick auf das Erleben von Emotionen zu, wobei in verschiedenen neuronalen Emotionstheorien ein enges somato-affektives Wechselspiel herausgestellt wurde. Letzteres zeigte sich auch in klinischen Stichproben, wie z. B. bei Essstörungen, wo sowohl beeinträchtigte interozeptive als auch verschlechterte emotionale Fähigkeiten nachgewiesen wurden. Bislang sind neuronale Substrate der einzelnen interozeptiven Dimensionen jedoch unzureichend erforscht. So wurde als neuroanatomische Grundlage ein homöostatisches, interozeptives Netzwerk beschrieben, bestehend aus der Insula als zentralem Projektionsareal, somatosensorischem und somatomotorischem Kortex, anteriorem cingulären Kortex, präfrontalem Kortex und Amygdala. Jedoch wurden lediglich korrelative Studien zu Assoziationen interozeptiver Dimensionen mit Aktivierungen von Gehirnarealen durchgeführt. Zudem wird von einer Überlappung des interozeptiven und des emotionalen Netzwerkes ausgegangen, wobei auch hier bislang lediglich korrelative Befunde aus der Bildgebung vorliegen. Ziel der vorliegenden Promotionsarbeit ist somit die Erforschung neuronaler Substrate des Zusammenspiels von interozeptiver und emotionaler Verarbeitung. Hierbei sollen zum einen elektrokortikale Marker näher untersucht werden. Zum anderen sollen Neurostimulationsverfahren kausale Schlussfolgerungen zu Strukturen des interozeptiv-emotionalen Netzwerkes und deren Funktionen erlauben. Die Untersuchung einer klinischen Stichprobe von Essstörungspatientinnen soll zudem Schlussfolgerungen hinsichtlich einer beeinträchtigten Wahrnehmung von Körperstimuli auf perzeptueller sowie kognitiv-affektiver Ebene ermöglichen. Anhand eines neuen theoretischen Modells (MINP), das Zusammenhänge von Ebenen der interozeptiv-emotionalen Signalverarbeitung konzeptualisiert, sollen die vorliegenden Befunde erklärt werden. In Studie I wurde das HEP als neuronaler Marker der automatischen kardial afferenten Verarbeitung bei Jugendlichen untersucht, sowie dessen Assoziationen mit interozeptiven Dimensionen überprüft. Hierbei waren maximale HEP-Amplituden über frontozentralen Clustern während eines Herzwahrnehmungstests feststellbar, welche positiv assoziiert waren mit der kardialen IAcc, wohingegen sich für die IS keine Zusammenhänge mit dem HEP zeigten. In den Studien II und III wurden Strukturen des interozeptiven Netzwerkes mittels transkranieller Magnetstimulation (TMS) anhand eines kontinuierlichen Theta-Burst-Protokolls (cTBS) bei einer gesunden Stichprobe männlicher Studierender gehemmt und es wurden Beeinträchtigungen hinsichtlich verschiedener interozeptiver Dimensionen (IAcc, IS, IE, HEP) und interozeptiver Modalitäten (kardiales und respiratorisches System) sowie Veränderungen der subjektiven emotionalen Wahrnehmung von Bildstimuli und assoziierter elektrokortikaler Potenziale überprüft. Hierbei zeigte sich in Studie II durch cTBS der rechten anterioren Insula eine Verringerung der kardialen und respiratorischen IAcc, der kardialen und respiratorischen Konfidenz und der HEP-Amplituden, wohingegen Zunahmen der IS sowie einer negativen IE zu verzeichnen waren. Bei cTBS des rechten somatosensorischen Kortex war lediglich eine Reduktion der kardialen IAcc feststellbar, jedoch wiederum eine Zunahme der IS. In Studie III waren bei cTBS des rechten frontotemporalen insulären Netzwerkes negativere Valenzratings für positive Emotionsbilder sowie positivere Valenzratings für negative Emotionsbilder feststellbar. Zudem zeigten sich an dieser Lokation nach cTBS positive Assoziationen der respiratorischen IAcc mit P3-Amplituden für emotionale Stimuli sowie positive Assoziationen einer Verminderung der kardialen IAcc mit einer Abnahme des emotionalen Arousals für negative Stimuli. Bei cTBS des rechten somatosensorischen Kortex zeigten sich positivere Valenzratings für negative Stimuli sowie erhöhte N2- und verminderte P3-Amplituden für positive Stimuli. Zudem waren bei cTBS dieses Areals Verschlechterungen der kardialen IAcc mit einer Reduktion von P3-Amplituden für negative Stimuli assoziiert. In Studie IV bewerteten Patientinnen mit Bulimia nervosa (BN) sowie eine Kontrollgruppe (KG) Körperbilder von Frauen verschiedener Gewichtskategorien hinsichtlich Gewicht, Valenz und Arousal, wobei zusätzlich während der Bildbetrachtung ereigniskorrelierte Potenziale erfasst wurden. Frauen mit BN bewerteten hierbei untergewichtige Frauenkörper als positiver im Vergleich zur KG und zeigten erhöhte Amplituden der Slow wave im EEG. Zudem gaben die Patientinnen bei Betrachtung übergewichtiger Körper ein höheres Arousal sowie ein höheres geschätztes Gewicht im Vergleich zur KG an. Die Patientinnen wiesen zudem höhere P2-Amplituden bezüglich übergewichtiger Körper auf und es waren positive Assoziationen der P2 mit Subskalen des Eating Disorder Inventory-2 feststellbar. Bei der KG waren hingegen lediglich erhöhte N2- und Slow wave-Amplituden gegenüber untergewichtiger Frauenkörper feststellbar. Zudem zeigte die KG erhöhte P3-Amplituden bezüglich über- und normalgewichtiger Körper. Die vorliegenden Studien bestätigten zum einen die Relevanz des HEP als Marker der automatischen kortikalen Verarbeitung kardial afferenter Signale bei Jugendlichen und Erwachsenen. Zudem erwiesen sich das rechte frontotemporale insuläre Netzwerk sowie der rechte somatosensorische Kortex als relevante Strukturen für sowohl interozeptive als auch emotionale Wahrnehmungsprozesse. In Hinblick auf die Verarbeitung von Körperstimuli bei der BN-Stichprobe zeigte sich eine beeinträchtigte perzeptuelle als auch kognitiv-affektive Verarbeitung, und zwar auf subjektiver als auch auf elektrophysiologischer Ebene. Die Ergebnisse der einzelnen Studien zu Assoziationen verschiedener interozeptiver Dimensionen lassen sich im Rahmen eines eigens konzipierten interozeptiven Modells (MINP) einordnen. In Folgestudien sollte das HEP auch als möglicher Marker einer beeinträchtigten automatischen kortikal interozeptiven Signalverarbeitung in klinischen Stichproben untersucht werden und es sollten Zusammenhänge zu Emotionsverarbeitungsprozessen überprüft werden. In weiteren Neurostimulationsstudien sollten bisherige Befunde repliziert werden und es sollte eine Stimulation anstelle einer Hemmung interozeptiver Netzwerke angestrebt werden, auch unter Verwendung weiterer Verfahren, wie z. B. der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS). Zudem sollten weitere interozeptive Modalitäten, wie z. B. das gastrische System, untersucht werden und auch postulierte Assoziationen interozeptiver Dimensionen des MINP-Modells sollten evaluiert werden. Des Weiteren wäre von Interesse, in verschiedenen klinischen Stichproben mögliche Effekte von Neurostimulationsverfahren auf interozeptive und emotionale Prozesse näher zu erforschen. Therapieansätze für Essstörungen sollten zukünftig sowohl die perzeptuelle als auch die kognitiv-affektive Körperbildkomponente berücksichtigen.  dc.description.abstract
Languagededc.language.iso
PublisherUniversität Ulmdc.publisher
Has partMai, S., Wong, C. K., Georgiou, E., & Pollatos, O. (2018). Interoception is associated with heartbeat-evoked brain potentials (HEPs) in adolescents. Biological Psychology, 137, 24-33. https://doi.org/10.1016/j.biopsycho.2018.06.007dc.relation.haspart
Has partPollatos, O., Herbert, B. M., Mai, S., & Kammer, T. (2016). Changes in interoceptive processes following brain stimulation. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 371(1708). https://doi.org/10.1098/rstb.2016.0016dc.relation.haspart
Has partMai, S., Braun, J., Probst, V., Kammer, T., & Pollatos, O. (2019). Changes in emotional processing following interoceptive network stimulation with rTMS. Neuroscience, 406, 405–419. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2019.03.014dc.relation.haspart
Has partMai, S., Gramann, K., Herbert, B. M., Friederich, H.‑C., Warschburger, P., & Pollatos, O. (2015). Electrophysiological evidence for an attentional bias in processing body stimuli in bulimia nervosa. Biological Psychology, 108, 105–114. https://doi.org/10.1016/j.biopsycho.2015.03.013dc.relation.haspart
LicenseStandarddc.rights
Link to license texthttps://oparu.uni-ulm.de/xmlui/license_v3dc.rights.uri
KeywordHEPdc.subject
KeywordInsuladc.subject
KeywordSomatosensorischer Kortexdc.subject
KeywordTMSdc.subject
KeywordEEGdc.subject
KeywordHerzschlagevoziertes Potentialdc.subject
KeywordEmotiondc.subject
Dewey Decimal GroupDDC 150 / Psychologydc.subject.ddc
Dewey Decimal GroupDDC 610 / Medicine & healthdc.subject.ddc
MeSHInteroceptiondc.subject.mesh
MeSHTranscranial magnetic stimulationdc.subject.mesh
MeSHElectroencephalographydc.subject.mesh
MeSHSomatosensory cortexdc.subject.mesh
TitleNeuronale Substrate im Wechselspiel von Interozeption, Emotionen und Körperbilddc.title
Resource typeDissertationdc.type
Date of acceptance2020-09-25dcterms.dateAccepted
RefereePollatos, Olgadc.contributor.referee
RefereeSchwerdtfeger, Andreasdc.contributor.referee
RefereeHerbert, Beate M.dc.contributor.referee
DOIhttp://dx.doi.org/10.18725/OPARU-37688dc.identifier.doi
PPN1759104256dc.identifier.ppn
URNhttp://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:289-oparu-37750-1dc.identifier.urn
GNDTranskranielle magnetische Stimulationdc.subject.gnd
GNDElektroencephalogrammdc.subject.gnd
GNDInterozeptiondc.subject.gnd
GNDKörperbilddc.subject.gnd
FacultyFakultät für Ingenieurwissenschaften, Informatik und Psychologieuulm.affiliationGeneral
InstitutionInstitut für Psychologie und Pädagogikuulm.affiliationSpecific
Grantor of degreeFakultät für Ingenieurwissenschaften, Informatik und Psychologieuulm.thesisGrantor
DCMI TypeTextuulm.typeDCMI
CategoryPublikationenuulm.category
Bibliographyuulmuulm.bibliographie


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