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Our ability to select relevant information from the environment is limited by the resolution of attention – i.e., the minimum size of the region that can be selected. Neural mechanisms that underlie this limit and its development are not yet understood. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) was performed during an object tracking task in 7- and 11-year-old children, and in young adults. Object tracking activated canonical fronto-parietal attention systems and motion-sensitive area MT in children as young as 7 years. Object tracking performance improved with age, together with stronger recruitment of parietal attention areas and a shift from low-level to higher-level visual areas. Increasing the required resolution of spatial attention – which was implemented by varying the distance between target and distractors in the object tracking task – led to activation increases in fronto-insular cortex, medial frontal cortex including anterior cingulate cortex (ACC) and supplementary motor area, superior colliculi, and thalamus. This core circuitry for attentional precision was recruited by all age groups, but ACC showed an age-related activation reduction. Our results suggest that age-related improvements in selective visual attention and in the resolution of attention are characterized by an increased use of more functionally specialized brain regions during the course of development.
Thema der vorliegenden Arbeit ist die systematische Darstellung und methodische Bewertung von wissenschaftlichen Publikationen zu psychosozialen Aspekten von Herzrhythmusstörungen. Thematisch ergaben sich zwei Hauptrichtungen: 1. Das Befinden und die Lebensqualität von Patienten mit Herzrhythmusstörungen. 2. Das Problem der psychischen Beteiligung an der Auslösung von ventrikulären Arrhythmien und dem plötzlichen Herztod. Mit der Eignungsbewertung nach Hermann-Lingen und Buss (2002), mit der der Hauptteil der Studien bewertet wurde, konnten die Studien meist gut eingeteilt werden. Die Klassifizierung erfolgte anhand zweier Aspekte: der Fallzahl und der methodischen Qualität (entsprechend der Fragestellung der vorliegenden Arbeit). Die Gesamt-Eignung einer Studie errechnet sich aus dem Produkt von Fallzahl und dem Mittelwert der methodischen Qualität. Eine Ausnahme von der o.g. Bewertung stellen Studien dar, die Fragen zur Lebensqualität nur als ein weiteres Kriterium zusätzlich zu kardiologischen Parametern untersuchen, welche das größere Gewicht haben. Die Eignung ergibt sich hier als die Summe aus Fallzahl und Nutzung eines validierten Messinstrumentes. Da sie trotzdem meist als „weniger geeignet“ bewertet wurden, haben sie in dieser Arbeit kaum Gewicht. In der vorliegenden Arbeit wurden die gesichteten Originalarbeiten entsprechend ihrem Design in 3 Subgruppen unterteilt und bewertet: Querschnitts-, Verlaufs- und Prädiktorstudien. Die Verlaufsstudien befassen sich hauptsächlich mit Fragen der Lebensqualität und dem Befinden, die Prädiktorstudien ausschließlich mit dem Problem der psychischen Beteiligung an der Auslösung von ventrikulären Arrhythmien und dem plötzlichen Herztod, die Querschnittstudien bearbeiten beide Schwerpunkte. Die methodische Qualität der Studien war bei den o.g. Hauptthemen sehr unterschiedlich. Dabei ist das Niveau der Studien zur eher jungen Forschungsrichtung Lebensqualität bei den Verlaufsstudien mit 10 von 17 oder 59% Studien mit guter Bewertung eher mäßig, bei den Querschnittstudien mit 6 von 7 oder 86% gut. Bei den Studien die eher andere, einzelne Parameter zum Befinden von Patienten abfragen wie Distress, Angst, Depression, Schmerz, Anpassung an die Krankheit, Sorge um die Krankheit oder Unsicherheit wegen der Krankheit und sie mit der Lebensqualität in Beziehung setzen, ist das Niveau schlechter mit formal 11 von 11 als „weniger geeignet“ bewerteten Studien bei den Querschnittstudien und 4 von 4 bei den Verlaufsstudien, was hauptsächlich an kleinen Fallzahlen lag. Beim schon älteren Thema der psychischen Beteiligung an der Auslösung von ventrikulären Arrhythmien und dem plötzlichen Herztod ist das Niveau wesentlich besser. Das Niveau der 13 Prädiktorstudien ist hier formal hoch mit 9 von 12 also 75% als „gut“ oder „besonders gut“ geeignet bewerteten Studien. 7 Querschnittstudien befassen sich ebenfalls mit dem Thema. Davon sind 6, also 86% als „gut“ oder „besonders gut geeignet“ bewertet worden. Probleme ergaben sich durch die Änderung der Forschungsmeinung im Laufe der Zeit, was eine relevante Arrhythmie darstellt und was behandelt wird. So maß man noch 1990 Herzrhythmusstörungen ab Lown Klasse III so viel Bedeutung zu, dass man bei Symptomen eine Behandlungsindikation sah. Insbesondere die CAST-Studie von 1987 bis 1991 führte zu Veränderungen in der Sicht von Arrhythmien. Ab 1993 wird der Wandel dann auch in Lehrbüchern ersichtlich. 2004 werden unter ventrikulären Herzrhythmusstörungen nur noch Tachykardien mit einer Herzfrequenz von > 120/min. mit breitem QRS-Komplex angesehen. Vereinzelten VES wird keine Bedeutung mehr zugemessen. Als Risikofaktor für den plötzlichen Herztod wird heutzutage hauptsächlich eine eingeschränkte linksventrikuläre Ejektionsfraktion (EF) angesehen. Man geht heute davon aus, dass komplexe VES eher eine linksventrikuläre Dysfunktion anzeigen und nur für die Prognose von Patienten mit struktureller Herzerkrankung bedeutsam sind. Es wird in der vorliegenden Arbeit die neuere Definition von 2004 gewählt und bei Betrachtung von vereinzelten VES ein relevanter arrhythmischer Endpunkt (z.B. anhaltende Tachykardien, lebensbedrohliche Rhythmusstörungen) gefordert. Zum ersten Schwerpunkt zeigte sich bei den Studien zur Lebensqualität, dass Patienten mit ventrikulären und supraventrikulären Herzrhythmusstörungen eine eingeschränkte Lebensqualität aufweisen. Eine „kurative“ Therapie mit Ablation, die ohne weitere Medikamentengabe auskommt, führt dabei zu einer starken, stabilen Verbesserung der Lebensqualität, der Symptome, des psychologischen Distress und die Lebensqualität nach Ablation gleicht der von Gesunden. Bei Betrachtung der Studien zu nicht-kurativen Therapien von supraventrikulären Herzrhythmusstörungen drängt sich der Verdacht auf, dass sich eine vom Patienten empfundene Verbesserung des Befindens aus verschiedenen Komponenten zusammensetzt. Die Symptomkontrolle ist wichtig, und korrelierte gut mit Verbesserungen im sozialen Bereich und körperlichen Wohlbefinden, aber darüber hinaus scheinen auch psychische Mechanismen beteiligt zu sein. Hier könnte sich die weitere Forschung stärker und mit höheren Fallzahlen mit den psychischen Komponenten beschäftigen und versuchen, sie von den kardiologischen abzutrennen. Die objektiven, kardiologischen Parameter korrelierten nur schlecht mit den erhobenen Parametern der Lebensqualität und der Aktivität des täglichen Lebens bei supraventrikulären Arrhythmien. Die Studien zu ventrikulären Arrhythmien beschränken sich thematisch meist auf den Vergleich der Lebensqualität bei Therapie mit ICD oder Antiarrhythmika. Allgemein gaben jüngere Patienten mit ventrikulären Arrhythmien eine schlechtere Lebensqualität an als ältere. Eine größere Gesundheitsstörung und stärkerer Distress hatten eine geringere Lebensqualität zur Folge, und stärkere Medikamentennebenwirkungen hatten stärkeren Distress zur Folge. Die Sorgen wg. der Krankheit waren bei Baseline für Arrhythmiepatienten erhöht und führten zu einer schlechteren Lebensqualität. Problematisch bei den Originalarbeiten zu ventrikulären Arrhythmien war, dass meist gemischte Kollektive von Patienten nach Reanimation und ohne Reanimation untersucht wurden. Bei Bearbeitung der Originalarbeiten gewann man den Eindruck, dass diese beiden Untergruppen sich zu stark voneinander unterscheiden, als dass eine gemeinsame Betrachtung sinnvoll erscheint. Dies müssten geeignete Studien überprüfen. Zum zweiten Schwerpunkt unterscheidet man akute von chronischen psychischen Auslösern von ventrikulären Arrhythmien und dem plötzlichen Herztod. Von den akuten psychischen Zuständen scheinen 15 min. vor einer Herzrhythmusstörung bei einem hohen Prozentsatz der Patienten Ärger zu bestehen. Oft gingen vielfältige psychische Ausnahmezustände bis 24 Stunden einer ventrikulären Herzrhythmusstörung voraus. Dabei war Wut der Hauptaffekt, andere waren Depression, Angst, ängstliche Erwartung und Trauer. An chronischen Zuständen wurden folgende Konstrukte untersucht: psychischer Distress, Depression, Angst, Typ A/B-Verhalten, unterdrückter Ärger, soziale Unterstützung, der Wunsch nach Kontrolle und vitale Erschöpfung. Dabei ist die Depression am besten untersucht. Nach der Datenlage scheint es eine Korrelation mit arrhythmischen Ereignissen zu geben. Der psychische Distress, ein aus verschiedenen Variablen zusammengesetzter Parameter, ist nach Datenlage ebenfalls von Bedeutung. Für die Konstrukte Angst, unterdrückter Ärger, soziale Unterstützung, Wunsch nach Kontrolle und vitale Erschöpfung kann keine definitive Aussage gemacht werden, da sie zum Teil nur von einer Studie untersucht werden. Sie zeigen jedoch alle eine positive Korrelation zur Auslösung von Herzrhythmusstörungen. Von einer Relevanz des Typ A-Verhaltens kann man eher nicht ausgehen. Bei den Randthemen ist das Verhältnis von funktionellen Herzrhythmusstörungen zu relevanten Herzrhythmusstörungen erwähnenswert. So gibt es Hinweise, dass Patienten mit funktionellen Herzbeschwerden ängstlicher sind und sie erschienen hysterischer und stärker entfremdet im gesellschaftlichen Bereich. Jedoch werden bei Patienten mit relevanten Herzrhythmusstörungen ebenfalls oft die Beschwerden als psychisch abgetan. Als Forschungsdefizit fiel auf, dass die meisten guten Arbeiten zur Lebensqualität das Ziel haben, die Lebensqualität unter bestimmten Therapien zu bewerten. Originalarbeiten, die psychische Aspekte untersuchen, die bei Arrhythmiepatienten Einfluss nehmen auf die Lebensqualität oder das Befinden, gibt es nur wenige und es wird nur mit sehr kleinen Fallzahlen untersucht. Insgesamt fehlen größere, aussagekräftigere Studien dazu. Außerdem entsteht der Eindruck, dass viele Studien zur Lebensqualität Placebo-Effekte, z.B. der stärkeren Hinwendung zum Patienten bei bestimmten Therapien, nicht kontrollieren und schon gar nicht thematisieren. Es fehlen Untersuchungen, wo ausdrücklich geforscht wird, welche Komponenten bei hochsymptomatischen sowie auch mäßig symptomatischen Patienten mit supraventrikulären Rhythmusstörungen zur Besserung der Lebensqualität beitragen. Speziell zu den Arbeiten zu ventrikulären Arrhythmien wäre eine Untersuchung wünschenswert, inwieweit sich Patienten mit lebensbedrohlichen Herzrhythmusstörungen nach Reanimation von Patienten mit lebensbedrohlichen Herzrhythmusstörungen ohne Reanimation im Befinden, im kognitiven Erleben und in der Lebensqualität voneinander unterscheiden. Es müsste geklärt werden, ob die Reanimation ein so stark dominierender Faktor ist, dass er die kleineren Unterschiede zwischen Gesunden und Arrhythmiepatienten überlagert und verdeckt, wie es bei der vorliegenden Arbeit den Anschein hatte. Die Unterschiede von Frauen und Männern wurden von nur einer hochwertigen Arbeit zum Vorhofflimmern bearbeitet. Hier besteht noch Forschungsbedarf, da in anderen Feldern der Kardiologie durchaus Unterschiede im Erleben der Krankheit festgestellt wurden.
Much is known about when children acquire an understanding of mental states, but few, if any, experiments identify social contexts in which children tend to use this capacity and dispositions that influence its usage. Social exclusion is a common situation that compels us to reconnect with new parties, which may crucially involve attending to those parties’ mental states. Across two studies, this line of inquiry was extended to typically developing preschoolers (Study 1) and young children with and without anxiety disorder (AD) (Study 2). Children played the virtual game of toss “Cyberball” ostensibly over the Internet with two peers who first played fair (inclusion), but eventually threw very few balls to the child (exclusion). Before and after Cyberball, children in both studies completed stories about peer-scenarios. For Study 1, 36 typically developing 5-year-olds were randomly assigned to regular exclusion (for no apparent reason) or accidental exclusion (due to an alleged computer malfunction). Compared to accidental exclusion, regular exclusion led children to portray story-characters more strongly as intentional agents (intentionality), with use of more mental state language (MSL), and more between-character affiliation in post-Cyberball stories. For Study 2, 20 clinically referred 4 to 8-year-olds with AD and 15 age- and gender-matched non-anxious controls completed stories before and after regular exclusion. While we replicated the post regular-exclusion increase of intentional and MSL portrayals of story-characters among non-anxious controls, anxious children exhibited a decline on both dimensions after regular exclusion. We conclude that exclusion typically induces young children to mentalize, enabling more effective reconnection with others. However, excessive anxiety may impair controlled mentalizing, which may, in turn, hamper effective reconnection with others after exclusion.
In today’s "new world of work," knowledge workers are often given considerable flexibility regarding where and when to work (i.e., time-spatial flexibility) and this has become a popular approach to redesigning work. Whilst the adoption of such practices is mainly considered a top-down approach to work design, we argue that successful utilization of time-spatial flexibility requires proactivity on the part of the employee in the form of time-spatial job crafting. Previous research has demonstrated that time-spatial flexibility can have both positive and negative effects on well-being, performance, and work-life balance; yet remains mute about the underlying reasons for this and how employees can handle the given flexibility. Drawing on research from work design, we posit that in order for employees to stay well and productive in this context, they need to engage in time-spatial job crafting (i.e., a context-specific form of job crafting that entails reflection on time and place), which can be considered a future work skill. We propose a theoretical model of time-spatial job crafting in which we discuss its components, shed light on its antecedents, and explain how time-spatial job crafting is related to positive work outcomes through a time/spatial-demands fit.
Expression, perception and recognition of intense emotions in healthy and depressed individuals
(2017)
Die Fähigkeit die Gefühle anderer zu erkennen und einzuordnen ermöglicht es soziale Situationen richtig einzuschätzen und soziale Beziehungen aufzubauen. Da Emotionen also in unserem Leben eine wichtige Rolle spielen, kann eine Dysregulation der Emotionsverarbeitung auch zu elementaren Einschränkungen führen. Menschen, die unter depressiven Episoden leiden, durchleben beispielsweise regelmäßig Phasen intensiver und anhaltender Traurigkeit. Jedoch ist noch nicht vollständig erklärt, wie es zu dieser verzerrten Emotionswahrnehmung kommt. Diese Dissertation hatte deshalb das Ziel, den Ausdruck, die Wahrnehmung und das Erkennen extremer Emotionen genauer zu beleuchten.
In Studie 1 wurden der Ausdruck und das Erkennen extremer Emotionen untersucht.
Hierbei dienten aus dem Internet bezogene Videosequenzen von Kindern und Erwachsenen als Basis, in denen diese sich in Situationen befanden, die sie extrem negative oder extrem positive Emotionen durchleben ließen. Die Gesichtsausdrücke der Kinder und Erwachsenen wurden dann zum Zeitpunkt der stärksten emotionalen Erregung in ein Bild umgewandelt und von unabhängigen Ratern auf ihre Valenz und ihr Arousal eingeschätzt. Es wurde beobachtet, dass - entgegen der Vorhersage etablierter Emotionstheorien (z.B. Ekman, 1993) – Emotionen hoher positiver und negativer Intensität schwer auseinander zu halten sind. Tatsächlich wurden positive Emotionsausdrücke häufig als negativ eingeschätzt. Eine mögliche Erklärung dafür liefern Aragón und Kollegen (2015). Sie schätzen den Ausdruck negativer Emotionen in positiven Situationen als Emotionsregulationsstrategie ein, die dazu dient ein emotionales Equilibrium wieder herzustellen, das durch die überwältigenden positiven Emotionen aus dem Gleichgewicht gebracht wurde.
In Studie 2 und 3 wurde die Wahrnehmung negativer Emotionen bei depressiven Menschen im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden auf subjektiver und physiologischer Ebene untersucht. Hierbei wurde zunächst im Rahmen von Studie 2 untersucht, ob Parameter des autonomen Nervensystems (ANS) sich zwischen depressiven und gesunden Probanden unterscheiden. ANS-Parameter umfassten Hormone (Cortisol und DHEA), Herzratenvariabilität (HRV), Hautleitfähigkeit (GSR), Hauttemperatur (TEMP) und Atemfrequenz (RSP). Es konnten erhöhte DHEA-Werte, eine erhöhte Hauttemperatur und eine reduzierte Atemfrequenz in der Patientengruppe gefunden werden. Eine erhöhte Hauttemperatur korrelierte zudem mit der Ausprägung depressiver Symptome und der aktuellen Stimmung. Reduzierte HRV-Werte wurden hauptsächlich auf antidepressive Medikation zurückgeführt.
In Studie 3 wurde dann die Reaktion der Probanden auf emotionsevozierende Stimuli verschiedener Valenzkategorien (neutral, leicht negative, hoch negative) untersucht. Hierbei wurden sowohl physiologische Parameter (TEMP, HRV, GSR, RSP) als auch die subjektive Einschätzung der Stimuli bezüglich ihrer Valenz und ihres Arousal erhoben. Die Befunde bezüglich Hauttemperatur und HRV-Werte aus Studie 2 konnten in Studie 3 repliziert
werden. Zudem zeigte sich eine akzentuierte Reaktion der RSP sowie höhere Valenz- und Arousalratings in der Patientengruppe. Das subjektiv intensivere Empfinden der Stimuli bei den Patienten hing zusätzlich mit emotionaler und sozialer Kompetenz zusammen.
In dieser Dissertation konnte gezeigt werden, dass Ausdrücke intensiver Emotionen im Gesicht oft als zweideutig wahrgenommen werden. Um ein genaueres Verständnis der Emotionswahrnehmung bei depressiven Menschen zu erlangen, konnten zudem mehrere Parameter des ANS identifiziert werden, die teils noch nicht untersucht wurden und einer intensiveren Emotionswahrnehmung bei depressiven Patienten zugrunde liegen könnten.
Hierbei wurden zusätzlich Zusammenhänge zu weiteren Aspekten der Depression, wie Defiziten in sozialen Kompetenzen, aufgezeigt. Damit gibt diese Dissertation umfassende Aufschlüsse über Emotionsverarbeitungsprozesse bei gesunden und depressiven Menschen.
Free gaze and moving images are typically avoided in EEG experiments due to the expected generation of artifacts and noise. Yet for a growing number of research questions, loosening these rigorous restrictions would be beneficial. Among these is research on visual aesthetic experiences, which often involve open-ended exploration of highly variable stimuli. Here we systematically compare the effect of conservative vs. more liberal experimental settings on various measures of behavior, brain activity and physiology in an aesthetic rating task. Our primary aim was to assess EEG signal quality. 43 participants either maintained fixation or were allowed to gaze freely, and viewed either static images or dynamic (video) stimuli consisting of dance performances or nature scenes. A passive auditory background task (auditory steady-state response; ASSR) was added as a proxy measure for overall EEG recording quality. We recorded EEG, ECG and eye tracking data, and participants rated their aesthetic preference and state of boredom on each trial. Whereas both behavioral ratings and gaze behavior were affected by task and stimulus manipulations, EEG SNR was barely affected and generally robust across all conditions, despite only minimal preprocessing and no trial rejection. In particular, we show that using video stimuli does not necessarily result in lower EEG quality and can, on the contrary, significantly reduce eye movements while increasing both the participants’ aesthetic response and general task engagement. We see these as encouraging results indicating that — at least in the lab — more liberal experimental conditions can be adopted without significant loss of signal quality.
Aim: There is ongoing debate about the role of cortical and subcortical brain areas in force modulation. In a whole-brain approach, we sought to investigate the anatomical basis of grip force whilst acknowledging interindividual differences in connectivity patterns. We tested if brain lesion mapping in patients with unilateral motor deficits can inform whole-brain structural connectivity analysis in healthy controls to uncover the networks underlying grip force.
Methods: Using magnetic resonance imaging (MRI) and whole-brain voxel-based morphometry in chronic stroke patients (n=55) and healthy controls (n=67), we identified the brain regions in both grey and white matter significantly associated with grip force strength. The resulting statistical parametric maps (SPMs) provided seed areas for whole-brain structural covariance analysis in a large-scale community dwelling cohort (n=977) that included beyond volume estimates, parameter maps sensitive to myelin, iron and tissue water content.
Results: The SPMs showed symmetrical bilateral clusters of correlation between upper limb motor performance, basal ganglia, posterior insula and cortico-spinal tract. The covariance analysis with the seed areas derived from the SPMs demonstrated a widespread anatomical pattern of brain volume and tissue properties, including both cortical, subcortical nodes of motor networks and sensorimotor areas projections.
Conclusion: We interpret our covariance findings as a biological signature of brain networks implicated in grip force. The data-driven definition of seed areas obtained from chronic stroke patients showed overlapping structural covariance patterns within cortico-subcortical motor networks across different tissue property estimates. This cumulative evidence lends face validity of our findings and their biological plausibility.
Background: Scientifically evaluated cognitive intervention programs are essential to meet the demands of our increasingly aging society. Currently, one of the “hottest” topics in the field is the improvement of working memory function and its potential impact on overall cognition. The present study evaluated the efficacy of WOME (WOrking MEmory), a theory-based working memory training program, in a double-blind, placebo-controlled, and randomized controlled trial (www.drks.de, DRKS00013162).
Methods: N = 60 healthy older adults were allocated to (1) the WOME intervention, (2) an active low-level intervention, or (3) a passive control group. Overall, the intervention groups practiced twelve sessions of 45 min within 4 weeks of their respective training. Transfer effects were measured via an extensive battery of neuropsychological tests and questionnaires both pre-/post-training and at a 3-month follow-up.
Results: WOME led to a significant improvement in working memory function, demonstrated on a non-trained near transfer task and on two different composite scores with moderate to large effect sizes. In addition, we found some indication of relevant impact on everyday life. The effects were short-term rather than stable, being substantially diminished at follow-up with only little evidence suggesting long-term maintenance. No transfer effects on other cognitive functions were observed.
Conclusion: WOME is an appropriate and efficient intervention specifically targeting the working memory system in healthy older adults.
Trial Registration: German Clinical Trials Register (DRKS), Identifier: DRKS00013162.
How much data do we need? Lower bounds of brain activation states to predict human cognitive ability
(2022)
Human functional brain connectivity can be temporally decomposed into states of high and low cofluctuation, defined as coactivation of brain regions over time. Despite their low frequency of occurrence, states of particularly high cofluctuation have been shown to reflect fundamentals of intrinsic functional network architecture (derived from resting-state fMRI) and to be highly subject-specific. However, it is currently unclear whether such network-defining states of high cofluctuation also contribute to individual variations in cognitive abilities – which strongly rely on the interactions among distributed brain regions. By introducing CMEP, an eigenvector-based prediction framework, we show that functional connectivity estimates from as few as 20 temporally separated time frames (< 3% of a 10 min resting-state fMRI scan) are significantly predictive of individual differences in intelligence (N = 281, p < .001). In contrast and against previous expectations, individual’s network-defining time frames of particularly high cofluctuation do not achieve significant prediction of intelligence. Multiple functional brain networks contribute to the prediction, and all results replicate in an independent sample (N = 831). Our results suggest that although fundamentals of person-specific functional connectomes can be derived from few time frames of highest brain connectivity, temporally distributed information is necessary to extract information about cognitive abilities from functional connectivity time series. This information, however, is not restricted to specific connectivity states, like network-defining high-cofluctuation states, but rather reflected across the entire length of the brain connectivity time series.
Human functional brain connectivity can be temporally decomposed into states of high and low cofluctuation, defined as coactivation of brain regions over time. Rare states of particularly high cofluctuation have been shown to reflect fundamentals of intrinsic functional network architecture and to be highly subject-specific. However, it is unclear whether such network-defining states also contribute to individual variations in cognitive abilities – which strongly rely on the interactions among distributed brain regions. By introducing CMEP, a new eigenvector-based prediction framework, we show that as few as 16 temporally separated time frames (< 1.5% of 10min resting-state fMRI) can significantly predict individual differences in intelligence (N = 263, p < .001). Against previous expectations, individual’s network-defining time frames of particularly high cofluctuation do not predict intelligence. Multiple functional brain networks contribute to the prediction, and all results replicate in an independent sample (N = 831). Our results suggest that although fundamentals of person-specific functional connectomes can be derived from few time frames of highest connectivity, temporally distributed information is necessary to extract information about cognitive abilities. This information is not restricted to specific connectivity states, like network-defining high-cofluctuation states, but rather reflected across the entire length of the brain connectivity time series.
Human functional brain connectivity can be temporally decomposed into states of high and low cofluctuation, defined as coactivation of brain regions over time. Rare states of particularly high cofluctuation have been shown to reflect fundamentals of intrinsic functional network architecture and to be highly subject-specific. However, it is unclear whether such network-defining states also contribute to individual variations in cognitive abilities – which strongly rely on the interactions among distributed brain regions. By introducing CMEP, a new eigenvector-based prediction framework, we show that as few as 16 temporally separated time frames (< 1.5% of 10min resting-state fMRI) can significantly predict individual differences in intelligence (N = 263, p < .001). Against previous expectations, individual’s network-defining time frames of particularly high cofluctuation do not predict intelligence. Multiple functional brain networks contribute to the prediction, and all results replicate in an independent sample (N = 831). Our results suggest that although fundamentals of person-specific functional connectomes can be derived from few time frames of highest connectivity, temporally distributed information is necessary to extract information about cognitive abilities. This information is not restricted to specific connectivity states, like network-defining high-cofluctuation states, but rather reflected across the entire length of the brain connectivity time series.
Highlights
• Brain connectivity states identified by cofluctuation strength.
• CMEP as new method to robustly predict human traits from brain imaging data.
• Network-identifying connectivity ‘events’ are not predictive of cognitive ability.
• Sixteen temporally independent fMRI time frames allow for significant prediction.
• Neuroimaging-based assessment of cognitive ability requires sufficient scan lengths.
Abstract
Human functional brain connectivity can be temporally decomposed into states of high and low cofluctuation, defined as coactivation of brain regions over time. Rare states of particularly high cofluctuation have been shown to reflect fundamentals of intrinsic functional network architecture and to be highly subject-specific. However, it is unclear whether such network-defining states also contribute to individual variations in cognitive abilities – which strongly rely on the interactions among distributed brain regions. By introducing CMEP, a new eigenvector-based prediction framework, we show that as few as 16 temporally separated time frames (< 1.5% of 10 min resting-state fMRI) can significantly predict individual differences in intelligence (N = 263, p < .001). Against previous expectations, individual's network-defining time frames of particularly high cofluctuation do not predict intelligence. Multiple functional brain networks contribute to the prediction, and all results replicate in an independent sample (N = 831). Our results suggest that although fundamentals of person-specific functional connectomes can be derived from few time frames of highest connectivity, temporally distributed information is necessary to extract information about cognitive abilities. This information is not restricted to specific connectivity states, like network-defining high-cofluctuation states, but rather reflected across the entire length of the brain connectivity time series.
Hypochonder gelten gemeinhin als Simulanten. Doch mit diesem Vorurteil
versuchen Psychologen seit Jahren aufzuräumen: Denn die Betroffenen
leiden erheblich darunter, dass sie sich intensiv mit selbst
beobachteten körperlichen Symptomen beschäftigen und oft über Jahre
Ängste oder die Überzeugung entwickeln, ernsthaft erkrankt zu sein.
Verhaltenstherapeutisch orientierte Behandlungsansätze, die sich speziell
mit diesen Formen der Angst beschäftigen, zeigen erste gute Erfolge.
This article reports an investigation of how inhibition contributes to fluid reasoning when it is decomposed into the reasoning ability, item-position, and speed components to control for possible method effects. Working memory was also taken into consideration. A sample of 223 university students completed a fluid reasoning scale, two tasks tapping prepotent response inhibition, and two working memory tasks. Fixed-links modeling was used to separate the effect of reasoning ability from the effects of item-position and speed. The goodness-of-fit results confirmed the necessity to consider the reasoning ability, item-position, and speed components simultaneously. Prepotent response inhibition was only associated with reasoning ability. This association disappeared when working memory served as a mediator. Taken together, these results reflect the inhomogeneity of what is tapped by the fluid reasoning scale on one hand and, on the other, suggest inhibition as an important component of working memory.
Infants' poor motor abilities limit their interaction with their environment and render studying infant cognition notoriously difficult. Exceptions are eye movements, which reach high accuracy early, but generally do not allow manipulation of the physical environment. In this study, real-time eye tracking is used to put 6- and 8-month-old infants in direct control of their visual surroundings to study the fundamental problem of discovery of agency, i.e. the ability to infer that certain sensory events are caused by one's own actions. We demonstrate that infants quickly learn to perform eye movements to trigger the appearance of new stimuli and that they anticipate the consequences of their actions in as few as 3 trials. Our findings show that infants can rapidly discover new ways of controlling their environment. We suggest that gaze-contingent paradigms offer effective new ways for studying many aspects of infant learning and cognition in an interactive fashion and provide new opportunities for behavioral training and treatment in infants.
Using the method or time-delayed embedding, a signal can be embedded into higher-dimensional space in order to study its dynamics. This requires knowledge of two parameters: The delay parameter τ, and the embedding dimension parameter D. Two standard methods to estimate these parameters in one-dimensional time series involve the inspection of the Average Mutual Information (AMI) function and the False Nearest Neighbor (FNN) function. In some contexts, however, such as phase-space reconstruction for Multidimensional Recurrence Quantification Analysis (MdRQA), the empirical time series that need to be embedded already possess a dimensionality higher than one. In the current article, we present extensions of the AMI and FNN functions for higher dimensional time series and their application to data from the Lorenz system coded in Matlab.
A variety of joint action studies show that people tend to fall into synchronous behavior with others participating in the same task, and that such synchronization is beneficial, leading to greater rapport, satisfaction, and performance. It has been noted that many of these task environments require simple interactions that involve little planning of action coordination toward a shared goal. The present study utilized a complex joint construction task in which dyads were instructed to build model cars while their hand movements and heart rates were measured. Participants built these models under varying conditions, delimiting how freely they could divide labor during a build session. While hand movement synchrony was sensitive to the different tasks and outcomes, the heart rate measure did not show any effects of interpersonal synchrony. Results for hand movements show that the more participants were constrained by a particular building strategy, the greater their behavioral synchrony. Within the different conditions, the degree of synchrony was predictive of subjective satisfaction and objective product outcomes. However, in contrast to many previous findings, synchrony was negatively associated with superior products, and, depending on the constraints on the interaction, positively or negatively correlated with higher subjective satisfaction. These results show that the task context critically shapes the role of synchronization during joint action, and that in more complex tasks, not synchronization of behavior, but rather complementary types of behavior may be associated with superior task outcomes.
Switching between reading tasks leads to phase-transitions in reading times in L1 and L2 readers
(2019)
Reading research uses different tasks to investigate different levels of the reading process, such as word recognition, syntactic parsing, or semantic integration. It seems to be tacitly assumed that the underlying cognitive process that constitute reading are stable across those tasks. However, nothing is known about what happens when readers switch from one reading task to another. The stability assumptions of the reading process suggest that the cognitive system resolves this switching between two tasks quickly. Here, we present an alternative language-game hypothesis (LGH) of reading that begins by treating reading as a softly-assembled process and that assumes, instead of stability, context-sensitive flexibility of the reading process. LGH predicts that switching between two reading tasks leads to longer lasting phase-transition like patterns in the reading process. Using the nonlinear-dynamical tool of recurrence quantification analysis, we test these predictions by examining series of individual word reading times in self-paced reading tasks where native (L1) and second language readers (L2) transition between random word and ordered text reading tasks. We find consistent evidence for phase-transitions in the reading times when readers switch from ordered text to random-word reading, but we find mixed evidence when readers transition from random-word to ordered-text reading. In the latter case, L2 readers show moderately stronger signs for phase-transitions compared to L1 readers, suggesting that familiarity with a language influences whether and how such transitions occur. The results provide evidence for LGH and suggest that the cognitive processes underlying reading are not fully stable across tasks but exhibit soft-assembly in the interaction between task and reader characteristics.
Background: This article reports on the relationship between cultural influences on life style, coping style, and sleep in a sample of female Portuguese immigrants living in Germany. Sleep quality is known to be poorer in women than in men, yet little is known about mediating psychological and sociological variables such as stress and coping with stressful life circumstances. Migration constitutes a particularly difficult life circumstance for women if it involves differing role conceptions in the country of origin and the emigrant country.
Methods: The study investigated sleep quality, coping styles and level of integration in a sample of Portuguese (N = 48) and Moroccan (N = 64) immigrant women who took part in a structured personal interview.
Results: Sleep quality was poor in 54% of Portuguese and 39% of Moroccan women, which strongly exceeds reports of sleep complaints in epidemiologic studies of sleep quality in German women. Reports of poor sleep were associated with the degree of adoption of a German life style. Women who had integrated more into German society slept worse than less integrated women in both samples, suggesting that non-integration serves a protective function. An unusually large proportion of women preferred an information-seeking (monitoring) coping style and adaptive coping. Poor sleep was related to high monitoring in the Portuguese but not the Moroccan sample.
Conclusion: Sleep quality appears to be severely affected in women with a migration background. Our data suggest that non-integration may be less stressful than integration. This result points to possible benefits of non-integration. The high preference for an information-seeking coping style may be related to the process of migration, representing the attempt at regaining control over an uncontrollable and stressful life situation.
Dreams and psychosis share several important features regarding symptoms and underlying neurobiology, which is helpful in constructing a testable model of, for example, schizophrenia and delirium. The purpose of the present communication is to discuss two major concepts in dreaming and psychosis that have received much attention in the recent literature: insight and dissociation. Both phenomena are considered functions of higher order consciousness because they involve metacognition in the form of reflective thought and attempted control of negative emotional impact. Insight in dreams is a core criterion for lucid dreams. Lucid dreams are usually accompanied by attempts to control the dream plot and dissociative elements akin to depersonalization and derealization. These concepts are also relevant in psychotic illness. Whereas insightfulness can be considered innocuous in lucid dreaming and even advantageous in psychosis, the concept of dissociation is still unresolved. The present review compares correlates and functions of insight and dissociation in lucid dreaming and psychosis. This is helpful in understanding the two concepts with regard to psychological function as well as neurophysiology.