Social information processing in naturalistic settings: Insights from Autism Spectrum Disorders

Abstract

Real life social settings provide us with a multitude of dynamic social information (e.g. facial expressions, tone of voice, body language). Our ability to process and integrate this information to a whole is crucial for understanding others’ mental states (i.e. mentalizing) and subsequently formulating an adequate social response. Individuals with Autism Spectrum Disorders (ASD) are characterized by severe social impairments, which have been linked to aberrant neural and behavioral processing of social stimuli. However, given that typical laboratory settings differ greatly from real life social interactions, it remains unclear how the experimental results obtained with mostly abstract and static stimuli can be generalized to dynamic social information processing in naturalistic settings. Study 1 introduced two naturalistic video-based behavioral tasks for a performance based assessment of implicit (i.e. spontaneous) and explicit (i.e. controlled, more cognitively demanding) mental state inferences. The aim of this study was to characterize implicit and explicit social cognitive processes – how they are to be differentiated in typically developed individuals and individuals with ASD. Study 2 investigated the neural mechanisms of spontaneous, naturalistic mentalizing in individuals with ASD and typically developed controls. Furthermore, the study aimed at relating neural processing of mental states in naturalistic settings to accurate implicit mental state inferences as measured with the behavioral task introduced in study 1. Study 3 aimed at extending insights on dynamic social information processing to the auditory modality. Here, neural processing of emotional prosody (i.e. tone of voice) and behavioral prosody recognition performance were investigated with newly developed naturalistic tasks in individuals with ASD and typically developed controls. Similar to study 2, in a next step, the relationship between neural and behavioral prosody processing was investigated. In typically developed individuals, implicit and explicit social cognitive processes were distinguishable to a certain degree on the behavioral and neural level. Neural activity in the amygdala correlated with accurate implicitsocial behavior, and activity in a network including fronto-temporal regions such as the inferior frontal gyrus (IFG) predicted explicit social behavior. Individuals with ASD performed lower on tasks addressing implicit and explicit social cognitive processes, whereby these different sets of processes were closely linked. On the neural level, the social impairments of individuals with ASD were associated with reduced activity of the amygdala and the superior temporal sulcus (STS) and a reduced relationship between neural processing of social information and accurate social behavior compared to controls. On the basis of the current literature and the three empirical studies of this dissertation, I propose a neurocognitive model of typical and impaired social information processing in naturalistic settings. The proposed model aims at advancing the current literature by integrating behavioral and neuroscientific research on dynamic social information processing in typically developed individuals and individuals characterized by severe social impairments.

Alltagssituationen beinhalten eine Vielzahl dynamischer, sozialer Informationen (z.B., Gesichtsausdrücke, Stimmklang (Prosodie), Körpersprache). Die Fähigkeit diese Informationen zu verarbeiten und zu einem Ganzen zu integrieren, ist eine wichtige Voraussetzung für die Erkennung mentaler Zustände beim Gegenüber und ermöglicht somit dass wir in sozialen Situationen angemessen reagieren. Menschen mit Autismus- Spektrum-Störungen (ASD) haben schwerwiegende soziale Beeinträchtigungen, die mit einer gestörten Verarbeitung sozialer Reize auf der Verhaltens- und der Hirnebene im Zusammenhang gebracht wurden. Da die Operationalisierung sozialer Kognition in experimentellen Untersuchungen stark von sozialer Kognition im Alltag abweicht, bleibt es unklar ob und in wie fern Ergebnisse experimenteller Studien, mit abstraktem und statischem Stimulusmaterial, auf dynamische soziale Informationsverarbeitung im Alltag generalisierbar sind. In Studie 1 wurden zwei naturalistische video-basierte Verhaltensmaße entwickelt, um implizite (spontane) und explizite (kognitiv anspruchsvolle) mentale Attribution objektiv und direkt messbar zu machen. Ziel der Studie war es herauszufinden, ob und wie weit sich implizite und explizite soziale Kognition unterscheiden lassen in typisch entwickelten Personen und Menschen mit ASD. In Studie 2 wurden die neuronalen Mechanismen spontaner mentaler Attribution mit einer naturalistischen video-basierten Aufgabe untersucht. Des Weiteren wurde der Zusammenhang zwischen den neuronalen Mechanismen spontaner mentaler Attribution und der Performanz impliziter mentaler Attribution untersucht. Die Untersuchung der Performanz sozial kognitiver Prozesse erfolgte mit Hilfe der impliziten Verhaltensaufgabe, die in Studie 1 eingeführt wurde. In Studie 3 sollten Erkenntnisse bezüglich der sozialen Informationsverarbeitung im Hinblick auf auditorische Verarbeitung sozialer Reize generalisiert werden. Entsprechend wurde die Verarbeitung emotionaler Prosodie auf der Verhaltens- und Hirnebene mit neu entwickelten naturalistischen Aufgaben bei neurotypischen Personen und Personen mit ASD untersucht. Des Weiteren wurde auch hier derZusammenhang zwischen neuronaler Verarbeitung von Prosodie und Performanz untersucht. Bei typisch entwickelten Personen konnten implizite und explizite sozialkognitive Prozesse voneinander unterschieden werden, sowohl auf der Verhaltens- als auch auf neuronaler Ebene. Neuronale Aktivität in der Amygdala korrelierte mit impliziter sozialer Kognition auf der Verhaltensebene. Des Weiteren sagte die Aktivität eines fronto-temporalen Netzwerks, welches den inferioren frontalen Gyrus (IFG) umfasste, akkurates explizites Verhalten voraus. Menschen mit ASD wiesen niedrigere Performanzwerte in impliziter und expliziter sozialer Kognition auf und implizite und explizite sozial kognitive Performanz waren miteinander signifikant korreliert. Auf der neuronalen Ebene waren die sozialen Beeinträchtigungen von Menschen mit ASD mit verringerter Aktivität im superioren temporalen Sulcus (STS) korreliert und gingen außerdem mit einem geringerem Zusammenhang zwischen neuronaler Aktivität und sozial kognitiver Performanz einher im Vergleich zu typisch entwickelten Personen. Auf der Grundlage der aktuellen Forschungslage und der Befunde dieser Dissertation, stelle ich ein neurokognitives Modell typischer und beeinträchtigter sozialer Informationsverarbeitung dynamisch naturalistischer Information auf. Das vorgeschlagene Modell soll die aktuelle Forschungslage erweitern, indem es Verhaltens- und neuronale Befunde zur sozialen Informationsverarbeitung dynamischer Reize bei typisch entwickelten Personen und Personen mit schwerer sozialer Beeinträchtigung integriert.