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Entgegen traditioneller Gesichtererkennungsmodelle konnte in einigen Studien gezeigt werden, dass die Erkennung des Emotionsausdrucks und der Bekanntheit interagieren. In dieser Dissertation wurde mit Hilfe von ereigniskorrelierten Potentialen untersucht, welche funktionalen Prozesse bei einer Interaktion moduliert werden. Teil I untersuchte, ob die Bekanntheit eines Gesichtes die Emotionsdiskrimination erleichtert. In mehreren Experimenten diskriminierten Versuchspersonen zwei Emotionen, die von bekannten und unbekannten Gesichtern praesentiert wurden . Dabei war die Entscheidung fuer persoenlich bekannte Gesichter mit froehlichem Ausdruck schneller und fehlerfreier. Dies zeigt sich in einer kuerzeren Latenz der P300 Komponente (Trend), welche die Dauer der Reizklassifikation auswies, sowie in einem verkuerzten Intervall zwischen Stimulus und Beginn des Lateralisierten Bereitschaftspotentials (S-LRP), welches die handspezifische Reaktionsauswahl anzeigt. Diese Befunde sprechen fuer eine Erleichterung der Emotionsdiskrimination auf spaeten perzeptuellen Verarbeitungsstufen bei persoenlich bekannten Gesichtern. In weiteren Experimenten mit oeffentlich bekannten, gelernten und unbekannten Gesichtern zeigte sich keine Erleichterung der Emotionsdiskrimination für bekannte Gesichter. Teil II untersuchte, ob es einen Einfluss des Emotionsausdrucks auf die Bekanntheitsentscheidung gibt. Eine Erleichterung zeigte sich fuer neutrale oder froehliche Emotionen nur bei persoenlich bekannten Gesichtern, nicht aber bei gelernten oder unbekannten Gesichtern. Sie spiegelt sich in einer Verkuerzung des S-LRP fuer persoenlich bekannte Gesichter wider, was eine Erleichterung der Reaktionsauswahl nahelegt. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass eine Interaktion der Bekanntheit mit der Emotionserkennung unter bestimmten Bedingungen auftritt. In einer abschließenden Diskussion werden die experimentellen Ergebnisse in Beziehung gesetzt und in Hinblick auf bisherige Befunde diskutiert. / Contrasting traditional face recognition models previous research has revealed that the recognition of facial expressions and familiarity may not be independent. This dissertation attempts to localize this interaction within the information processing system by means of performance data and event-related potentials. Part I elucidated upon the question of whether there is an interaction between facial familiarity and the discrimination of facial expression. Participants had to discriminate two expressions which were displayed on familiar and unfamiliar faces. The discrimination was faster and less error prone for personally familiar faces displaying happiness. Results revealed a shorter peak latency for the P300 component (trend), reflecting stimulus categorization time, and for the onset of the lateralized readiness potential (S-LRP), reflecting the duration of pre-motor processes. A facilitation of perceptual stimulus categotization for personally familiar faces displaying happiness is suggested. The discrimination of expressions was not facilitated in further experiments using famous or experimentally familiarized, and unfamiliar faces. Part II raises the question of whether there is an interaction between facial expression and the discrimination of facial familiarity. In this task a facilitation was only observable for personally familiar faces displaying a neutral or happy expression, but not for experimentally familiarized, or unfamiliar faces. Event-related potentials reveal a shorter S-LRP interval for personally familiar faces, hence, suggesting a facilitated response selection stage. In summary, the results suggest that an interaction of facial familiarity and facial expression might be possible under some circumstances. Finally, the results are discussed in the context of possible interpretations, previous results, and face recognition models.

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Emotionale Bedeutung erleichtert die Verarbeitung geschriebener Sprache. Dies zeigt sich sowohl in Verhaltensmaßen als auch in ereigniskorrelierten Potenzialen (EKPs) und resultiert vermutlich aus automatischer Aufmerksamkeitszuweisung auf Grund der hohen intrinsischen Relevanz von emotionalen Reizen. Die vorliegende Arbeit untersucht die Mechanismen von Emotionseffekten in geschriebener Sprache, insbesondere den Zeitverlauf der Emotionseffekte, die Beteiligung des peripheren Nervensystems, sowie die Rolle der Emotionsdimensionen Valenz und Erregung. Emotionseffekte in EKPs beginnen mit einer Latenz von 100 ms nach Stimulusonset. Dies deutet auf die Existenz eines schnellen und automatischen Erkennungssystems für emotionale Wörter hin. Zeitverlauf und Verteilung der Emotionseffekte weisen große Ähnlichkeit zu Befunden für emotionale Bilder auf und lassen auf ein domänenübergreifenden System zur Emotionserkennung schließen. Übereinstimmend mit dieser Annahme zeigen sich weitere Ähnlichkeiten in der Verarbeitung emotionaler Wörter und Bilder in einer Studie, die die Interaktion von stimulusbasierter Aufmerksamkeit und Emotion in der Wortverarbeitung untersuchte. Die Ergebnisse dieser Studie legen auf Grund des arbiträren Charakters von Schriftsprache den Schluss nahe, dass der Verarbeitungsvorteil für emotionale Reize zu einem geringeren Anteil als bisher vermutet auf biologischer Relevanz beruht. Neben diesen Ähnlichkeiten zeigt sich ein domänenspezifischen Unterschied in der Emotionsverarbeitung. Während die Darbietung emotionaler Bilder oft mit erhöhter Aktivierung des autonomen Nervensystems einhergeht, zeigen Befunde zur Pupillenaktivität, dass die Verarbeitung emotionaler Wörter nicht zwangsläufig zu autonomer Aktivierung führen muss; stattdessen scheint der Verarbeitungsvorteil für emotionale Wörter darauf zu beruhen, dass weniger kognitive Ressourcen für deren Verarbeitung notwendig sind. / Emotional meaning impacts the processing of written words, leading to facilitated processing that is visible not only in behavioral parameters, but also in event-related potentials (ERPs). It has been suggested that this processing benefit occurs because emotional stimuli involuntarily attract attention, possibly based on their higher intrinsic relevance. The present work investigates the conditions of emotion effects in word recognition, focusing on the time course of emotional processing, on the involvement of autonomic activation, and on contributions of emotional dimensions valence and arousal. In ERPs, emotion effects were evident from approximately 100 ms after stimulus onset, providing evidence for a fast and automatic detection and facilitation of emotional words. The time course and topography of emotion effects is in parallel to findings for affective pictures and suggests the existence of a common system for the extraction of emotional content across stimulus domains. In line with these findings, interactions of stimulus-triggered attention and emotion during word recognition are highly similar to interactions in picture processing. Due to the symbolic nature of words, this finding implies that emotion detection is less dependent on biological relevance than previously assumed. Apart from these analogies, the present results revealed a difference in emotional processing across stimulus domains. While affective pictures have frequently been reported to elicit augmented activity in the autonomic nervous system, evidence from pupillary responses indicates that emotional words do not mandatorily trigger autonomic activation. Instead, the processing advantage visible in behavioral measures seems to result from cognitive facilitation of emotional words.

Gesichterkognition ist eine wichtige Fähigkeit für soziale Interaktionen. Obwohl große interindividuelle Unterschiede in der Gesichterkognition festgestellt wurden, gibt es bisher wenige Bestrebungen, diese Fertigkeit zu trainieren. In den vorliegenden Studien habe ich Trainingsverfahren für das Gesichtergedächtnis und die Geschwindigkeit der Gesichterkognition entwickelt und untersucht, welche auf dem Modell von Wilhelm et al. (2010) beruhen. In Studie 1 wurden Trainingseffekte bei gesunden Probanden mittleren Alters behavioral untersucht. Das Training des Gesichtergedächtnisses zeigte einen Trend zur Leistungsverbesserung in der trainierten Aufgabe. Das Training der Geschwindigkeit der Gesichterkognition verkürzte signifikant die Reaktionszeiten in allen Geschwindigkeitsaufgaben der Gesichterkognition, der Objektkognition sowie der mentalen Geschwindigkeit. Daher wird angenommen, dass das Geschwindigkeitstraining eine allgemeine Fähigkeit, komplexe visuelle Stimuli zu verarbeiten, beeinflusst hat. In Studie 2 wurden nach einem Re-Training die psychophysiologischen Grundlagen der trainingsbedingten Veränderungen untersucht. Das Geschwindigkeitstraining verkürzte zwar die Reaktionszeiten im Verlauf des Re-Trainings, jedoch unterschieden sich die beiden Trainingsgruppen nicht im folgenden Posttest. Die Auswertung der ereigniskorrelierten Potentiale wies auf eine Reduktion der strukturellen Repräsentationen aus dem Langzeitgedächtnis zur Erkennung von Individuen (N250r) durch das Geschwindigkeitstraining und auf eine Verstärkung der semantischen Verarbeitung von bekannten Gesichtern (N400) durch das Gedächtnistraining hin. Die vorliegende Arbeit zeigt die Plastizität der Verarbeitungsgeschwindigkeit für komplexe visuelle Stimuli auf. / Face cognition is a crucial skill for social interaction. Large individual differences in face cognition have been shown for healthy adults, suggesting that there might be a need for improvement, yet training of this ability has seldom been attempted. In the present studies, I developed and tested training procedures for face memory and for speed of face cognition, based on the model developed by Wilhelm et al. (2010). In Study 1, training effects were studied with healthy middle-aged participants at the behavioural level. Both training procedures enhanced performance over the course of the training. For facial speed, this improvement was significant as were the faster reaction times on all tasks for facial speed, for object speed, and for general processing speed. Thus, training of facial speed influenced a more general ability to process complex visual stimuli more quickly. Study 2 was conducted to investigate the psychophysiological underpinnings of training effects after a re-training. The facial speed training enhanced performance over the course of the re-training. In the post-test conducted directly after the re-training, the two groups did not differ in reaction times. Results within event-related components suggested that the facial speed training reduced the contributions of structural representations from long-term memory to identity recognition (N250r) and that face memory training enhanced the semantic processing of familiar faces (N400). This dissertation demonstrates the plasticity of the speed of processing complex visual stimuli. The versatility of the results and the limitations of the studies are discussed along with suggestions for future research.

Verhaltensstudien haben gezeigt, dass dynamische besser als statische Emotionsausdrücke erkannt werden. Im Einklang mit dieser dynamischer Vorteil Hypothese, haben fMRT Studien eine erhöhte und ausgedehnte Aktivierung für dynamische Emotionsausdrücke gezeigt. Die vorliegende Dissertation hatte das Ziel, die kognitiven Mechanismen, die den dynamischen Vorteil bedingen, zu klären, beziehungsweise die Spezifität dessen Wirkung für Gesichtsausdrücke der sechs Basisemotionen zu untersuchen. Studie 1 verglich Verhaltensdaten und kortikale Reaktionen zwischen dynamischen und statischen Emotionsausdrücken. Studie 2 behandelte methodischen Fragen des Timings der Stimuli und der neutralen dynamischen Bedingung. Studie 3 überprüfte die Hypothese, dass die Erhöhung der Menge von Bewegungen in den Gesichtsausdrücken die Zuweisung der Aufmerksamkeit erhöhen würde, und verglich die Wirkung in emotionalen und nicht-emotionalen Bewegungen. Study 4 konzentrierte sich auf die Frage der Emotionsspezifität der Hirnaktivierung in der Erkennung von Emotionen. Die Ergebnisse bestätigten einen dynamischen Vorteil in der Klassifizierung von Emotionsausdrücken, vermutlich bedingt durch eine Erhöhung in der visuellen Aufmerksamkeit, und eine Verbesserung der Wahrnehmungsverarbeitung. Außerdem, erhöht sich dieser Effekt mit allmählichem Erhöhen der Stärke der Bewegung in beide emotionalen und neutralen Bedingungen. Solche Effekte sprechen für ein perzeptuellen Bias erhöhte Aufmerksamkeit emotionalen verglichen mit neutralen und dynamischen verglichen mit statischen Gesichtern zuzuweisen. Dieser Effekt war für Freude etwas erhöht und für Überraschung reduziert, aber insgesamt ähnlich für alle Emotionsausdrücken. / Behavioral studies have shown that facial expressions of emotion unfolding over time provide some type of information that benefits the recognition of emotional expressions, in comparison with static images. In line with the dynamic advantage hypothesis, neuroimaging studies have shown increased and wider activation while seeing dynamic expressions. The present dissertation aims to clarify the cognitive mechanism underlying this dynamic advantage and the specificity of this effect for six facial expressions of emotion. Study 1 compared behavioral and brain cortical responses to dynamic and static expressions, looking for psychophysiological correlates of the dynamic advantage. Study 2 dealt with methodological issues regarding the timing of the stimuli and the dynamic neutral conditions. Study 3 tested the hypothesis that increasing the amount of movement in the expressions would increase the allocation of attention, and compared effects of intensity in both emotional and non-emotional movements. Study 4 focused on the question of emotion specificity of brain activation during emotion recognition. Results confirmed a dynamic advantage in the classification of expressions, presumably due to more efficient allocation of attention that improved perceptual processing. The effect increased gradually by augmenting the amount of motion, in both emotional and neutral expressions, indicating a perceptual bias to attend facial movements. The enhancement was somewhat larger for happiness and reduced for surprise, but overall similar for all emotional expressions.

The studies investigated the impact of predictive visual information about the pitch and location of a forthcoming sound on the sound processing. In Symbol-to-Sound matching paradigms, symbols induced predictions of particular sounds. The brain’s error signals (IR and N2b components of the event-related potential) were measured in response to occasional violations of the prediction, i.e. when a sound was incongruent to the corresponding symbol. IR and N2b index the detection of prediction violations at different levels, IR at a sensory and N2b at a cognitive level. Participants evaluated the congruency between prediction and actual sound by button press. When the prediction referred to only the pitch or only the location feature (Exp. 1), the violation of each feature elicited IR and N2b. The IRs to pitch and location violations revealed differences in the in time course and topography, suggesting that they were generated in feature-specific sensory areas. When the prediction referred to both features concurrently (Exp. 2), that is, the symbol predicted the sound´s pitch and location, either one or both predictions were violated. Unexpectedly, no significant effects in the IR range were obtained. However, N2b was elicited in response to all violations. N2b in response to concurrent violations of pitch and location had a shorter latency. We conclude that associative predictions can be established by arbitrary rule-based symbols and for different sound features, and that concurrent violations are processed in parallel. In complex situations as in Exp. 2, capacity limitations appear to affect processing in a hierarchical manner. While predictions were presumably not reliably established at sensory levels (absence of IR), they were established at more cognitive levels, where sounds are represented categorially (presence of N2b).

Die Blickrichtung und ihre Richtung sind wichtige nonverbale Hinweise für die Etablierung von sozialen Interaktionen und die Wahrnehmung von emotionalen Gesichtsausdrücken bei anderen. Ob der Blick direkt auf den Betrachter gerichtet ist (direkter Blick) oder abgewendet (abgewandter Blick), beeinflusst unsere soziale Aufmerksamkeit und emotionale Reaktionen. Dies deutet darauf hin, dass Emotionen und Blickrichtung informative Werte haben, die sich möglicherweise in frühen oder späteren Stadien der neurokognitiven Verarbeitung interagieren. Trotz theoretischer Grundlage, der geteilten Signal-Hypothese (Adams & Kleck, 2003), gibt es einen Mangel an strukturierten elektrophysiologischen Untersuchungen zu den Wechselwirkungen zwischen Emotionen und Blickrichtung sowie ihren neuronalen Korrelaten und wie sie sich in verschiedenen Bevölkerungsgruppen unterscheiden. Um diese Lücke zu schließen, verwendete diese Doktorarbeit ereigniskorrelierte Hirnpotentiale (ERPs), um die Reaktionen auf emotionale Ausdrücke und Blickrichtung in einem neuen Paradigma zu untersuchen, das statischen und dynamischen Blick mit Gesichtsausdrücken kombiniert. Es wurden drei verschiedene Populationen untersucht. Studie 1 untersuchte in einer normalen Stichprobe die Amplituden der ERP-Komponenten, die durch die erstmalige Präsentation von Gesichtern und nachfolgende Änderungen der Blickrichtung in der Hälfte der Durchgänge ausgelöst wurden. In Studie 2 wurden aufgrund der atypischen Gesichtsverarbeitung und verminderten Reaktionen auf Augenblick beim Autismus die ERPs und Augenbewegungen bei zwei Stichproben von Kindern mit unterschiedlichem Schweregrad ihrer Autismusmerkmale untersucht. In Studie 3 wurde in einer großen Stichprobe die vermutlich erhöhte Sensitivität bei der Emotionsverarbeitung und Reaktion auf Augenblick bei Müttern im postpartalen Zeitraum mit besonderem Fokus auf die Gesichter von Säuglingen untersucht. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der drei Studien, dass in sozialen Interaktionen die emotionalen Effekte von Gesichtern durch die dynamische Blickrichtung moduliert werden. / The eye gaze and its direction are important and relevant non-verbal cues for the establishment of social interactions and the perception of others’ emotional facial expressions. Gaze direction itself, whether eyes are looking straight at the viewer (direct gaze) or whether they look away (averted gaze), affects our social attention and emotional response. This implies that both emotion and gaze have informational values, which might interact at early or later stages of neurocognitive processing. Despite the suggestion of a theoretical basis for this interaction, the shared signal hypothesis (Adams & Kleck, 2003), there is a lack of structured electrophysiological investigations into the interactions between emotion and gaze and their neural correlates, and how they vary across populations. Addressing this need, the present doctoral dissertation used event-related brain potentials (ERPs) to study responses to emotional expressions and gaze direction in a novel paradigm combining static and dynamic gaze with facial expressions. The N170 and EPN were selected as ERP components believed to reflect gaze perception and reflexive attention, respectively. Three different populations were investigated. Study 1, in a normal sample, investigated the amplitudes of the ERP components elicited by the initial presentation of faces and subsequent changes of gaze direction in half of the trials. In Study 2, based on the atypical face processing and diminished responses to eye gaze in autism, the ERPs and eye movements were examined in two samples of children varying in the severity of their autism traits. In Study 3, In a large sample, I addressed the putatively increased sensitivity in emotion processing and response to eye gaze in mothers during their postpartum period with a particular focus on infant's faces. Taken together, the results from three studies demonstrate that in social interactions, the emotional effects of faces are modulated by dynamic gaze direction.

Die Einflüsse von Emotionen auf Informationsverarbeitungsprozesse zählen zu einem der zentralen Aspekte kognitionspsychologischer und neurowissenschaftlicher Forschung. Studien zur Prozessierung affektiver Bilder und emotionaler Gesichtsausdrücke haben gezeigt, daß emotionale Stimuli – vermutlich aufgrund ihrer starken intrinsischen Relevanz für den Organismus – in besonderem Maße Aufmerksamkeit binden und hierdurch einer präferierten und elaborierteren Weiterverarbeitung zugeführt werden. Evidenz zur Aktivierung und Verarbeitung emotionaler Valenz in der visuellen Wortverarbeitung ist hingegen gering und größtenteils inkonsistent. In einer Serie von Experimenten, die in der vorliegenden Arbeit zusammenfassend beschrieben und diskutiert werden, wurde mit Hilfe Ereigniskorrelierter Potentiale (EKPs) versucht, die Effekte emotionaler Valenz von deutschsprachigen Verben innerhalb des Wortverarbeitungsprozesses zu lokalisieren. In den EKPs zeigen sich – hinsichtlich ihrer Latenz und Topographie – dissoziierbare emotionsrelatierte Komponenten, die mit unterschiedlichen Stufen der Verarbeitungsprozesse in Verbindung gebracht werden können. Die Befunde legen nahe, daß die emotionale Valenz von Verben auf einer (post-) lexikalischen Verarbeitungsstufe aktiviert wird. Dieser frühen Registrierung liegen wahrscheinlich domänenunspezifische neuronale Mechanismen zugrunde, die weitestgehend ressourcen- und aufgabenunabhängig wirken. Auf späteren Stufen hingegen scheinen emotions-relatierte Prozesse durch zahlreiche weitere Faktoren beeinflußt zu werden. Die Modulation der Dynamik früher, nicht aber später Emotionsprozessierung durch nicht-valente Kontextinformation sowie in Abhängigkeit der Stimulusdomäne legt einen zeitlich variablen Verarbeitungsprozeß emotionaler Information nahe, der mit streng seriellen Modellen der Informationsverarbeitung nicht vereinbar ist, und möglicherweise der flexiblen Verhaltensanpassung an verschiedene Umweltbedingungen dient. / In recent cognitive and neuroscientific research the influences of emotion on information processing are of special interest. As has been shown in several studies on affective picture as well as facial emotional expression processing, emotional stimuli tend to involuntarily draw attentional resources and preferential and sustained processing, possibly caused by their high intrinsic relevance. However, evidence for emotion effects in visual word processing is scant and heterogeneous. As yet, little is known about at which stage and under what conditions the specific emotional content of a word is activated. A series of experiments which will be summarized and discussed in the following section aimed to localize the effects of emotion in visual word processing by recording event-related potentials (ERPs). Distinct effects of emotional valence on ERPs were found which were distinguishable with regard to their temporal and spatial distribution and might be therefore related to different stages within the processing stream. As a main result, the present findings indicate that the activation of emotional valence of verbs occurs on a (post-) lexical stage. The underlying neural mechanisms of this early registration appear to be domain-unspecific, and further, largely independent of processing resources and task demands. On later stages, emotional processes are modulated by several different factors. Further, the findings of an acceleration of early but not late emotion effects caused by neutral context information as well as by domain-specifity indicate a flexible dynamic of emotional processes which would be hard to account for by strictly serial processing models.