Ziel: Das Ziel der vorliegenden Studie war einen Zusammenhang zwischen posttraumatischen Riechstörungen und Frontalhirnläsionen zu beweisen. Methode: Dafür wurden 51 Patienten mit posttraumatischen Riechstörungen und 50 Patienten mit Riechstörungen anderer Ätiologie untersucht. Der Grad der Riechstörungen wurde mit dem orthonasalen Testverfahren der Sniffin‘ Sticks sowie dem retronasalem Schmeckpulvertest eingestuft. Zusätzlich wurden neuropsychologische Tests (TMT-A, COWA, WCST, d2-R) durchgeführt, um Funktionen, die als typisch für die Frontallappen angesehen werden, zu überprüfen. Außerdem sollte jeder Patient den Fragebogen des Beck Depressions Inventars für eine Einschätzung seiner depressiven Tendenz beantworten. Ergebnisse: Es konnte in beiden untersuchten Patientengruppen kein Zusammenhang zwischen dem Riechvermögen und der neuropsychologischen Leistung festgestellt werden. Allerdings wurde in der posttraumatischen Patientengruppe eine signifikante, inverse Korrelation zwischen der Punktzahl des BDI und der Punktzahl im Diskriminationstest beobachtet. In der Kontrollgruppe bestand zwischen diesen Faktoren kein Zusammenhang. Schlussfolgerungen: Trotz der Ergebnisse dieser Studie kann ein Zusammenhang zwischen posttraumatischen Riechstörungen und Frontalhirnläsionen nicht ausgeschlossen werden, da u.a. die Funktionen der Frontallappen aufgrund ihrer Komplexität und Unspezifität schwierig zu messen sind. Außerdem waren die Traumata der Patienten sowie der klinische Verlauf sehr variabel und individuell. Frontalhirnläsionen können allerdings dramatische Einschnitte bedeuten, auf die klinisch besonders geachtet werden sollte. Olfaktorische Probleme können darüber hinaus zusätzlich die Lebensqualität stark beeinträchtigen und sollten daher ebenfalls Bestandteil der posttraumatischen Diagnostik sein.:Inhaltsverzeichnis 1 ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS IV 2 EINLEITUNG 1 2.1 POSTTRAUMATISCHER RIECHVERLUST 1 2.2 FRONTALHIRN 3 3 ZIELSETZUNG DER STUDIE 9 3.1 HYPOTHESE 9 3.2 ERWARTETE ERGEBNISSE 10 4 MATERIAL UND METHODEN 10 4.1 PATIENTEN 10 4.2 METHODEN 10 4.2.1 RIECHTESTS 10 4.2.2 NEUROPSYCHOLOGISCHE TESTS 17 4.3 STATISTISCHE AUSWERTUNG 24 5 ERGEBNISSE 25 5.1 DESKRIPTIVE STATISTIK 25 5.1.1 PATIENTENKOLLEKTIV 25 5.1.2 POSTTRAUMATISCHE PATIENTEN 27 5.1.3 KONTROLLGRUPPE 28 5.2 KORRELATIONSPRÜFUNGEN 29 5.2.1 KORRELATION DER ERGEBNISSE DER RIECHTESTS MIT DEN ERGEBNISSEN DER NEUROPSYCHOLOGISCHEN TESTS 29 5.2.2 KORRELATION DER NEUROPSYCHOLOGISCHEN TESTS UNTEREINANDER 35 5.2.3 KORRELATION DER ERGEBNISSE DER RIECHTESTS MIT DER PUNKTZAHL DES BDI 36 6 DISKUSSION 39 6.1 METHODEN 40 6.1.1 RIECHTESTS 40 6.1.2 NEUROPSYCHOLOGISCHE TESTS 41 6.1.3 BECK DEPRESSIONS INVENTAR 43 6.2 ERGEBNISSE 43 6.2.1 ZUSAMMENHANG RIECHLEISTUNG MIT ERGEBNISSEN DER NEUROPSYCHOLOGISCHEN TESTS 43 6.2.2 ZUSAMMENHANG DISKRIMINATIONSLEISTUNG MIT PUNKTZAHL DES BECK DEPRESSIONS INVENTARS 48 7 AUSBLICK 50 8 ZUSAMMENFASSUNG 52 9 SUMMARY 53 10 ABBILDUNGSVERZEICHNIS V 11 TABELLENVERZEICHNIS VII 12 LITERATURVERZEICHNIS VIII 13 ERKLÄRUNG ZUR ERÖFFNUNG DES PROMOTIONSVERFAHRENS XXI 14 EINHALTUNG DER AKTUELLEN GESETZLICHEN VORGABE XXII 15 DANKSAGUNG XXIII 16 CURRICULUM VITAE XXIV 17 PUBLIKATIONEN XXVI

Diese Arbeit ist Teil des Toxnetz-Projekts des Fachbereichs Toxikologie an der Universität Leipzig und behandelt Themen rund um den Botenstoff Dopamin. Es wurden hierfür Texte und Essays zu Funktionen, Mechanismen, Hirnarealen und Krankheitsbildern geschrieben, die den Studierenden der Toxikologie als Lernhilfe und Wissensspeicher dienen sollen. Ausführliche Erläuterungen finden sich zu den vier dopaminergen Projektionsbahnen und ihren Interaktionen mit den Basalganglien, dem präfrontalen Cortex, dem Hippocampus und der Amygdala. Die Rolle von Dopamin bei Motivation, Belohnung, Lernen, Gedächtnisbildung und Aufmerksamkeit wird ebenso beleuchtet, wie die bei der Parkinson Krankheit, Schizophrenie, ADHS und Drogensucht.

Zunehmend mehr Beweise aus der sozialen Neurowissenschaft deuten darauf hin, dass der mediale präfrontale Cortex (mPFC) eine entscheidende neurale Komponente in der Verarbeitung von sozialem Ereigniswissen ist. Die vorliegende Arbeit stellt eine integrative Theorie der kognitiven und neuronalen Grundlagen von sozialem Ereigniswissen vor. Die „Structural and Temporal Representation Binding“ (STRing) Theorie postuliert, dass der mPFC abstrakte dynamische summarische Repräsentationen in Form von Ereignissimulatoren speichert, die Wissen über soziale Abläufe mittles Einbinding von Regionen im posterioren Cortex und limbischen System generieren. Neurowissenschaftliche Befunde für die Differenzierung von Simulatorenfunktionen entlang der dorso-ventralen Achse des mPFC werden diskutiert und die Spezifität der Simuatoren für die Entwicklung von Ereignis-, Personen, und Selbst-Schemata dargestellt. / Accumulating evidence from social neuroscience research demonstrates that the medial prefrontal cortex (mPFC) is a crucial neural component in the processing of social event knowledge. This work proposes an integrative theory of the cognitive and neural bases of social event knowledge. The structural and temporal representation binding (STRing) theory assumes that the mPFC represents abstract dynamic summary representations in the form of event simulators, which give rise to social event knowledge via binding with regions in the posterior cerebral cortex and limbic system. Neuroscience findings for the segregation of simulator functions along the dorso-ventral mPFC axis will be discussed and the specificity of simulators for the development of event, person, and self schemata will be demonstrated.

Eine phasische Ausschüttung des Neurotransmitters Dopamin wird u.a. mit positivem Affekt, der Reaktivität auf Neuheit und kognitiver Handlungssteuerung in Verbindung gebracht. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde der dopaminerge Einfluss auf die Flexibilität und Stabilität der Handlungssteuerung untersucht. Für eine zielgerichtete Handlung sind beide antagonistischen Anforderungen notwendig. Einerseits müssen gewählte Handlungsabsichten gegenüber irrelevanten Ablenkungsreizen abgeschirmt und somit stabilisiert werden. Andererseits müssen diese Absichten im Falle handlungsrelevanter Änderungen der Situation flexibel angepasst werden. Als theoretische Grundlage für die vorliegende Arbeit dienten in diesem Zusammenhang folgende Kernthesen von Miller und Cohen (2001): (1) Der präfrontale Kortex (PFC) ist entscheidend an der Regulation der Handlungssteuerung beteiligt. (2) Eine phasische Dopaminausschüttung ermöglicht die Aufnahme neuer Reize im PFC und damit die Möglichkeit, gegebenenfalls aktuelle Regeln und Ziele zu ändern. (3) Eine phasische Dopaminausschüttung verschiebt demnach die Balance zwischen einer flexiblen und stabilen Handlungssteuerung in Richtung Flexibilität. In den ersten beiden Studien der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss interindividueller Unterschiede dopaminerger Aktivität auf die Flexibilität der Handlungssteuerung untersucht. Als Prädiktoren wurden die spontane Lidschlagrate (EBR), die Polymorphismen COMT Val-158-Met und DRD4 Exon III sowie das Geschlecht eingesetzt. In der dritten Studie sollte eine Dopaminausschüttung experimentell durch die Darbietung von Signalen einer potenziellen Belohnung (Geldgewinn) stimuliert werden. Hierdurch sollten die beobachteten Zusammenhänge aus den ersten beiden Studien erhärtet und in einem erweiterten theoretischen Kontext untersucht werden. In allen drei Studien zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang von Lidschlagrate und kognitiver Flexibilität (mittleres η²=8%). Entsprechend der Vorhersage wurde mit steigender Lidschlagrate eine erhöhte Flexibilität beobachtet. Ferner ergaben sich Interaktionseffekte zwischen EBR und DRD 4 Exon III Polymorphismus bzw. EBR und Geschlecht, sowie ein Geschlechtshaupteffekt. Zur Stabilität dieser Effekte konnte jedoch jeweils keine abschließende Aussage gemacht werden. In der dritten Studie zeigte sich bei Darbietung des Belohnungssignals eine erhöhte kognitive Stabilität (η²=7%). Dieser Zusammenhang wurde vom subjektiven Erlebens des Experiments moderiert (η²=11%): Personen, die den Eindruck hatten, ohne große Anstrengung viel zu gewinnen, zeigten eine erhöhte kognitive Flexibilität. Diese beiden Befunde können innerhalb einer integrativen Theorie von Cohen et al. (2004) plausibel erklärt werden. Der Belohnungs-Haupteffekt könnte auf die Dominanz eines (noradrenergen) Wirkungspfades im Kontext der Wettkampfsituation hinweisen. Der moderierende Effekt des subjektiven Erlebens könnte gemäß der oben erläuterten Kernthesen von Miller und Cohen (2001) als gleichzeitige Flexibilisierung über den dopaminergen Wirkungspfad interpretiert werden, die insbesondere bei geringer wahrgenommener Anstrengung dominieren kann. Als wichtigstes Ergebnis der vorliegenden Arbeit kann zusammenfassend festgestellt werden, dass die Hypothese einer dopaminergen Beeinflussung der Flexibilitäts-Stabilitäts-Balance der kognitiven Handlungssteuerung durch die Ergebnisse der drei Studien unterstützt werden konnte. Dabei erwies sich insbesondere die spontane Lidschlagrate als zuverlässiger non-invasiver und effizient zu erhebender Prädiktor dopaminerger Aktivität. Der flexibilisierende Einfluss von Dopamin kann von einem stabilisierenden Einfluss überlagert werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine erforderliche Leistung zur Erreichung einer Belohnung als nützlich eingeschätzt und subjektiv als anstrengend wahrgenommen wird. / Converging evidence suggests a modulatory role of the neurotransmitter dopamine concerning reward, positive affect, novelty, and cognitive control. According to Miller and Cohen (2001) a phasic burst of dopamine shifts the balance between cognitive flexibility versus stability towards increased flexibility. Based on this assumption the current dissertation aimed at revealing associations between correlates of dopaminergic activity and the cognitive flexibility in an attentional set-shifting paradigm. In the first two studies we examined individual differences in the spontaneous eyeblink rate (EBR), the polymorphisms DRD4 exon III and COMT Val158Met polymorphism, as well as gender. In the third study we examined the impact of prospective monetary gains. Through this the findings of the first two studies should be validated and tested in an extended theoretical background. In all three studies an association between high EBR and increased cognitive flexibility was observed (mean η²=8%). Thus the main thesis of Miller and Cohen (2001) could be confirmed. Furthermore we observed interactions between EBR and DRD4 and EBR and gender, as well as a gender main effect on cognitive flexibility. In the third study we observed increased cognitive stability in the face of prospective gains (η²=7%). However, this effect was modulated by the subjective evaluation of the reward cues: participants who reported increasing their effort in response to reward cues showed increased cognitive stability whereas those who reported a positive and relaxed attitude towards the reward cues showed increased flexibility (η²=11%). The results thus suggest that the flexibility-stability-balance is modulated by the perceived effort needed to receive the potential reward.

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We often form intentions but have to postpone them until the appropriate situation for retrieval and execution has come, an ability also referred to as event-based prospective memory. After intention completion, our cognitive system has to deactivate no-more-relevant intention representations from memory to avoid interference with subsequent tasks. In everyday life, we frequently rely on these abilities also in stressful situations. Surprisingly, little is known about potential stress effects on these functions. Therefore, the present study aimed to examine the reliability of event-based prospective memory and of intention deactivation in conditions of acute psychosocial stress. To this aim, eighty-two participants underwent the Trier Social Stress Test, a standardized stress protocol, or a standardized control situation. Following this treatment, participants performed a computerized event-based prospective memory task with non-salient and focal prospective memory cues in order to assess prospective memory performance and deactivation of completed intentions. Although the stress group showed elevated levels of salivary cortisol as marker of a stress-related increase in hypothalamus-pituitary-adrenal axis activity throughout the cognitive testing period compared to the no-stress group, prospective memory performance and deactivation of completed intentions did not differ between groups. Findings indicate that cognitive control processes subserving intention retrieval and deactivation after completion may be mostly preserved even under conditions of acute stress.

Eine phasische Ausschüttung des Neurotransmitters Dopamin wird u.a. mit positivem Affekt, der Reaktivität auf Neuheit und kognitiver Handlungssteuerung in Verbindung gebracht. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde der dopaminerge Einfluss auf die Flexibilität und Stabilität der Handlungssteuerung untersucht. Für eine zielgerichtete Handlung sind beide antagonistischen Anforderungen notwendig. Einerseits müssen gewählte Handlungsabsichten gegenüber irrelevanten Ablenkungsreizen abgeschirmt und somit stabilisiert werden. Andererseits müssen diese Absichten im Falle handlungsrelevanter Änderungen der Situation flexibel angepasst werden. Als theoretische Grundlage für die vorliegende Arbeit dienten in diesem Zusammenhang folgende Kernthesen von Miller und Cohen (2001): (1) Der präfrontale Kortex (PFC) ist entscheidend an der Regulation der Handlungssteuerung beteiligt. (2) Eine phasische Dopaminausschüttung ermöglicht die Aufnahme neuer Reize im PFC und damit die Möglichkeit, gegebenenfalls aktuelle Regeln und Ziele zu ändern. (3) Eine phasische Dopaminausschüttung verschiebt demnach die Balance zwischen einer flexiblen und stabilen Handlungssteuerung in Richtung Flexibilität. In den ersten beiden Studien der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss interindividueller Unterschiede dopaminerger Aktivität auf die Flexibilität der Handlungssteuerung untersucht. Als Prädiktoren wurden die spontane Lidschlagrate (EBR), die Polymorphismen COMT Val-158-Met und DRD4 Exon III sowie das Geschlecht eingesetzt. In der dritten Studie sollte eine Dopaminausschüttung experimentell durch die Darbietung von Signalen einer potenziellen Belohnung (Geldgewinn) stimuliert werden. Hierdurch sollten die beobachteten Zusammenhänge aus den ersten beiden Studien erhärtet und in einem erweiterten theoretischen Kontext untersucht werden. In allen drei Studien zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang von Lidschlagrate und kognitiver Flexibilität (mittleres η²=8%). Entsprechend der Vorhersage wurde mit steigender Lidschlagrate eine erhöhte Flexibilität beobachtet. Ferner ergaben sich Interaktionseffekte zwischen EBR und DRD 4 Exon III Polymorphismus bzw. EBR und Geschlecht, sowie ein Geschlechtshaupteffekt. Zur Stabilität dieser Effekte konnte jedoch jeweils keine abschließende Aussage gemacht werden. In der dritten Studie zeigte sich bei Darbietung des Belohnungssignals eine erhöhte kognitive Stabilität (η²=7%). Dieser Zusammenhang wurde vom subjektiven Erlebens des Experiments moderiert (η²=11%): Personen, die den Eindruck hatten, ohne große Anstrengung viel zu gewinnen, zeigten eine erhöhte kognitive Flexibilität. Diese beiden Befunde können innerhalb einer integrativen Theorie von Cohen et al. (2004) plausibel erklärt werden. Der Belohnungs-Haupteffekt könnte auf die Dominanz eines (noradrenergen) Wirkungspfades im Kontext der Wettkampfsituation hinweisen. Der moderierende Effekt des subjektiven Erlebens könnte gemäß der oben erläuterten Kernthesen von Miller und Cohen (2001) als gleichzeitige Flexibilisierung über den dopaminergen Wirkungspfad interpretiert werden, die insbesondere bei geringer wahrgenommener Anstrengung dominieren kann. Als wichtigstes Ergebnis der vorliegenden Arbeit kann zusammenfassend festgestellt werden, dass die Hypothese einer dopaminergen Beeinflussung der Flexibilitäts-Stabilitäts-Balance der kognitiven Handlungssteuerung durch die Ergebnisse der drei Studien unterstützt werden konnte. Dabei erwies sich insbesondere die spontane Lidschlagrate als zuverlässiger non-invasiver und effizient zu erhebender Prädiktor dopaminerger Aktivität. Der flexibilisierende Einfluss von Dopamin kann von einem stabilisierenden Einfluss überlagert werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine erforderliche Leistung zur Erreichung einer Belohnung als nützlich eingeschätzt und subjektiv als anstrengend wahrgenommen wird. / Converging evidence suggests a modulatory role of the neurotransmitter dopamine concerning reward, positive affect, novelty, and cognitive control. According to Miller and Cohen (2001) a phasic burst of dopamine shifts the balance between cognitive flexibility versus stability towards increased flexibility. Based on this assumption the current dissertation aimed at revealing associations between correlates of dopaminergic activity and the cognitive flexibility in an attentional set-shifting paradigm. In the first two studies we examined individual differences in the spontaneous eyeblink rate (EBR), the polymorphisms DRD4 exon III and COMT Val158Met polymorphism, as well as gender. In the third study we examined the impact of prospective monetary gains. Through this the findings of the first two studies should be validated and tested in an extended theoretical background. In all three studies an association between high EBR and increased cognitive flexibility was observed (mean η²=8%). Thus the main thesis of Miller and Cohen (2001) could be confirmed. Furthermore we observed interactions between EBR and DRD4 and EBR and gender, as well as a gender main effect on cognitive flexibility. In the third study we observed increased cognitive stability in the face of prospective gains (η²=7%). However, this effect was modulated by the subjective evaluation of the reward cues: participants who reported increasing their effort in response to reward cues showed increased cognitive stability whereas those who reported a positive and relaxed attitude towards the reward cues showed increased flexibility (η²=11%). The results thus suggest that the flexibility-stability-balance is modulated by the perceived effort needed to receive the potential reward.

Theory of Mind (ToM) is the ability to infer others’ mental states and thus to predict their behavior (Perner, 1991). Therefore, ToM is essential for the adequate adjustment of behavior in social situations. ToM can be divided into: 1) cognitive ToM encompassing inferences about intentions and beliefs and 2) affective ToM encompassing inferences about emotions (Shamay-Tsoory, Harari, Aharon-Peretz, & Levkovitz, 2010). Well-functioning skills of both ToM aspects are much-needed in the developmental period of adolescence because in this age phase peer relationships become more important and romantic relationships arise (Steinberg & Morris, 2001). Importantly, affective psychopathological disorders often have their onset in adolescence. ToM development in adolescence might be based on underlying cognitive mechanisms such as the ability to inhibit one’s own thoughts in order to understand another person’s thoughts (Carlson & Moses, 2001). Another possible mechanism relates to functional brain development across adolescence (Blakemore, 2008). Therefore, neurocognitive mechanisms may underlie ongoing ToM development in adolescence. First studies indicate an ongoing behavioral and functional brain development of ToM (e.g. Blakemore, 2008). However, ToM development in adolescence and how this might relate to underlying (neuro)cognitive functions remains largely underexamined. The major aims of the current thesis were first to answer the overall question whether there is an ongoing development of ToM in adolescence. This question relates to both behavioral and functional brain development. As a second major aim, the present work sought to elucidate possible (neuro)cognitive mechanisms of ongoing ToM development across adolescence. Specifically, these cognitive mechanisms might be basic cognitive functions as well as executive functions. Additionally, the present work aimed at exploring potential (neuro)cognitive mechanisms through an integration of both behavioral and functional brain studies. The current experimental work spans three cross-sectional studies investigating adolescents (aged around 12-15 years) and young adults (aged around 18-22 years) to examine for the first time both the behavioral (studies I and II) and functional brain development of ToM (study III) in adolescence and its underlying (neuro)cognitive mechanisms. In all three studies, more complex, advanced ToM tasks were employed to avoid ceiling effects. Study I was aimed at investigating if cognitive and affective ToM continues to develop in adolescence and at exploring if basic cognitive variables such as verbal ability, speed of processing, and working memory capacity underlie such development. Hence, two groups of adolescents and young adults completed tasks of ToM and basic cognitive abilities. Large age effects were revealed on both measures of ToM: adolescents performed lower than adults. These age differences remained significant after controlling for basic cognitive variables. However, verbal ability covaried with performance in affective ToM. Overall, results support the hypothesis of an ongoing development of ToM from adolescence to adulthood on both cognitive and affective aspects. Results may further indicate verbal ability being a basic cognitive mechanism of affective ToM. Study II was designed to further explore if affective ToM, as measured with a dynamic realistic task, continues to develop across adolescence. Importantly, this study sought to explore executive functions as higher cognitive mechanisms of developing affective ToM across adolescence. A large group spanning adolescents and young adults evaluated affective mental states depicted by actors in video clips. Additionally, participants were examined with three subcomponents of executive functions, inhibition, updating, and shifting following the classification of Miyake et al. (2000). Affective ToM performance was positively related to age and all three executive functions. Specifically, inhibition explained the largest amount of variance in age related differences of affective ToM performance. Overall, these results indicate the importance of inhibition as key underlying mechanism of developing an advanced affective ToM in adolescence. Study III set out to explore the functional brain development of affective ToM in adolescence by using functional magnetic resonance imaging (fMRI). The affective ToM measure was the behavioral developmentally sensitive task from study II. An additional control condition consisted of the same emotional stimuli with the instruction to focus on physical information. This study faced methodical challenges of developmental fMRI studies by matching performance of groups. The ventromedial prefrontal cortex (vMPFC) was significantly less deactivated in adolescents in comparison to adults, which might suggest that adolescents seem to rely more on self-referential processes for affective ToM. Furthermore, adolescents compared to adults showed greater activation in the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) in the control condition, indicating that adolescents might be distracted by the emotional content and therefore needed to focus more on the physical content of the stimulus. These findings suggest affective ToM continues to develop on the functional brain level and reveals different underlying neurocognitive strategies for adolescents in contrast to adults. In summary, the current thesis investigated whether ToM continues to develop in adolescence until young adulthood and explored underlying (neuro)cognitive mechanisms. Findings suggest that there is indeed an ongoing development of both the cognitive and affective aspect of ToM, which importantly contributes to the conceptual debate. Moreover, the second benefit to the debate is to demonstrate how this change may occur. As a basic cognitive mechanism verbal ability and as an executive functioning mechanism inhibition was revealed. Furthermore, neurocognitive mechanisms in form of different underlying neurocognitive strategies of adolescents compared to adults were shown. Taken together, ToM development in adolescence seems to mirror a different adaptive cognitive style in adolescence (Crone & Dahl, 2012). This seems to be important for solving the wealth of socio-emotional developmental tasks that are relevant for this age span.

We often form intentions but have to postpone them until the appropriate situation for retrieval and execution has come, an ability also referred to as event-based prospective memory. After intention completion, our cognitive system has to deactivate no-more-relevant intention representations from memory to avoid interference with subsequent tasks. In everyday life, we frequently rely on these abilities also in stressful situations. Surprisingly, little is known about potential stress effects on these functions. Therefore, the present study aimed to examine the reliability of event-based prospective memory and of intention deactivation in conditions of acute psychosocial stress. To this aim, eighty-two participants underwent the Trier Social Stress Test, a standardized stress protocol, or a standardized control situation. Following this treatment, participants performed a computerized event-based prospective memory task with non-salient and focal prospective memory cues in order to assess prospective memory performance and deactivation of completed intentions. Although the stress group showed elevated levels of salivary cortisol as marker of a stress-related increase in hypothalamus-pituitary-adrenal axis activity throughout the cognitive testing period compared to the no-stress group, prospective memory performance and deactivation of completed intentions did not differ between groups. Findings indicate that cognitive control processes subserving intention retrieval and deactivation after completion may be mostly preserved even under conditions of acute stress.

Theory of Mind (ToM) is the ability to infer others’ mental states and thus to predict their behavior (Perner, 1991). Therefore, ToM is essential for the adequate adjustment of behavior in social situations. ToM can be divided into: 1) cognitive ToM encompassing inferences about intentions and beliefs and 2) affective ToM encompassing inferences about emotions (Shamay-Tsoory, Harari, Aharon-Peretz, & Levkovitz, 2010). Well-functioning skills of both ToM aspects are much-needed in the developmental period of adolescence because in this age phase peer relationships become more important and romantic relationships arise (Steinberg & Morris, 2001). Importantly, affective psychopathological disorders often have their onset in adolescence. ToM development in adolescence might be based on underlying cognitive mechanisms such as the ability to inhibit one’s own thoughts in order to understand another person’s thoughts (Carlson & Moses, 2001). Another possible mechanism relates to functional brain development across adolescence (Blakemore, 2008). Therefore, neurocognitive mechanisms may underlie ongoing ToM development in adolescence. First studies indicate an ongoing behavioral and functional brain development of ToM (e.g. Blakemore, 2008). However, ToM development in adolescence and how this might relate to underlying (neuro)cognitive functions remains largely underexamined. The major aims of the current thesis were first to answer the overall question whether there is an ongoing development of ToM in adolescence. This question relates to both behavioral and functional brain development. As a second major aim, the present work sought to elucidate possible (neuro)cognitive mechanisms of ongoing ToM development across adolescence. Specifically, these cognitive mechanisms might be basic cognitive functions as well as executive functions. Additionally, the present work aimed at exploring potential (neuro)cognitive mechanisms through an integration of both behavioral and functional brain studies. The current experimental work spans three cross-sectional studies investigating adolescents (aged around 12-15 years) and young adults (aged around 18-22 years) to examine for the first time both the behavioral (studies I and II) and functional brain development of ToM (study III) in adolescence and its underlying (neuro)cognitive mechanisms. In all three studies, more complex, advanced ToM tasks were employed to avoid ceiling effects. Study I was aimed at investigating if cognitive and affective ToM continues to develop in adolescence and at exploring if basic cognitive variables such as verbal ability, speed of processing, and working memory capacity underlie such development. Hence, two groups of adolescents and young adults completed tasks of ToM and basic cognitive abilities. Large age effects were revealed on both measures of ToM: adolescents performed lower than adults. These age differences remained significant after controlling for basic cognitive variables. However, verbal ability covaried with performance in affective ToM. Overall, results support the hypothesis of an ongoing development of ToM from adolescence to adulthood on both cognitive and affective aspects. Results may further indicate verbal ability being a basic cognitive mechanism of affective ToM. Study II was designed to further explore if affective ToM, as measured with a dynamic realistic task, continues to develop across adolescence. Importantly, this study sought to explore executive functions as higher cognitive mechanisms of developing affective ToM across adolescence. A large group spanning adolescents and young adults evaluated affective mental states depicted by actors in video clips. Additionally, participants were examined with three subcomponents of executive functions, inhibition, updating, and shifting following the classification of Miyake et al. (2000). Affective ToM performance was positively related to age and all three executive functions. Specifically, inhibition explained the largest amount of variance in age related differences of affective ToM performance. Overall, these results indicate the importance of inhibition as key underlying mechanism of developing an advanced affective ToM in adolescence. Study III set out to explore the functional brain development of affective ToM in adolescence by using functional magnetic resonance imaging (fMRI). The affective ToM measure was the behavioral developmentally sensitive task from study II. An additional control condition consisted of the same emotional stimuli with the instruction to focus on physical information. This study faced methodical challenges of developmental fMRI studies by matching performance of groups. The ventromedial prefrontal cortex (vMPFC) was significantly less deactivated in adolescents in comparison to adults, which might suggest that adolescents seem to rely more on self-referential processes for affective ToM. Furthermore, adolescents compared to adults showed greater activation in the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) in the control condition, indicating that adolescents might be distracted by the emotional content and therefore needed to focus more on the physical content of the stimulus. These findings suggest affective ToM continues to develop on the functional brain level and reveals different underlying neurocognitive strategies for adolescents in contrast to adults. In summary, the current thesis investigated whether ToM continues to develop in adolescence until young adulthood and explored underlying (neuro)cognitive mechanisms. Findings suggest that there is indeed an ongoing development of both the cognitive and affective aspect of ToM, which importantly contributes to the conceptual debate. Moreover, the second benefit to the debate is to demonstrate how this change may occur. As a basic cognitive mechanism verbal ability and as an executive functioning mechanism inhibition was revealed. Furthermore, neurocognitive mechanisms in form of different underlying neurocognitive strategies of adolescents compared to adults were shown. Taken together, ToM development in adolescence seems to mirror a different adaptive cognitive style in adolescence (Crone & Dahl, 2012). This seems to be important for solving the wealth of socio-emotional developmental tasks that are relevant for this age span.:Abstract 1 1 General Introduction 4 1.1 Concept of ToM: cognitive and affective aspects 7 1.2 ToM Development 8 1.2.1 ToM Development until Adolescence 9 1.2.2 ToM Development in Adolescence 12 1.3 Cognitive Mechanisms 14 1.3.1 Basic Cognitive Functions 15 1.3.2 Executive Functions 17 1.4 Neurocognitive Mechanisms 19 1.4.1 Functional brain development of ToM 20 1.4.2 Integrating behavioral and functional brain studies 21 2 Outline and Central Questions 24 2.1 Does ToM continue to develop in adolescence? 24 2.1.1 Does ToM continue to develop on the behavioral level? 24 2.1.2 Does ToM continue to develop on the level of brain function? 25 2.2 What are (neuro)cognitive mechanisms of ToM development in adolescence? 26 2.2.1 What are basic cognitive and executive functioning mechanisms? 26 2.2.2 Can mechanisms be concluded from the integration of behavioral data and functional brain processes? 26 3 Study I – ToM Development in Adolescence and its Basic Cognitive Mechanisms 28 3.1 Introduction 28 3.2 Method 32 3.2.1 Participants 32 3.2.2 Materials 33 3.3 Results 36 3.3.1 Age Effects 36 3.3.2 Influence of puberty on social cognition 37 3.3.3 Controlling for Basic Cognitive Abilities 39 3.4 Discussion 40 3.4.1 Overview 40 3.4.2 Age differences in social cognition 40 3.4.3 Influence of puberty on social cognition 42 3.4.4 Covariates of age differences in social cognition 42 3.4.5 Conclusions 43 4 Study II – ToM Development in Adolescence and its Executive Functioning Mechanisms 45 4.1 Introduction 45 4.2 Method 49 4.2.1 Participants 49 4.2.2 Materials 49 4.3 Results 52 4.3.1 Decomposing the Age Effect in Affective Theory of Mind 54 4.4 Discussion 55 4.4.1 Overview 55 4.4.2 Conclusions 57 5 Study III – ToM Development in Adolescence and its Neurocognitive Mechanisms 59 5.1 Introduction 59 5.2 Method 61 5.2.1 Participants 61 5.2.2 Stimuli, design and procedure 62 5.2.3 Statistical analysis of behavioral data 65 5.2.4 Functional imaging 65 5.2.5 Statistical analysis of fMRI data 66 5.3 Results 67 5.3.1 Behavioral results 67 5.3.2 fMRI results 68 5.4 Discussion 71 5.4.1 Developmental differences in brain activations 71 5.4.2 Conclusions 74 6 General Discussion 75 6.1 Summary of empirical findings 75 6.2 Discussion and integration of the main empirical findings 76 6.2.1 Continued ToM development in adolescence 76 6.2.2 (Neuro)cognitive mechanisms of ToM development in adolescence 80 6.3 Implications and outlook 89 6.3.1 Current findings and their conceptual fit to present models of ToM 90 6.3.2 Underpinning the concept of cognitive and affective ToM 91 6.3.3 Conceptual and methodical implications of performance matching 92 6.3.4 The role of puberty on ToM 94 6.3.5 Predicting other’s economic behavior 95 6.3.6 Structural brain development 96 6.3.7 Applied perspective 97 6.4 Summary 98 References 99