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Background and purpose
The insula has important functions in monitoring and integrating physiological responses to a personal experience of multimodal input. The experience of chills in response to auditory stimuli is an important example for a relevant arousing experience coupled with bodily response. A group study about altered chill experiences in patients with insula lesions is lacking.
Methods
Twenty-eight stroke patients with predominantly insula lesions in the chronic stage and 14 age-matched controls were investigated using chill stimuli of both valences (music, harsh sounds). Group differences were analyzed in subjective chill reports, associated bodily responses (skin conductance response), lesion mapping, diffusion-weighted imaging and functional magnetic resonance imaging. Other neuropsychological deficits were excluded by comprehensive testing. Diffusion-weighted imaging was quantified for four insula tracts using fractional anisotropy.
Results
The frequency of chill experiences was comparable between participant groups. However, bodily responses were decreased for the stroke group. Whereas there was no association of lesion location, a positive association was found for the skin conductance response during aversive sounds and the tract connecting anterior inferior insula and left temporal pole in the stroke group. Similarly, functional magnetic resonance imaging activation in areas hypothesized to compensate for damage was increased with bodily response.
Conclusions
A decoupling of felt arousal and bodily response after insula lesion was observed. Impaired bodily response was related to an impaired interaction of the left anterior insula and the temporal pole.
Chills are emotional peaks especially in response toward acoustic stimuli. In the present study, we examined facial expressions associated with pleasant and unpleasant chill experiences during music and harsh sounds by measuring electromyographic activity from facial corrugator and zygomatic muscles. A rubber bulb could be pressed by the participants to report chill intensities. During harsh sounds, increased activation of both corrugator and zygomatic muscle was observed. Zygomatic muscle activity was even more pronounced when a chill experience was reported during such sounds. In contrast, pleasant chill experiences during music were associated with slightly increased corrugator activity compared with absent chills. Our data suggest that harsh sounds produce a painful facial expression that is even intensified when a chill experience is reported. Increased corrugator activity during chills toward music might refer to states of being moved. The results are discussed in the light of a proposed role of the chill in regulating social behavior. Our results suggest that recording facial muscle activity can be a valuable method for the examination of pleasant and unpleasant peak emotions induced by acoustic stimuli.
Neuronale Plastizität, also Veränderungen neuronaler Strukturen in ihrer funktionellen oder sogar anatomischen Erscheinung, ist noch im Erwachsenenalter nachweisbar. Diese kann durch Kurzzeit- oder Langzeitlernen bzw. -training verursacht sein. Zur Untersuchung von durch Langzeitlernen oder -training hervorgerufenen Effekten eignen sich insbesondere Musiker. Diese zeigen eine bemerkenswerte Fähigkeit, motorische und sensorische Aspekte zu verarbeiten. Viele der dabei ablaufenden Prozesse sind spezifisch für die Interaktion mit dem jeweiligen Instrument. Ziel der zugrunde liegenden Untersuchung war es, instrumentenspezifische Veränderungen in zerebralen und zerebellären Arealen zu identifizieren. Hierzu wurden zwei Gruppen von Instrumentalisten mittels funktioneller Magnet-resonanztomographie untersucht, die in demographischen Parametern und Instrumentalerfahrung weitgehend homogen waren, sich aber in der Art der Interaktion mit dem jeweiligen Instrument unterschieden. Beide Gruppen (Trompeter als Experimentalgruppe, Pianisten als Kontrollgruppe) führten Aufgaben mit isolierter oder kombinierter Lippen- bzw. Fingerbewegung auf einem Trompetenmodell oder einem Keypad durch. Hierbei wurden Trompeten- bzw. Klaviernoten oder Piktogramme von Händen gezeigt, um die geforderten Fingerbewegungen zu kodieren. Während des isolierten Fingerspiels auf dem Trompetenmodell, also ohne zusätzlichen auditorischen Stimulus, zeigten die Trompeter verstärkte Aktivierung im posterior-superioren Kleinhirn, dem primär sensomotorischen Kortex der dominanten Hemisphäre im Bereich der Lippe und des Körperstamms sowie dem linken primär auditorischen Kortex. Diese Ergebnisse legen die Existenz eines audito-motorischen, moto-motorischen sowie zerebro-zerebellären Regelkreises nahe, der bei kontextspezifischen Fingerbewegungen aktiviert wird. Darüber hinaus entwickelten die Trompeter beim kombinierten Lippen- und Fingerspiel sowie isolierten Lippenspiel eine stärkere bilaterale Aktivierung im Heschl Gyrus, obwohl die Pianisten lauter spielten. Dies unterstreicht die Rolle des primär auditorischen Kortex im Rahmen von durch Langzeittraining ausgebildeten auditorischen Feedbackmechanismen. Beim kombinierten Lippen- und Fingerspiel zeigten beide Gruppen eine Annäherung der primär somatosensorischen Repräsentationsareale der Lippe und Hand in der dominanten Hemisphäre im Vergleich zu den jeweils isolierten Bewegungen. Dies wirft die Frage auf, ob es sich bei dem beschriebenen Effekt um einen für die fokale Dystonie des Lippenansatzes ätiologisch relevanten, wie bisher angenommen, oder im Allgemeinen dem kombinierten Lippen- und Fingerspiel geschuldeten handelt. Eine primäre Ökonomisierung der Lippenmuskelaktivität, der eine sekundäre, mit der Spielerfahrung positiv korrelierende folgt, sowie eine niedrigere Sensibilitätsschwelle der Oberlippe konnten mit Hilfe der zusätzlich durchgeführten peripher physiologischen Messungen bei Trompetern gezeigt werden.