The propounded thesis investigated fear learning including fear conditioning, its generalization as well as its extinction in 133 healthy children and adolescents aged 8 to 17 years. The main goal was to analyze these processes also in the course of childhood and adolescence due to far less research in this age span compared to adults. Of note, childhood is the typical period for the onset of anxiety disorders. To achieve this, an aversive discriminative fear conditioning, generalization and extinction paradigm, which based on the “screaming lady paradigm” from Lau et al. (2008) and was adapted by Schiele & Reinhard et al. (2016), was applied. All probands traversed the pre-acquisition (4 x CS-, 4 x CS+, no US), the acquisition (12 x CS-, 12 x CS+, reinforcement rate: 83%), the generalization (12 x CS-, 12 x GS4, 12 x GS3, 12 x GS2, 12 x GS1, 12 x CS+, reinforcement rate: 50%) and the extinction (18 x CS-, 18 x CS+, no US). The generalization stimuli, i.e. GS1-GS4, were built out of CS- and CS+ in different mixtures on a percentage basis in steps of 20% from CS- to CS+. Pictures of faces of two actresses with a neutral expression were used for the discriminative conditioning, whereby the CS+ was paired with a 95-dB loud female scream at the same time together with a fearful facial expression (US). CS- and GS1-GS4 were never followed by the US. Subjective ratings (arousal, valence and US expectancy) were collected and further the psychophysiological measure of the skin conductance response (SCR). The hypotheses were 1) that underage probands show a negative correlation between age and overgeneralization and 2) that anxiety is positively correlated with overgeneralization in the same sample. ANOVAs with repeated measures were conducted for all four dependent variables with phase (pre-acquisition phase, 1. + 2. acquisition phase, 1. + 2. generalization phase, 1. - 3. extinction phase) and stimulus type (CS-, CS+, GS1-GS4) as within-subject factors. For the analyses of the modulatory effects of age and anxiety in additional separate ANCOVAs were conducted including a) age, b) the STAIC score for trait anxiety and c) the CASI score for anxiety sensitivity as covariates. Sex was always included as covariate of no interest. On the one hand, findings indicated that the general extent of the reactions (arousal, valence and US expectancy ratings and the SCR) decreased with growing age, i.e. the older the probands the lower their reactions towards the stimuli regardless of the type of dependent variable. On the other hand, ratings of US expectancy, i.e. the likelihood that a stimulus is followed by a US (here: female scream coupled with a fearful facial expression), showed better discrimination skills the older the probands were, resulting in a smaller overgeneralization within older probands. It must be emphasized very clearly that no causality can be derived. Thus, it was only an association revealed between 15 age and generalization of conditioned fear, which is negative. Furthermore, no obvious impact of trait anxiety could be detected on the different processes of fear learning. Especially, no overgeneralization was expressed by the probands linked to higher trait anxiety. In contrast to trait anxiety, for anxiety sensitivity there was an association between its extent and the level of fear reactions. This could be described best with a kind of parallel shifts: the higher the anxiety sensitivity, the stronger the fear reactions. Likewise, for anxiety sensitivity no overgeneralization due to a stronger extent of anxiety sensitivity could be observed. Longitudinal follow-up examinations and, furthermore, neurobiological investigations are needed for replication purposes and purposes of gaining more supporting or opposing insights, but also for the profound exploration of the impact of hormonal changes during puberty and of the maturation processes of different brain structures. Finally, the question whether enhanced generalization of conditioned fear facilitates the development of anxiety disorders or vice versa remains unsolved yet. / Die vorgelegte Doktorarbeit untersuchte Furchtlernen, wobei Furchtkonditionierung, ihre Generalisierung als auch ihre Extinktion bei 133 gesunden Kindern und Jugendlichen zwischen 8 und 17 Jahren betrachtet wurden. Das Hauptziel war es diese Prozesse auch im Laufe der Kindheit und Jugend zu analysieren, weil es sehr viel weniger Forschung für diese Altersspanne gibt im Vergleich zu Erwachsenen. Zu beachten ist, dass die Kindheit den typischen Zeitpunkt für den Beginn von Angsterkrankungen darstellt. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde ein aversives Furchtkonditionierungs, -generalisierungs- und -extinktions-Paradigma verwendet, das auf dem „screaming lady paradigm“ von Lau et al. (2008) basiert und von Schiele und Reinhard et al. (2016) angepasst worden ist. Alle Probanden durchliefen die Prä-Akquisition (4 x CS-, 4 x CS+, kein US), die Akquisition (12 x CS-, 12 x CS+, Verstärkungsrate: 83%), die Generalisierung (12 x CS-, 12 x GS4, 12 x GS3, 12 x GS2, 12 x GS1, 12 x CS+, Verstärkungsrate: 50%) und die Extinktion (18 x CS-, 18 x CS+, kein US). Die Generalisierungsstimuli, d.h. GS1-GS4, wurden in unterschiedlichem Verhältnis aus CS- und CS+ auf einer Prozentbasis von 20%-Schritten zusammengesetzt (von CS- in Richtung CS+). Bilder von Gesichtern von zwei Schauspielerinnen mit einem neutralen Ausdruck wurden für die diskriminative Konditionierung verwendet, wobei CS+ mit einem 95-dB lauten weiblichen Schrei und gleichzeitig einem furchterfüllten Gesichtsausdruck verbunden worden ist (US). Auf CS- und GS1-GS4 folgte niemals US. Die subjektiven Ratings (Arousal, Valenz und die US expectancy) wurden erfasst und weiterhin auch die psychophysiologische Messung der Hautleitfähigkeit (SCR). Die Hypothesen lauteten, 1) dass minderjährige Probanden eine negative Korrelation zwischen Alter und Übergeneralisierung zeigen, und, 2) dass Ängstlichkeit positiv mit Übergeneralisierung in der selben Stichprobe korreliert ist. ANOVAs mit Messwiederholung wurden für alle vier abhängigen Variablen durchgeführt mit Phase (Prä-Akquisitionsphase, 1. + 2. Akquisitionsphase, 1. + 2. Generalisierungsphase, 1. – 3. Extinktionsphase) und Stimulustyp (CS-, CS+, GS1-GS4) als Inner-Subjektfaktoren. Für die Analysen zur modulierenden Wirkung von Alter und Ängstlichkeit wurden zusätzlich separate ANCOVAs durchgeführt mit a) dem Alter, b) dem STAIC-Score für die Trait Anxiety und c) dem CASI-Score für die Angstsensitivität als Kovariaten. Das Geschlecht wurde immer als Kovariate ohne Bedeutung, d.h. nur zur statistischen Kontrolle, eingeschlossen. Auf der einen Seite deuten die Ergebnisse darauf hin, dass das allgemeine Ausmaß der Reaktionen (Arousal, Valenz und US expectancy Ratings und die Hautleitfähigkeit (SCR)) mit steigendem Alter abnehmen, d.h. umso älter die Probanden sind, um so geringer sind ihre Reaktionen auf die 17 Stimuli ganz unabhängig von der Art der abhängigen Variable. Auf der anderen Seite zeigen die Ratings der US expectancy, d.h. der Wahrscheinlichkeit, das auf einen Stimulus ein US (hier: weiblicher Schrei verbunden mit einem furchterfüllten Gesichtsausdruck) folgt, bessere Diskriminations-/Unterscheidungsfähigkeiten umso älter die Probanden waren, was wiederum eine geringere Übergeneralisierung bei den älteren Probanden zur Folge hatte. Es muss sehr klar und deutlich betont werden, dass kein kausaler Zusammenhang abgeleitet werden kann bzw. darf. Somit wurde nur ein Zusammenhang zwischen dem Alter und der Generalisierung konditionierter Furcht entdeckt, der negativ ist. Weiterhin konnte kein offensichtlicher Einfluss von Trait Anxiety auf die unterschiedlichen Prozesse des Furchtlernens gefunden werden. Insbesondere wurde keine Übergeneralisierung bei den Probanden mit höherer Trait Anxiety ausgedrückt. Im Gegensatz zur Trait Anxiety gab es für die Angstsensitivität eine Verbindung zwischen ihrem Ausmaß und dem Level der Furchtreaktionen. Dies könnte am besten mit Hilfe von einer Art von Parallelverschiebungen beschrieben warden: je höher die Angstsensitivität, desto stärker die Furchtreaktionen. Gleichermaßen konnte auch für die Angstsensitivität keine Übergeneralisierung aufgrund eines stärkeren Ausmaßes an Angstsensitivität beobachtet werden. Längsschnittliche Folgeuntersuchungen und weiterhin auch neurobiologische Untersuchungen werden für Replikationszwecke und weitere Zwecke gebraucht, um unterstützende oder gegensätzliche Erkenntnisse zu gewinnen, aber auch für die gründliche Exploration des Einflusses hormoneller Veränderungen während der Pubertät und von Reifungsprozessen verschiedener Gehirnstrukturen. Abschließend bleibt die Frage, ob die erhöhte Generalisierung konditionierter Furcht die Entwicklung von Angststörungen begünstigt oder vice versa, immer noch ungelöst.

In dieser Arbeit wurde untersucht, ob eine anodale tDCS über der Elektrodenposition AF3 und der Kathode über dem kontralateralen Mastoid Extinktionslernen modulieren kann. Auf Basis aktueller Forschungsergebnisse wurden die Hypothesen aufgestellt, dass im Vergleich von real stimulierter zu sham stimulierter Gruppe ein Unterschied in der Hautleitfähigkeitsrekation, dem Arousalrating und dem Valenzrating der Versuchsteilnehmenden im Vergleich von CS+ und CS- und im zeitlichen Verlauf von Akquisition zu Extinktion gezeigt werden kann. Um dies zu prüfen wurde eine randomisiert doppelt-verblindete Studie mit insgesamt 86 Probanden durchgeführt, von denen nach Überprüfen einer suffizienten Furchtkonditionierungsreaktion nach der Akquisitionsphase noch 46 Teilnehmer eingeschlossen wurden. Diese wurden auf zwei tDCS Gruppen im Sinne von realer Stimulation und sham Stimulation verblindet und zufällig aufgeteilt. Alle Teilnehmer durchliefen ein eintägiges Furchtkonditionierungsparadigma mit drei Phasen: Habituation, Akquisition und Extinktion. Während allen Phasen wurde die Hautleitfähigkeitsreaktion gemessen und die Probanden wurden gebeten die ihnen präsentierten Stimuli hinsichtlich deren Valenz und Arousal einzuschätzen. Die tDCS fand in einer zehnminütigen Pause vor der Extinktion und während destdcs Extinktionsdurchlaufs statt. In den Ergebnissen zeigt sich kein differenzieller Effekt der tDCS. In den erhobenen Hautleitfähigkeitsdaten zeigt sich in der frühen Extinktionsphase eine verringerte Hautleitfähigkeit in der verum stimulierten tDCS Gruppe unabhängig davon, ob ein CS+ oder ein CS- zu sehen war. Dies deutet auf eine generell verminderte Aufregung bei realer tDCS hin. In den Bewertungen bezüglich Arousal und Valenz findet sich ebenfalls kein Effekt der tDCS. In den Bewertungen zeigt sich jedoch die erfolgreiche Konditionierung und deren Extinktion. Nachfolgend stellt sich die Frage, ob zukünftig Paradigmen mit einem zweitägigen Design bevorzugt werden sollten, da diese realen Bedingungen näherkommen und teilweise auch Effekte der tDCS gezeigt haben. Abschließend lässt sich die große Rolle des vmPFC in der Verarbeitung von aversiven Reizen darstellen und betonen, welch großes Potential in einer Beeinflussung der Aktivität des vmPFC liegt, das zukünftig genauer untersucht werden muss. / In the present work the question was examined whether anodal tDCS over the electrode position AF3 with the dependent cathode over the contralateral mastoid can modulate extinction learning. Based on current research results, we hypothesised that in comparison of real stimulated to sham-stimulated group, a difference in skin conductivity response, arousal rating and valence rating of the participants in comparison of CS+ and CS- and in the time course from acquisition to extinction can be shown. In order to test these hypotheses, a randomized, double-blind study was carried out with a total of 86 subjects, of whom 46 participants were included after checking a sufficient fear conditioning reaction after the acquisition phase. These were blinded to the two tDCS groups in the sense of real stimulation and sham stimulation and randomly divided. All participants went through a one-day fear conditioning paradigm with the three phases habituation, acquisition and extinction. The skin conductivity response was measured during all phases and the subjects were asked to assess the stimuli presented to them with regard to their valence and arousal. The tDCS took place in a ten minute pause interval before the extinction and during the entire extinction phase. The results show no differential effect of tDCS. The skin conductivity data collected showed a reduced skin conductivity in the verum-stimulated tDCS group in the early extinction phase, regardless of whether a CS + or a CS- was seen. This indicates generally reduced excitement with real tDCS. There is also no effect of tDCS in the evaluations regarding arousal and valence. Although the ratings clearly show the successful conditioning and then its extinction. This raises the question of whether paradigms with a two-day design should be preferred in the future, since these come closer to real conditions and have also shown some effects of tDCS. In conclusion, the major role of the vmPFC in the processing of aversive stimuli can be highlighted and the great potential that lies in influencing the activity of the vmPFC, which must be examined more closely in the future.

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