Neuropsychoendocrinological and Psychophysiological Aspects of Trauma Memory: An examination with a trauma film paradigm

Abstract

Intrusive memories and memory impairments of key features of the trauma are symptoms of posttraumatic stress disorder (PTSD). The underlying biological mechanisms impacting on trauma related memories are not sufficiently understood. Stress hormones such as cortisol and noradrenaline are involved in emotional memory formation. However, little is known about neuroendocrinological influences during trauma on subsequent intrusive memories and recognition of trauma details. Further, first evidence suggests an association between lower baseline heart rate variability, an indicator of autonomic nervous system activity, and increased risk for PTSD. However, the association between heart rate variability and intrusive memories remains to be examined. The aim of the presented dissertation is to extend the existing models on intrusion formation with regard to whether and how endocrinological and physiological aspects impact on intrusion formation and recognition of trauma details. Therefore, the following research questions are examined within an intrusion-inducing trauma film paradigm in healthy women: (1) Does the activity of the noradrenergic system during a trauma film influence subsequent intrusive memories? (2) Does the activity of the hypothalamus–pituitary–adrenal (HPA) axis during a trauma film influence subsequent intrusive memories? (3) Is HRV at rest before a trauma film associated with subsequent intrusive memories? (4) Does the activity of the noradrenergic system and the HPA axis during a trauma film influence subsequent memory for trauma film details? The main results of this dissertation are as follows. First, pharmacologically increased noradrenergic activity during a trauma film led to a delayed decrease of the number and vividness of subsequent intrusions compared to pharmacologically decreased noradrenergic activity and placebo. Second, pharmacologically increased activity of the HPA axis during the trauma film did not affect subsequent intrusive memories. Third, pharmacologically decreased noradrenergic activity during the trauma film led to significantly fewer correct peri-trauma film scene memories compared to placebo and, on a trend level, to pharmacologically increased noradrenergic activity. Fourth, lower baseline heart rate variability before the trauma film was associated with a delayed decrease of the number of intrusive memories. To conclude, the conducted trauma film paradigm studies offered the opportunity to study mechanisms that are impossible to study during real life trauma. The findings of this dissertation extend models on intrusion formation by emphasizing and including endocrinological and physiological aspects. This contributes to a relevant growth of knowledge on trauma related memory and PTSD. The results of this dissertation project shed light on endocrinological and physiological aspects of intrusive memory formation and recognition of trauma details.

Intrusives Wiedererleben und Beeinträchtigungen des Erinnerungsvermögens an Hauptmerkmale des Traumas, sind typische Symptome der Posttraumatischen Belastungsstörung (PTBS). Welche Faktoren die Entstehung dieser Symptome beeinflussen, ist nicht hinreichend verstanden. Die Stresshormone Kortisol und Noradrenalin modulieren emotionale Gedächtnisbildung, jedoch ist wenig über ihren Einfluss während der Akquisition und Konsolidierung eines traumatischen Ereignisses auf nachfolgende Intrusionen und Erinnerungen an das Trauma bekannt. Zusätzlich zeigen erste Befunde einen Zusammenhang zwischen niedriger Herzratenvariabilität (HRV), einem Indikator für die Aktivität des autonomen Nervensystems, und einem erhöhten Risiko für PTSD. Der Zusammenhang zwischen HRV und Intrusionen ist jedoch noch unklar. Gegenstand dieser Dissertation ist es bisherige Modelle zu traumabezogenen Erinnerungen zu erweitern, indem herausgefunden wird, ob und inwieweit neuroendokrinologische Faktoren oder physiologische Faktoren einen Einfluss auf die Intrusionsbildung und das Wiedererkennen von Traumadetails haben. Dafür werden folgende Hauptfragestellungen im Rahmen des Trauma-Film-Paradigmas mit gesunden Frauen untersucht: (1) Beeinflusst die Aktivität des noradrenergen Systems während eines Traumafilmes nachfolgende intrusive Erinnerungen? (2) Beeinflusst die Aktivität der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenachse während eines Traumafilmes nachfolgende intrusive Erinnerungen? (3) Ist die HRV vor einem Traumafilm mit intrusiven Erinnerungen nach diesem Traumafilm assoziiert? (4) Beeinflusst die Aktivität des noradrenergen System und der HPA-Achse während eines Traumafilmes nachfolgende Erinnerungen an diesen Traumafilm? Die Hauptbefunde dieser Dissertation sind wie folgt. Erstens, eine pharmakologische Aktivierung des noradrenergen Systems zum Zeitpunkt der Akquisition und Konsolidierung des Traumafilmes führte zu einem späteren Abfall der Intrusionen im Vergleich zu einer pharmakologisch verminderten Aktivität des noradrenergen Systems und einer Placebobedingung. Zweitens, eine pharmakologisch erhöhte Aktivität der HPA-Achse zum Zeitpunkt der Akquisition und Konsolidierung des Traumafilmes hatte keinen Einfluss auf nachfolgende Intrusionen. Drittens, eine pharmakologisch verminderte Aktivität des noradrenergen Systems zum Zeitpunkt der Akquisition und Konsolidierung des Traumafilmes führte zu weniger richtigen peritraumatischen Filmerinnerungen im Vergleich zu Placebo. Viertens, eine niedrigere HRV vor dem Traumafilm war mit einer höheren Anzahl an Intrusionen nach dem Traumafilm assoziiert. Die durchgeführten Trauma-Film-Paradigma Studien ermöglichten das experimentelle Untersuchen von Mechanismen, die traumabezogenen Erinnerungen zugrunde liegen und bei echten traumatischen Erlebnissen nicht zu untersuchen wären. Die gefundenen Ergebnisse dieser Dissertation erweitern bestehende Modelle zur Intrusionsentstehung durch neuroendokrinologische und physiologische Faktoren und tragen dadurch zu einem relevanten Wissenszuwachs bei. Die Ergebnisse geben Aufschluss über neuroendokrinologische und physiologische Aspekte unwillkürlicher intrusiver Erinnerungen und willkürlicher Traumaerinnerungen.