The Influence of Early Life Stress on Affective Functioning: An Investigation of Behavior, Brain Structure and Music-Induced Emotional Brain Responses

Abstract

The overall aim of the present dissertation project was to investigate how early stress exposure modulates emotional abilities as well as function and structure of emotion processing circuits in the brain. To capture individual degrees of emotional ability, healthy individuals with high and low levels of alexithymia as well as participants with and without a history of major depression were investigated. The goal was to explore the influence of early life stress under different “basic emotional configurations” to gain some insight into individual processes of adaptation to early experiences of stress, such as emotional and physical abuse or neglect. To investigate emotional brain functioning as validly as possible, we designed an experiment using musical stimuli to induce strong emotional experiences in the participants, which were measured via functional magnetic resonance imaging (fMRI). Furthermore, the volume of emotion-relevant brain areas, such as hippocampus and amygdala, was measured via MRI to explore the effects of early life stress on a structural level. The main results are: 1) The experience of early life stress is associated with altered emotional abilities in adulthood (i.e. high degrees of alexithymia) in healthy individuals. 2) Early life stress modulates brain responses to audio-visually induced pleasant emotional experiences as a function of alexithymia. 3) How early life stress affects the volume of emotion processing areas in the brain significantly depends on an individual’s degree of alexithymia. 4) Reduced pregenual anterior cingulate cortex reactivity to audiovisual emotional stimuli in remitted depressed individuals is modulated by the experience of early life stress and represents a neural marker for depression vulnerability. In short, the present studies corroborate previous findings that early life stress has considerable effects on brain development, affective functioning and, in the broader sense, to mental health. However, our studies are the first to reveal that different degrees of emotional functioning can modulate individual neural and behavioral adaptations to early stress exposure. The results indicate that the development of emotional abilities in children and young adults exposed to ELS are crucial and need to be promoted in the context of prevention and intervention. Finally, we discuss the role music could play in therapeutic interventions promoting emotional functioning.

Das Ziel der vorliegenden Dissertation lag darin, den Einfluss früher traumatischer Lebensereignisse auf emotionale Fähigkeiten sowie funktionelle und strukturelle Charakteristika emotionsrelevanter Gehirnregionen zu untersuchen. Um ein breites individuelles Spektrum emotionaler Fähigkeiten abzubilden, wurden gesunde Probanden mit hoch und niedrig alexithymer Ausprägung sowie (gegenwärtig) euthyme Probanden mit Depressionsvorgeschichte untersucht. Dadurch konnte der Einfluss früher Stresserfahrungen unter verschiedenen grundlegenden „emotionalen Voraussetzungen“ betrachtet werden, um einen tieferen Einblick in individuelle Anpassungsprozesse an frühe Traumata (z.B. emotionaler und körperlicher Missbrauch) zu erhalten. Um emotionale Reaktionen des Gehirns bestmöglich abzubilden, wurde ein Experiment entwickelt, das Musik (anstelle ausschließlich visueller Stimuli) zur Induktion emotionaler Reaktionen nutzt und deren neuronale Korrelate mittels funktioneller Magnetresonanztomographie untersucht. Zudem wurden volumetrische Untersuchungen emotionsrelevanter Gehirnregionen wie Hippocampus und Amygdala durchgeführt, um den Einfluss früher traumatischer Lebensereignisse auch auf struktureller Ebene zu erfassen. Die Hauptbefunde sind wie folgt: 1) Das Erleben früher traumatischer Lebensereignisse geht mit veränderten emotionalen Fähigkeiten im Erwachsenenalter, wie beispielsweise einer hohen alexithymen Ausprägung, einher. 2) Frühe Stresserfahrungen verändern neuronale Antworten auf audiovisuell induzierte, als angenehm empfundene emotionale Erfahrungen in Abhängigkeit von Alexithymie. 3) Die Art und Weise, wie sich frühe Stresserfahrungen auf das Volumen emotionsverarbeitender Gehirnareale auswirken, hängt ebenfalls von der individuellen alexithymen Ausprägung ab. 4) Remittierte depressive Patienten zeigen eine reduzierte Aktivierung des prägenualen anterioren Cingulums in Reaktion auf audiovisuell induzierte emotionale Erfahrungen. Das Ausmaß dieser Aktivierungsreduktion wird durch frühe Stresserfahrungen moduliert und stellt einen neuronalen Marker für Depressionsvulnerabilität dar. Die vorliegenden Befunde bekräftigen die Ergebnisse früherer Untersuchungen, dass sich frühe Stresserfahrungen auf emotionale Fähigkeiten und ihre neuronalen Korrelate auswirken und somit die psychische Gesundheit eines Menschen in hohem Maße beeinflussen. Die hier dargestellten Studien konnten jedoch erstmalig zeigen, dass die Anpassung an frühe Stresserfahrungen entscheidend durch das individuelle Ausmaß emotionaler Fähigkeiten beeinflusst wird. Der Förderung solcher Fähigkeiten bei Kindern und Jugendlichen sollte daher ein hoher Stellenwert im Kontext von Prävention und Intervention zukommen. Im Schlusskapitel der Arbeit wird diskutiert inwiefern Musik einen wichtigen Beitrag zur Förderung emotionaler Kompetenzen im (psycho-)therapeutischen Kontext leisten könnte.