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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002741-4

Modulating emotional memories: Influence of stress and interference learning on brain potentials during encoding and retrieval

  • There is multiple evidence that emotionally arousing events are preferentially processed, and better remembered than neutral events. In the present dissertation I investigated whether those strong emotional memories are affected by acute and chronic stress. Moreover, I was interested in whether already established emotional memories can be changed by behavioral intervention. According to the modulation hypothesis, emotionally arousing events promote attention and memory processes via noradrenergic and glucocorticoid actions. Recent models suggest that stress hormones differentially impact mnemonic processing, namely encoding, (re-) consolidation and memory retrieval, depending on timing and duration of the stressor relative to the learning experience. Acute stress around the time of encoding has been found to enhance memory, whereas chronic stress has been associated with memory impairments. Furthermore, consolidated memories are not resistant to modifications. Following reactivation, memories can turn into an unstable state and undergo a process called reconsolidated in order to persist. During this vulnerable state, memories are prone to modification, for instance by pharmacological blockade or interference learning. Here, the modulation of newly formed emotional and neutral memories as well as existing emotional and neutral memories was investigated in a well-established picture viewing and recognition memory paradigm using behavioral and neurophysiological measures (event-related potential, ERPs). More elaborative processing of emotional, relative to neutral stimuli has been related to the late positive potential (LPP). During encoding of emotional and neutral pictures, enhanced LPPs (starting at about 400 ms after stimulus onset) are usually observed for emotionally arousing relative to neutral pictures, indicating preferential attention allocation and processing. During recognition, correctly recognized old items evoke larger ERP amplitudes than correctly identified new items. This difference, the ERP old/new effect, was used to measure mnemonic processing during retrieval. The ERP old/new effect over centro-parietal sensor sites (400-800 ms) has been associated with recollection processes, and is enhanced for emotional, compared to neutral materials. Three studies are presented, that investigated 1) the influence of acute stress prior to encoding on long-term memory and its neural correlates, 2) the impact of chronic stress on encoding and memory, and 3) the influence of interference on already established memories (reconsolidation), always contrasting emotionally arousing and neutral scenes. Study 1 investigated subsequent recognition memory after encoding following acute stress using a socially evaluated cold pressure test, while study 2 tested the influence of chronic stress investigating breast cancer survivors about two years after cancer treatment. In study 3, one day after encoding, reconsolidation of the reactivated picture memory was targeted with an interfering learning task. In all three studies, recognition memory was tested one week later. High-density electroencephalograms (EEGs; 257 electrodes) were recorded to measure brain potentials. The results showed, in line with previous research, that emotionally arousing scenes were preferentially processed, as indicated by larger LPPs, and were better remembered than neutral scenes, as indicated by enhanced memory performance and larger ERP old/new differences. Experiencing acute stress prior to encoding enhanced the centro-parietal ERP old/new effect for emotionally arousing pictures at recognition, corroborating that acute stress facilitates memory for emotional scenes (Study 1). In contrast, attenuated LPPs for unpleasant pictures and impaired memory performance for arousing pictures were observed in breast cancer survivors (Study 2), indicating altered attention to emotion and subsequent emotional memory storage in chronically stressed individuals. When memory reactivation was followed by an interfering learning task, recognition memory and ERP old/new differences were attenuated for emotionally arousing scenes, selectively, showing the possibility that emotional memories might be modulated by behavioral interventions (Study 3). The results of all three studies are discussed and integrated into a model of memory modulation by stress and interference. The results highlight the importance of understanding the role of emotional arousal in the processes of memory formation, retrieval and reconsolidation. Moreover, shedding light on the differential effects of acute and chronic stress, interference and their possible interactions might help to prevent and even modify impairing memories that are one of the major concerns in stress- and fear-related mental disorders.
  • Eine Vielzahl von Studien zeigt, dass emotional erregende Ereignisse mehr Aufmerksamkeit auf sich ziehen, dadurch bevorzugt verarbeitet und folglich auch besser erinnert werden, als neutrale Ereignisse. Die sogenannte Modulationshypothese postuliert, dass die Effekte von emotional erregenden Ereignissen auf Aufmerksamkeits- und Gedächtnisprozesse über eine Aktivierung von Noradrenalin und Glukokortikoiden vermittelt werden. Stresshormone beeinflussen Gedächtnisprozesse, also die Aufnahme, die (Re-)Konsolidierung und den Abruf, in unterschiedlicher Weise. Dieser Einfluss ist dabei abhängig vom zeitlichen Zusammenhang zwischen Stress und Lernerfahrung, sowie der Dauer des Stressors. Akuter Stress fördert die Informationsaufnahme und Gedächtniskonsolidierung, während chronischer Stress mit Gedächtniseinschränkungen in Verbindung gebracht wird. Werden einmal konsolidierte Inhalte reaktiviert, so erreichen sie erneut einen instabilen Zustand und müssen rekonsolidiert werden, um dauerhaft im Gedächtnis zu bleiben. In diesem instabilen Zustand sind die Inhalte beispielsweise durch eine pharmakologische Blockade oder eine neue, konkurrierende Lernaufgabe (Interferenzlernen) modifizierbar. In der vorliegenden Arbeit wurde die Modulation von emotionalen und neutralen Gedächtnisinhalten durch akuten und chronischen Stress sowie durch Blockade der Rekonsolidierung anhand eines gut etablierten Paradigmas (Bildbetrachtung und Wiedererkennenstest) untersucht. Neben Verhaltensmaßen für die Gedächtnisleistung wurden hochauflösende Ereigniskorrelierte Potentiale (EKPs) als ein neuronaler Indikator während des Gedächtnistests erhoben. Während der Einspeicherung emotionaler und neutraler Bilder werden üblicherweise erhöhte späte Positivierungen (Late Positive Potentials, LPPs; beginnend bei etwa 400 ms nach Stimulusbeginn) beim Betrachten emotionaler im Vergleich zu neutralen Bildern beobachtet, was für eine verstärkte Aufmerksamkeitszuwendung und Verarbeitung dieser Reize spricht. Während des Wiedererkennens evozieren korrekt wiedererkannte alte Items größere EKP-Amplituden als richtig eingestufte neue Items (Old/New Effekt). Der Old/New Effekt über zentroparietalen Sensoren (400-800 ms) wurde mit Aktivierungen im Hippocampus und exaktem Wiedererkennen in Verbindung gebracht. Er tritt verstärkt bei emotionalen Inhalten auf. Drei Studien werden vorgestellt, die 1) den Einfluss von akutem Stress während der Enkodierung auf das Langzeitgedächtnis und dessen neuronale Korrelate, 2) den Einfluss von chronischem Stress auf Enkodierung und Gedächtnis und 3) den Einfluss von Interferenz auf die Rekonsoliderung bereits gespeicherter Gedächtnisinhalte untersuchen. Dabei wurden jeweils emotionale und neutrale Reize gegenübergestellt. Studie 1 untersuchte das Wiedererkennen von Reizen, die in Folge des sozial evaluierten Kaltwassertests unter Stress enkodiert wurden, während Studie 2 den Einfluss von chronischem Stress in einer Gruppe Brustkrebsüberlebender ca. zwei Jahre nach der Krebsbehandlung untersuchte. In Studie 2 wurden die 24 Stunden zuvor bereits gesehenen Bilder erneut präsentiert, um die Gedächtnisspur zu reaktivieren. Interferenzlernen zielte hier auf eine Blockade der Rekonsolidierung ab. In allen drei Studien erfolgte nach einer Woche ein unerwarteter Wiedererkennenstest. Ein hochauflösendes Elektroenzephalogramm (EEG; 257 Sensoren) wurde in den Untersuchungen abgeleitet. Im Einklang mit früheren Untersuchungen wurden emotional erregende Bilder bevorzugt verarbeitet. Dies spiegelte sich in größeren LPPs wider. Emotional erregende Bilder wurden besser wiedererkannt als neutrale Bilder, was mit einem stärkeren Old/New Effekt verbunden war. Akuter Stress vor Enkodierung ging mit einem größeren zentroparietalen Old/New Effekt für emotional erregende Bilder einher, was dafür spricht, dass akuter Stress die Gedächtnisspeicherung für emotionale Erlebnisse fördert (Studie 1). Im Gegensatz dazu wurden geringere LPPs für unangenehme Bilder und eine eingeschränkte Gedächtnisleistung für emotional erregende Bilder bei Brustkrebsüberlebenden beobachtet (Studie 2), was auf eine veränderte Verarbeitung in chronisch gestressten Personengruppen hinweist. Interessanterweise (Studie 3) führte Interferenzlernen nach Reaktivierung zu selektiven Einschränkungen in der Gedächtnisleistung und dem Old/New Effekt für emotionale Bilder. Dies weist auf die Möglichkeit hin, dass etablierte emotionale Erinnerungen durch Verhaltensinterventionen beeinflusst werden können.

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Metadaten
Author: Janine Wirkner
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002741-4
Title Additional (English):Modulating emotional memories: Influence of stress and interference learning on brain potentials during encoding and retrieval
Title Additional (German):Modulation des emotionalen Gedächtnisses: Einfluss von Stress und Interferenzlernen auf ereigniskorrelierte Potentiale während Enkodierung und Abruf
Advisor:Prof. Dr. Alfons O. Hamm
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2017/03/24
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2017/03/22
Release Date:2017/03/24
Tag:Rekonsolidierung
emotion, event-related potential, memory, reconsolidation, stress
GND Keyword:Emotion, Ereigniskorreliertes Potenzial, Gedächtnis, Lernen, Stress
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Psychologie
DDC class:100 Philosophie und Psychologie / 150 Psychologie