Frontal asymmetry, a construct invented by Richard Davidson, linking positive and negative valence as well as approach and withdrawal motivation to lateralized frontal brain activation has been investigated for over thirty years. The frontal activation patterns described as relevant were measured via alpha-band frequency activity (8-13 Hz) as a measurement of deactivation in electroencephalography (EEG) for homologous electrode pairs, especially for the electrode position F4/ F3 to account for the frontal relative lateralized brain activation.
Three different theories about frontal activation patterns linked to motivational states were investigated in two studies. The valence theory of Davidson (1984; 1998a; 1998b) and its extension to the motivational direction theory by Harmon-Jones and Allen (1998) refers to the approach motivation with relative left frontal brain activity (indicated by relative right frontal alpha activity) and to withdrawal motivation with relative right frontal brain activation (indicated by relative left frontal alpha activity). The second theory proposed by Hewig and colleagues (2004; 2005; 2006) integrates the findings of Davidson and Harmon – Jones and Allen with the reinforcement sensitivity theory of Jeffrey A. Gray (1982, 1991). Hewig sees the lateralized frontal approach system and withdrawal system proposed by Davidson as subsystems of the behavioral activation system proposed by Gray and bilateral frontal activation as a biological marker for the behavioral activation system. The third theory investigated in the present studies is the theory from Wacker and colleagues (2003; 2008; 2010) where the frontal asymmetrical brain activation patterns are linked to the revised reinforcement sensitivity theory of Gray and McNaughton (2000). Here, right frontal brain activity (indicated by lower relative right frontal alpha activity) accounts for conflict, behavioral inhibition and activity of the revised behavioral inhibition system, while left frontal brain activation (indicated by lower relative left frontal alpha activity) stands for active behavior and the activity of the revised behavioral activation system as well as the activation of the revised flight fight freezing system. In order to investigate these three theories, a virtual reality T-maze paradigm was introduced to evoke motivational states in the participants, offering the opportunity to measure frontal brain activation patterns via EEG and behavior simultaneously in the first study. In the second study the virtual reality paradigm was additionally compared to mental imagery and a movie paradigm, two well-known state inducing paradigms in the research field of frontal asymmetry.
In the two studies, there was confirming evidence for the theory of Hewig and colleages (2004; 2005; 2006), showing higher bilateral frontal activation for active behavior and lateralized frontal activation patterns for approach (left frontal brain activation) and avoidance (right frontal brain activation) behavior. Additionally a limitation for the capability model of anterior brain asymmetry proposed by Coan and colleagues (2006), where the frontal asymmetry should be dependent on the relevant traits driving the frontal asymmetry pattern if a relevant situation occurs, could be found. As the very intense virtual reality paradigm did not lead to a difference of frontal brain activation patterns compared to the mental imagery paradigm or the movie paradigm for the traits of the participants, the trait dependency of the frontal asymmetry in a relevant situation might not be given, if the intensity of the situation exceeds a certain level. Nevertheless there was an influence of the traits in the virtual reality T-maze paradigm, because the shown behavior in the maze was trait-dependent.
The implications of the findings are multifarious, leading from possible objective personality testing via diversification of the virtual reality paradigm to even clinical implications for depression treatments based on changes in the lateralized frontal brain activation patterns for changes in the motivational aspects, but also for changes in bilateral frontal brain activation when it comes to the drive and preparedness for action in patients. Finally, with the limitation of the capability model, additional variance in the different findings about frontal asymmetry can be explained by taking the intensity of a state manipulation into account. / Frontal Asymmetrie, ein Konstrukt, erfunden von Richard Davidson, das positive und negative Valenz sowie Annäherungsmotivation und Vermeidungsmotivation mit lateralisierter Frontalhirnaktivierung verbindet, wird seit mehr als dreißig Jahren untersucht. Die frontalen Aktivierungsmuster, die als relevant beschrieben wurden, wurden über Alpha-Frequenzband Aktivität (8-13 Hz) im Elektroenzephalogramm (EEG) als Maß für die Deaktivierung für die homologe Elektrodenpaare, insbesondere an der Elektrodenposition F4 / F3 gemessen, um die relative frontale lateralisierte Hirnaktivierung zu messen.
In der vorliegenden Arbeit wurden drei verschiedene Theorien über frontale Aktivierungsmuster, die mit motivationalen Zuständen verbunden sind, in zwei Studien untersucht. Die „valence theory“ von Davidson (1984; 1998a; 1998b) und ihre Erweiterung zur „motivational direction theory“ von Harmon Jones und Allen (1998) verbindet Annäherungsmotivation mit relativer linksseitiger frontalen Hirnaktivität (durch relative rechtsfrontale Alpha-Aktivität angezeigt) und Rückzugsmotivation mit relativer rechtsfrontaler Hirnaktivierung (durch relative linksfrontale Alpha-Aktivität angezeigt). Die zweite Theorie von Hewig und Kollegen (2004; 2005; 2006) integriert die Ergebnisse von Davidson und Harmon - Jones und Allen mit der „reinforcement sensitvity theory“ von Jeffrey A. Gray (1982, 1991). Hewig sieht das lateralisierte frontale „approach system“ (Annäherungsverhalten, links frontal), und das „withdrawal system“ (Rückzugsverhalten, rechts frontal) von Davidson als Subsysteme des „behavioral activation system“ von Gray und bilaterale frontale Aktivierung als biologische Marker für das „behavioral activation system“ und aktives Verhalten. Die dritte Theorie, die in den vorliegenden Studien untersucht wird, ist die Theorie von Wacker und Kollegen (2003; 2008; 2010), bei der die frontalen asymmetrischen Gehirnaktivierungsmuster der „revidierten reinforcement sensitvity theory“ von Gray und McNaughton (2000) zugeordnet werden. Hier steht die rechte frontale Hirnaktivität (ermittelt durch geringere relative rechten frontalen Alpha-Aktivität) für Konflikte, Verhaltenshemmung und die Aktivität des „revised behavioral inhibition system“, während links frontale Hirnaktivierung (ermittelt durch niedrigere relative links frontal Alpha-Aktivität) für aktives Verhalten und die Aktivität des „revised behavioral activation system“ sowie die Aktivierung des „revised fight flight freezing system“ steht. Um diese drei Theorien zu untersuchen, wurde eine virtuelles T-Labyrinth Paradigma in der ersten Studie eingeführt, um motivationale Zustände bei den Teilnehmern zu induzieren und die Möglichkeit zu erhalten, frontale Hirnaktivierungsmuster im EEG und Verhalten gleichzeitig zu messen. In der zweiten Studie wurde das virtuelle Realität Paradigma zusätzlich im Vergleich zu einem mentalen Vorstellungsparadigma und einem Film-Paradigma, zwei bekannten Paradigmen für die Induktion von motivationalen Zuständen im Bereich der Forschung der frontalen Asymmetrie, eingesetzt.
In den beiden Studien konnte die Theorie von Hewig und colleages (2004; 2005; 2006) belegt werden, da höhere bilaterale frontale Aktivierung für aktives Verhalten und lateralisierte frontale Aktivierungsmuster für Annäherung (linksfrontale Hirnaktivierung) und Vermeidung (rechtsfrontale Hirnaktivierung) gefunden wurde. Zusätzlich wurde eine Limitation des „capability models of anterior frontal asymmetry“ von Coan und Kollegen (2006), nach der die frontale Asymmetrie von relevanten Persönlichkeitsmerkmalen in den entsprechend der Eigenschaft relevanten Situationen beeinflusst werden sollte, gefunden. Da das sehr intensive virtuelle Realität Paradigma im Gegensatz zu den mentalen Vorstellungen und dem Film Paradigma keine Abhängigkeit der frontalen Gehirnaktivierungsmustern in den entsprechenden Situationen von den Persönlichkeitseigenschaften zeigte, kann diese Abhängigkeit der frontalen Asymmetrie von der Persönlichkeit nicht gefunden werden, wenn die Intensität der Situation einen bestimmten Wert überschreitet. Dennoch gab es einen Einfluss der Persönlichkeitseigenschaften in dem virtuellen T-Labyrinth, denn das beobachtbare Verhalten im Labyrinth war persönlichkeitsabhängig.
Die praktische Bedeutung dieser Erkenntnisse sind vielfältig und reichen von möglichen objektiven Persönlichkeitstests durch eine Erweiterung des virtuellen Realität Paradigmas bis hin zu klinischen Implikationen für die Behandlung depressiver Patienten, basierend auf der Veränderungen der lateralisierten Frontalhirnaktivierungsmustern um motivationale Aspekte zu verändern, oder aber der für Änderungen bilateraler frontale Gehirnaktivierung, um den Antrieb und die Handlungsbereitschaft bei Patienten zu verändern. Schließlich kann mittels der Limitierung des „capability models“ zusätzliche Variation in den verschiedenen Befunden zur frontalen Asymmetrie erklärt werden, indem man die Intensität der Zustandsmanipulation berücksichtigt.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:14328 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Rodrigues, Johannes |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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