The Influence of Emotional States on Memory-related Information Processing: An Investigation of underlying Neural Oscillations

Abstract

The overall goal of this dissertation project was to investigate the role of neural oscillations in emotion-cognition interaction. The project focused on memory-related information processing, since memory processes are profoundly modulated by emotion and a strong link between memory and neural oscillations has been established. In three studies, emotional states were induced in healthy subjects using emotional film clips. Subjects had to carry out specific memory-related cognitive tasks under the influence of the respective induced emotional state. Emotional state induction procedures were chosen to achieve a relatively high level of ecological validity, and to take steps towards a translational research approach that holds the possibility to translate the findings into the context of affective disorders that are often accompanied by cognitive deficits. In the first study, an episodic memory task was carried out in different mood states, and in the second and third study, a working memory and a mental arithmetic task were carried in a stressful emotional state, compared to neutral control condition. All three studies showed that memory-related neural oscillations were modulated by the emotional state. Correlations between emotional state-dependent modulations of neural oscillations and behavioral performance suggest that oscillatory neural activity plays a meaningful role in the interaction between emotion and memory-related processes. In the outlook section, clinical implications and the possibility to externally modulate oscillations by different stimulation techniques are discussed. In summary, this work suggests that studying the role of neural oscillations in emotion-cognition interaction is an area of research that holds promising possibilities for both, basic and clinical research.

Das übergeordnete Ziel dieser Dissertation bestand darin, die Rolle neuronaler Oszillationen in Prozessen der Emotions-Kognitions-Interaktion zu untersuchen. Der Fokus lag hierbei auf Gedächtnisprozessen, da zahlreiche Studien belegen, dass diese stark durch Emotionen beeinflussbar sind und ein bedeutsamer Zusammenhang zwischen Gedächtnis und neuronalen Oszillationen nachgewiesen wurde. In drei Studien wurden emotionale Zustände bei gesunden Probanden durch emotionale Filmausschnitte induziert. Die Aufgabe der Probanden bestand darin, die gedächtnisbezogenen Aufgaben unter dem Einfluss des induzierten emotionalen Zustands durchzuführen. Das Verfahren der emotionalen Zustandsinduktion wurde gewählt, um eine möglichst hohe ökologische Validität zu erreichen und um erste Schritte in Richtung eines translationalen Forschungsansatzes zu unternehmen, der die Möglichkeit bietet, die gewonnenen Erkenntnisse in den Kontext von affektiven Störungen zu übersetzen, welche oft mit kognitiven Defiziten einhergehen. In der ersten Studie wurde der Einfluss von verschiedenen Stimmungszuständen auf das episodische Gedächtnis untersucht. In Studie zwei und drei wurde der Einfluss von emotionalem Stress auf Arbeitsgedächtnis und mentale Arithmetik untersucht. Alle drei Studien zeigten, dass gedächtnisbezogene neuronale Oszillationen durch den emotionalen Zustand moduliert werden. Korrelative Zusammenhänge zwischen der emotionsabhängigen Modulation neuronaler Oszillationen und der Verhaltensleistung legen nahe, dass oszillatorische neuronale Aktivität eine bedeutende Rolle in der Interaktion zwischen Emotionen und gedächtnisbezogenen Prozessen spielt. Im Ausblick dieser Arbeit werden klinische Implikationen diskutiert, sowie die Möglichkeit, oszillatorische Aktivität durch elektrische Stimulation extern zu modulieren. Zusammenfassend legt diese Arbeit nahe, dass die Untersuchung der Rolle neuronaler Oszillationen in der Emotions- Kognitions-Interaktion einen vielversprechenden Forschungsbereich darstellt, der sowohl in der Grundlagen-, als auch in der klinischen Forschung zu neuen Erkenntnissen und Behandlungsmöglichkeiten führen kann.