De Invloed van Anodale tDCS op de
Linker DLPFC op Emotieverwerking in
een Affectieve Sternbergtaak
Eva Schaap
Begeleidster: T. den Uyl Datum: 24-04-2015
Studentnummer: 10351329 Woordaantal: 5014
Abstract
Deze studie onderzocht de invloed van anodale tDCS op de linker DLPFC op de verwerking van emotioneel geladen woorden. Tevens werd gekeken naar de invloed op de algehele emotionele staat. Er werd verwacht dat anodale tDCS zou leiden tot een veranderde aandacht voor positieve informatie. Om dit te onderzoeken werd gebruik gemaakt van een binnen-proefpersonendesign waarbij dertig mensen deelnamen aan een tDCS-conditie en een placebo-conditie. Verwerking van emotioneel geladen woorden werd gemeten middels een affectieve Sternbergtaak. Er werd geen effect gevonden van tDCS op de verwerking van emotioneel geladen woorden. Ook werd geen effect gevonden van tDCS op de algehele emotionele staat.
Inleiding
Waar emotie en cognitie in het verleden vaak gezien werden als twee onafhankelijke processen, is door de jaren heen meer inzicht gekomen in de interactie tussen beide. Deze interactie vindt plaats in verschillende gebieden in de hersenen. Een component van cognitie waar in de wetenschap aandacht aan is besteed in relatie tot emotie is het werkgeheugen. Studies naar de invloed van emotieverwerking op werkgeheugenprestatie laten gemixte resultaten zien. Zo werd door Lindström en Bohlin (2011) gevonden dat emotionele
afbeeldingen met een hoge arousal-score in een visuele n-back taak beter werden onthouden dan neutrale stimuli. De mate van arousal refereert naar de intensiteit waarmee een emotie wordt waargenomen, op een schaal van kalm tot opwindend (Russell, 1980). Ook Keil en Ihssen (2004) vonden een positief effect van emotionele stimuli op werkgeheugenprestatie. Dit effect vonden zij wanneer gebruik werd gemaakt van emotionele woorden met een hoge arousal-score. In andere studie waarin gebruik werd gemaakt van verbale stimuli werd geen
effect van emotieverwerking op werkgeheugenprestatie gevonden (Kensinger & Corking, 2003; Grimm et al., 2012).
Studies waarin gebruik wordt gemaakt van hersenbeeldvormingstechnieken laten zien dat de integratie van emotie en werkgeheugen waarschijnlijk plaatsvindt in de dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) (Grimm et al., 2012; Sergerie, Lepage & Armony, 2005; Perlstein, Elbert & Stenger, 2002; Gray, Braver & Raichle, 2002). Emotie-gerelateerde activatie van de DLPFC wordt met betrekking tot de verwerking van positieve emoties met name waargenomen in de linker DLPFC (Herrington et al., 2005; Grimm et al., 2012). De rechter DLPFC lijkt meer betrokken bij de verwerking van negatieve emoties (Grimm et al., 2008). Dit komt onder andere naar voren wanneer gekeken wordt naar hersenactiviteit in personen waarbij de emotieverwerking verstoord is, zoals bij personen die lijden aan een klinische depressie. Bij deze patiëntengroep wordt een overactiviteit van de rechter DLPFC waargenomen en een onderactiviteit van de linker DLPFC (Grimm et al., 2008).
Verschillende studies laten bovendien zien dat deze disbalans samenhangt met een
aandachtsbias voor negatieve emotionele informatie (o.a. Baert, DeRaedt & Koster, 2010; Wolkenstein & Plewnia, 2013).
Een techniek die steeds vaker wordt ingezet bij de behandeling van klinische depressie is transcranial Direct Current Stimulation (tDCS). Middels deze techniek wordt ingespeeld op de ontstane disbalans in het activatieniveau van de DLPFC. Dit wordt gedaan door een stimulerende (anodale) en inhiberende (cathodale) elektrode op het hoofd te plaatsen, waarmee de vuurbaarheid van het onderliggend gebied middels een zwakke constante
elektrische stroom wordt beïnvloed.Meermaals zijn positieve effecten aangetoond van tDCS op het werkgeheugen (Fregni et al., 2005; Andrews et al., 2011; Gladwin, den Uyl, Fregni & Wiers, 2012). Wanneer ingezet bij patiënten met een klinische depressie hebbenverschillende studies laten zien dat stimulatie van de linker DLPFC middels anodale tDCS samenhangt met
een veranderde aandachtsbias en een vermindering van depressieve symptomen (Wolkenstein & Plewnia, 2013; Boggio et al., 2007; Boggio et al., 2008). Zo vonden Wolkenstein en
Plewnia (2013) een verbetering in cognitieve controle over emotioneel afleidende stimuli op een non-verbale affectieve werkgeheugentaak. Boggio et al. (2007) vonden daarnaast een verbetering in accuratesse voor positieve afbeeldingen op een go/no-go taak. Deze taakverbetering hing niet samen met verminderingen in depressiescores 10 dagen na
toepassing van tDCS. Een vermindering in depressiescores werd wel gevonden door Boggio et al. (2008). In deze studie ontvingen deelnemers 10 dagen achtereen, 20 minuten per dag, anodale tDCS op de linker DLPFC. De vermindering in depressiescores was meetbaar tot minimaal 30 dagen na de laatste sessie.
Wanneer anodale tDCS op de linker DLPFC wordt toegepast bij gezonde personen wordt in verschillende studies een afname van subjectieve negatieve gevoelens bij het zien van onprettige afbeeldingen gevonden (o.a. Boggio, Zaghi & Fregni, 2009; Maeoka et al., 2012). Daarnaast werd door Nitsche et al. (2012) een verbetering in het herkennen van emotionele gezichten ten opzichte van neutrale gezichten gevonden. Daarbij was sprake van een lichte voorkeur voor positieve gezichten. Veranderingen in de emotionele staat zijn in gezonde proefpersonen tot op heden niet gevonden (Nitsche et al., 2012; Plazier et al., 2012).
Een mogelijk verklaring voor de gevonden effecten in depressieve en gezonde personen is dat stimulatie van de linker DLPFC leidt tot een verhoogde aandacht voor
positieve informatie. De verminderingen in depressiescores zoals gevonden door Boggio et al. (2008) en de veranderingen in de subjectieve waarneming van negatieve gevoelens (Boggio et al., 2009; Maeoka et al., 2012) zouden een indirect gevolg van deze aandachtsbias kunnen zijn. Door het geringe aantal studies naar de effecten van anodale tDCS op de linker DLPFC op emotieverwerking is het echter moeilijk om hier uitspraken over te doen. Meer onderzoek is daarom van belang. In eerdere studies naar invloed van anodale tDCS op de linker DLPFC
werd gebruik gemaakt van non-verbale emotionele stimuli zoals afbeeldingen en gezichten. Daarom is ervoor gekozen om in deze studie gebruik te maken van verbale stimuli, zodat eventuele effecten beter kunnen worden gegeneraliseerd.
Op basis van de eerder genoemde bevindingen werd de hypothese gesteld dat anodale tDCS op de linker DLPFC leidt tot een verhoogde aandacht voor positieve stimuli. Om deze hypothese te toetsen werd gebruik gemaakt van een binnen-proefpersonendesign waarbij deelnemers tijdens twee losse sessies deelnamen aan een tDCS-conditie en een placebo-conditie. Om te meten of er sprake was van een aandachtbias werd gebruik gemaakt een affectieve Sternbergtaak. In deze taak werd gebruik gemaakt van woorden met een positieve, negatieve of neutrale inhoud. Ook werd in deze studie gecontroleerd of tDCS leidde tot veranderingen in de emotionele staat. Op basis van eerdere onderzoeken (Nitsche et al., 2012; Plazier et al., 2012) werden hier echter geen veranderingen in verwacht.
Methode Deelnemers
Dertig deelnemers, welke online waren geworven, namen deel aan dit onderzoek. Onder hen waren 14 mannen met een gemiddelde leeftijd van 22.2 jaar (SD = 3.19, range = 19-30) en 16 vrouwen met een gemiddelde leeftijd van 22.69 jaar (SD = 4.13, range = 19-34). Er werd gebruik gemaakt van een binnen-proefpersonendesign waarbij alle deelnemers
deelnamen aan twee condities, namelijk een actieve tDCS-conditie en een placebo-conditie. Alle deelnemers waren rechtshandig en spraken vloeiend Nederlands. Voor deelname aan dit onderzoek werd een beloning uitgereikt van €20,- of 2 proefpersoonpunten. Exclusiecriteria waren; het hebben van een neurologische aandoening; hersenletsel; gebruik van
psychofarmaca; aanwezigheid geïmplementeerd apparaat; gevoelige huid en zwangerschap. Voorafgaand aan de eerste sessie ondertekenden alle deelnemers een toestemmingsverklaring.
Het onderzoeksprotocol was goedgekeurd door de Ethische Commisschie van de Universiteit van Amsterdam (FMG-UvA).
tDCS
Transcraniële gelijkstroom werd toegediend middels een door batterijen gedreven stimulator. Daarbij werd gebruik gemaakt van 5 x 7 cm elektrodes welke omhuld waren met in zoutoplossing gedrenkte sponsen. De anodale elektrode was gepositioneerd boven de linker DLPFC en de cathodale elektrode was gepositioneerd boven de rechter orbitofrontale cortex. In de actieve tDCS-conditie werd gedurende 15 minuten 1mA stroom toegediend, welke werd gestart bij het beginnen van de Sternbergtaak en na 15 minuten automatisch werd uitgevaagd. De toepassing van tDCS in de placebo conditie was identiek, behalve dat de stroom na 30 seconden werd uitgevaagd. Om onbewuste beïnvloeding te voorkomen werd gebruik gemaakt van een dubbelblind design, waarbij middels voorgeprogrammeerde codes ofwel actieve tDCS ofwel placebostimulatie werd gestart. Om cross-over effecten te reduceren ontvingen deelnemers tDCS en placebo-stimulatie op verschillende dagen in gecontrabalanceerde volgorde.
Emotieverwerking werd getoetst middels een variant op de Sternbergtaak zoals omschreven door Gladwin et al. (2012). De taak bestond uit vier blokken, welke drie maal werden herhaald. De blokken bestonden elk uit twee categorieën en verschilden van elkaar in woordinhoud, deze kon positief, negatief of neutraal zijn zoals geïllustreerd in Figuur 1. De verdeling van de hoeveelheid positieve, negatieve of neutrale woorden binnen elk blok was gelijk. Elk blok bestond uit 4 trials, welke bestonden uit 3 fases. In de eerste fase van elke trial werd gedurende 4500 of 6000 milliseconden (bij 6 woorden) en gedurende 6000 of 8000 milliseconden (bij 8 woorden) een geheugenlijst bestaande uit 6 of 8 woorden getoond (zie Figuur 1).In de tweede fase van elke trial werd een afleidende taak ingezet waarbij 4 nieuwe woorden (uit elke categorie 2) na elkaar werden gepresenteerd. Elk woord werd 500ms getoond met een witte letterkleur, waarna het woord vervolgens voor 750ms veranderde in blauw of groen. Deelnemers moesten reageren op de kleur middels een van te voren getrainde linker (f) of rechter (l) responstoets. In de derde fase van elke trial, de herkenningsfase,
werden vijf maal twee woorden gepresenteerd, waarbij middels de responstoetsen ‘f’ en ‘j’ moest worden aangegeven welk woord afkomstig was uit de getoonde geheugenlijst. Van de twee woorden was altijd één woord afkomstig uit de geheugenlijst. Het andere woord was ofwel een woord afkomstig uit de afleidende taak, ofwel een geheel nieuw woord. Om deelnemers bekend te maken met de taak werd tevens gebruik gemaakt van een oefenblok welke qua opzet identiek was aan de standaard taak behalve dat er feedback werd gegeven op de responsen middels een groen plusteken (correcte respons) of een rode x (foutieve respons).
Vragenlijsten
Emotionele staat werd gemeten middels een voor dit onderzoek ontworpen
emotievragenlijst. Deze vragenlijst bestond uit acht emoties, waarvoor op een schaal van 0 (niet) tot 10 (heel erg) moest worden aangegeven in hoeverre de emotie aanwezig was. De emoties representeerden vier positieve (blij, energiek, ontspannen, geïnteresseerd) en vier negatieve (zenuwachtig, terughoudend, bedroefd, moe) type emoties. Om te controleren voor depressie, werd een verkorte versie van de Beck Depression Inventory-II (BDI-II) afgenomen. Bij deze test wordt middels 13 meerkeuzevragen de aanwezigheid en de ernst van depressieve symptomen gemeten.
Woordbeoordelingen
Om te controleren of de woorden welke gebruikt werden in de Sternbergtaak van elkaar verschilden in valentie (positief, negatief of neutraal) en in mate van ervaren arousal werd voor dit onderzoek een taak ontworpen waarmee 90 woorden beoordeeld werden. De woorden waren random geselecteerd uit de woordenlijsten van de Sternberg. Woordvalentie werd beoordeeld op een schaal van 1 (zeer negatief) tot 9 (zeer positief). Woord-arousal werd beoordeeld op een schaal van 1 (vlak) tot 9 (opgewonden).
Procedure
Deelnemers werden individueel getest op twee afzonderlijke dagen met een interval van 6-8 dagen, waarbij ze in gecontrabalanceerde volgorde deelnamen aan de actieve tDCS conditie en aan de sham-conditie. De sessies vonden voor elke individuele deelnemer op gelijke tijdstippen plaats met een maximale afwijking van 2 uur. De afname van de testen vond plaats in een daartoe ingerichte afgesloten kamer. Voorafgaand aan de eerste sessie werd deelnemers gevraagd een toestemmingsverklaring te ondertekenen. Beide sessies begonnen met het invullen van een emotievragenlijst en een aantal algemene vragenlijsten. Tijdens de eerste sessie werd daarnaast aanvullend een verkorte versie van de BDI ingevuld. Na het invullen van de vragenlijsten werd een oefentrial van de Sternbergtaak gestart om de deelnemer bekend te maken met de verschillende fases van de taak en met de te gebruiken responstoetsen. Na afloop van de oefentrial werd de deelnemer gereedgemaakt voor tDCS, waarbij middels voorgeprogrammeerde codes ofwel actieve tDCS ofwel placebo-stimulatie werd gestart, waardoor de proefleiders blind waren voor condities. Direct na inschakeling van het tDCS-apparaat werd begonnen met de Sternbergtaak. De taak bestond uit vier blokken welke driemaal werden herhaald. Na elke vier blokken werd een pauze ingelast waarin
gecontroleerd werd of de stimulatie nog doorliep. De totale afname van de Sternbergtaak nam per sessie ongeveer 15 minuten in beslag. Aan het einde van beide sessies werden wederom een emotievragenlijst en een aantal algemene vragenlijsten ingevuld. Aan het einde van de tweede sessie werd daarnaast door iedere deelnemer de woordbeoordelingentaak doorlopen. Deze taak nam ongeveer 10 minuten in beslag.
Van de 30 deelnemers hadden 3 deelnemers door een fout in de codering tijdens beide sessies tDCS ontvangen. De data van deze deelnemers is daarom niet meegenomen in de analyses. Daarnaast is de data van één deelnemer uitgesloten vanwege een te hoge
BDI-waarde (26.5). Onder de overige 26 deelnemers waren 11 mannen met een gemiddelde leeftijd van 21.7 jaar (SD = 2.53, range = 19-26) en 15 vrouwen met een gemiddelde leeftijd van 22.6 jaar (SD = 4.27, range = 19-34). De overige deelnemers hadden een gemiddelde BDI-waarde van 3.74 (SD = 3.35, Range = 0.0 - 10.5).
Om te toetsen of de arousal-scores en valentie-scores van emotionele woorden welke werden gebruikt in de Sternbergtaak significant verschilden van de neutrale woorden, werd een eenwegs-variantieanalyse met herhaalde metingen met als binnen-proefpersonen factor woordcategorie (positief, negatief, neutraal) uitgevoerd. Uit de resultaten kwam naar voren dat negatieve, positieve en neutrale woorden significant van elkaar verschilden op valentie,
F(1.23, 30.78) = 240.43, p < .001. Contrasten lieten zien dat negatieve woorden significant
lager (p < .001) en positieve woorden significant hoger (p < .001) werden beoordeeld dan neutrale woorden. Daarnaast kwam naar voren dat negatieve, positieve en neutrale woorden significant van elkaar verschilden in mate van arousal, F(2, 50) = 14.76, p < .001. Contrasten lieten zien dat arousal-scores voor negatieve woorden en voor positieve woorden significant hoger waren dan voor neutrale woorden (beide p’s < .001). Voor een overzicht van de bijbehorende gemiddelden en standaarddeviaties, zie Tabel 1.
Tabel 1
Gemiddelde Valentie- en Arousal-beoordelingen.
Valentie Arousal Woordcategorie M SD M SD
Positief 7.56 .73 5.19 1.66 Negatief 2.57 .84 5.24 1.07
Neutraal 5.50 .62 4.18 1.52
Accuratesse
Om te toetsen of er een effect was van stimulatie op het percentage onthouden positieve en neutrale woorden, werd een binnen-proefpersonenanalyse van varianties met herhaalde metingen (rm-ANOVA’s) met de factoren stimulatie (tDCS, placebo) en woordblok 1 (positief, neutraal) uitgevoerd. Er werd geen significant hoofdeffect gevonden voor
stimulatie, F (1, 25) = .018, p .894. Wel werd er een significant hoofdeffect gevonden voor woordblok 1, F (1, 25) = 4.352, p = .047. Contrasten lieten zien dat positieve woorden slechter werden onthouden dan neutrale woorden (zie Figuur 1). Dit effect was onafhankelijk van stimulatie. Er werd geen significant interactie-effect gevonden tussen het type stimulatie en woordblok 1, F (1, 25) = .232, p = .634.
Om te toetsen of negatieve woorden na stimulatie minder accuraat werden onthouden dan neutrale woorden werd een rm-ANOVA met de factoren stimulatie (tDCS, placebo) en woordblok 2 (negatief, neutraal) uitgevoerd. Er werd geen significant hoofdeffect gevonden voor stimulatie, F (1, 25) = 3.159, p = .088 en voor woordblok 2, F (1, 25) = .347, p = .561. Ook werd geen significant interactie-effect gevonden tussen het type stimulatie en woordblok 2, F (1, 25) = 3.264, p = .083. Wel was een trend zichtbaar waarbij negatieve en neutrale woorden slechter werden onthouden in de tDCS-conditie dan in de placebo-conditie.
Om te toetsen of positieve woorden accurater werden onthouden dan negatieve woorden voor en na stimulatie werd een rm-ANOVA met de factoren stimulatie (tDCS, placebo) en woordblok 3 (positief, negatief) uitgevoerd. Er werd geen significant hoofdeffect gevonden voor stimulatie, F (1, 25) = 2.325, p = .140 en woordblok, F (1, 25) = 1.874, p = .183. Ook werd geen significant interactie-effect gevonden tussen het type stimulatie en woordblok 3, F (1, 25) = 1.798, p = .192.
Om te toetsen of positieve woorden accurater werden onthouden dan negatieve woorden wanneer aangeboden met neutrale woorden, werden verschilscores berekend over woordblok 1 (positief – neutraal) en over woordblok 2 (negatief – neutraal). Vervolgens werd een rm-ANOVA uitgevoerd met de factoren stimulatie (tDCS, placebo) en woordblok
(positief-neutraal, negatief-neutraal). Er werd een significant hoofdeffect gevonden voor woordblok, F (1, 25) = 6.063, p = .021. Uit contrasten kwam naar voren dat positieve woorden werden significant slechter werden onthouden wanneer aangeboden met neutrale woorden dan negatieve woorden, r = 0.44. Het gevonden effect was onafhankelijk van
stimulatie. Er werd geen significant interactie-effect gevonden tussen het type stimulatie en de woordblokken, F (1, 25) = 1.351, p = .256.
Tabel 2
Gemiddelde Verschilscores en Standaardfouten van Reactietijd en Accuratesse op de Sternbergtaak Accuratesse ᵃ Reactietijd ᵇ Conditie M SE M SE tDCS Blok 1 positief 78.93 1.85 1085.48 42.59 neutraal 81.34 1.78 1062.02 44.20 Blok 2 negatief 77.19 2.05 1092.93 35.09 neutraal 78.06 2.18 1107.48 41.06 Blok 3 positief 75.98 2.73 1086.83 40.87 negatief 79.88 2.00 1122.50 39.31 Placebo Blok 1 positief 78.44 2.50 1065.71 39.84 neutraal 82.26 1.56 1067.11 43.19 Blok 2 negatief 81.66 1.97 1063.77 39.89
ᵃ Accuratesse is uitgedrukt in percentages correcte responsen
ᵇ Reactietijd is uitgedrukt in milliseconden
Reactietijden (RT)
Om te toetsen of er een effect was van stimulatie op reactietijd van positieve woorden wanneer aangeboden met neutrale woorden, werd een rm-ANOVA uitgevoerd met de
factoren stimulatie (tDCS, placebo) en woordblok 1 (positief, neutraal). Er werd geen
significant hoofdeffect gevonden voor stimulatie, F (1, 25) = .041, p = .840 en woordblok 1,
F (1, 25) = .326, p = .573. Ook werd geen significant interactie-effect gevonden tussen het
type stimulatie en woordblok 1, F (1, 25) = .678, p = .418.
Om te toetsen of er een effect was van stimulatie op reactietijd van negatieve woorden wanneer aangeboden met neutrale woorden, werd een rm-ANOVA uitgevoerd met de
factoren stimulatie (tDCS, placebo) en woordblok 2 (negatief, neutraal). Er werd geen
significant hoofdeffect gevonden voor stimulatie, F (1, 25) = 1.168, p = .290 en woordblok 1,
F (1, 25) = 2.104, p = .159. Een significant interactie-effect tussen het type stimulatie en
woordblok 1 werd tevens niet gevonden, F (1, 25) = .026, p = .874.
Om te toetsen of er een effect was van stimulatie op reactietijd van positieve woorden wanneer aangeboden met negatieve woorden, werd een rm-ANOVA uitgevoerd met de factoren stimulatie (tDCS, placebo) en woordblok 3 (positief, negatief). Er werd geen
significant hoofdeffect gevonden voor stimulatie, F (1, 25) = .014, p = .907 en woordblok 1,
F (1, 25) = .813, p = .376. Ook werd geen significant interactie-effect gevonden tussen het
type stimulatie en woordblok 1, F (1, 25) = 1.904, p = .180.
neutraal 78.77 2.42 1084.44 37.05 Blok 3 positief 80.20 1.99 1101.75 39.33 negatief 80.06 1.72 1101.35 35.93
Om te toetsen of reactietijd voor positieve woorden korter was dan voor negatieve woorden wanneer aangeboden met neutrale woorden, werden verschilscores berekend over woordblok 1 (positief – neutraal) en over woordblok 2 (negatief – neutraal). Vervolgens werd een rm-ANOVA uitgevoerd met de factoren stimulatie (tDCS, placebo) en woordblok
(positief-neutraal, negatief-neutraal). Er werd geen significant hoofdeffect gevonden voor stimulatie, F (1, 25) = .006, p = .939 en woordblok, F (1, 25) = 2.597, p = .120. Een significant interactie-effect tussen het type stimulatie en woordblok werd tot slot ook niet gevonden, F (1, 25) = .406, p = .530.
Emotionele staat
Om te toetsen of emotionele staat afhankelijk is van het type stimulatie werd een rm-ANOVA met de factoren stimulatie (placebo, tDCS), valentie (postief, negatief) en emotie (blij, energiek, ontspannen, geïnteresseerd, zenuwachtig, terughoudend, bedroefd, moe) uitgevoerd. Voorafgaand aan de analyse werden voor elke emotie verschilscores berekend over de voor en nameting per type stimulatie. Emoties werden onderverdeeld in negatieve en positieve valentie. Er werd geen significant hoofdeffect gevonden voor het type stimulatie, F(1, 25) = .339, p = .57 en voor valentie, F(1, 25) = .085, p = .74. Ook werd geen significant
interactie-effect gevonden tussen het type stimulatie, valentie en emotie, F(3, 75) = .677, p = .57. De nulhypothese dat emotionele staat onafhankelijk is van het type stimulatie kon daarmee niet worden verworpen.
Correlaties
Om te controleren of resultaten beïnvloed waren door afwijkende karakteristieken van deelnemers, zijn Spearman’s correlaties uitgevoerd tussen accuratesse binnen de verschillende condities en de karakteristieken BDI-score; bedroefdheid; blijdschap; motivatie en
concentratie (zie Tabel 3). Er werd een significante samenhang gevonden tussen motivatie en het percentage onthouden woorden in blok 1 van de tDCS-conditie, r= .196, p = .045.
Daarnaast werden verschillende trends richting significantie waargenomen (p < .100). Zo werd in de tDCS-conditie een lichte (niet significante) samenhang waargenomen tussen depressiescores en accuratesse van positieve woorden in woordblok 1 (positiefneutraal), r = -.370, p = .062. Daarnaast werd een lichte (niet significante) samenhang waargenomen in de tDCS-conditie tussen de mate van bedroefdheid voorafgaand aan tDCS en accuratesse voor positieve woorden in woordblok 3 (positief-negatief), r = .341, p = .089. Tot slot werd een lichte (niet significante) samenhang waargenomen in de tDCS-condities tussen motivatie en accuratesse voor positieve woorden in woordblok 3 (positief-negatief), r = .338, p = .091. Overige bestudeerde correlaties hadden allen een p-waarde hoger dan 1.
Discussie
In deze studie werd gekeken naar de invloed van anodale tDCS op de linker DLPFC op de verwerking van emotioneel geladen woorden. De hypothese welke stelde dat anodale tDCS op de linker DLPFC leidt tot een verhoogde aandacht voor positieve stimuli kon niet worden bevestigd. TDCS leidde niet tot een verbetering in het onthouden van positieve woorden ten opzichte van negatieve en neutrale woorden. Dit werd op basis van eerder Tabel 3
Correlaties tussen Accuratesse binnen de Verschillende Condities en BDI, Emotionele Staat, Motivatie en Concentratie
BDI 1 Bedr.2 Blij3 Mot.3 Conc.4
tDCS Blok 1 positief -.370tr -.078 .125 .144 -.055 neutraal -.171 .135 -.133 .396* .137 Blok 2 negatief -.063 -.109 .070 .138 .135 neutraal -.083 .042 -.298 .138 -.077 Blok 3 positief -.091 .341tr -.329 .338tr -.044 negatief .072 .021 -.083 .243 -.209 Placebo Blok 1 positief -.046 .036 .197 .086 .316 neutraal .003 -.016 .189 .075 .181 Blok 2 negatief .098 -.021 .248 .168 .360 neutraal .050 -.192 .141 .069 .188 Blok 3 positief -.237 -.183 .089 .001 .243 negatief -.027 .076 .078 .299 .296 * p < .05; tr p < .10
1Depressiescores gebaseerd op de BDI; 2Mate van bedroefdheid voorafgaand aan stimulatie; 3Mate van blijdschap voorafgaand aan stimuli; 4Mate van motivatie per sessie; 5Mate van
onderzoek naar de invloed van anodale tDCS op de linker DLPFC (o.a. Nitsche et al., 2012; Boggio et al., 2007; Maeoka et al., 2012; Wolkenstein & Plewnia, 2013) wel verwacht.
Een mogelijke verklaring voor het uitblijven van een effect van anodale tDCS op de linker DLPFC kan worden gezocht in het type stimuli dat in deze studie werd gebruikt. Dit was de eerste studie waarin gekeken werd naar het effect van tDCS op de verwerking van emotionele woorden. Eerdere studies waarin effecten werden gevonden van tDCS op de verwerking van emotionele stimuli maakten allen gebruik van non-verbale stimuli, zoals emotionele afbeeldingen (Boggio et al., 2007; Boggio et al., 2009; Maeoka et al., 2012; Wolkenstein & Plewnia, 2013) en gezichten (Nitsche et al., 2012). In studies waarin gekeken werd naar de invloed van emotionele stimuli op werkgeheugenprestatie zonder
hersenstimulatie waren effecten wisselend. Zo vonden Lindström & Bohlin (2011) een verbetering in werkgeheugenprestatie wanneer gebruik werd gemaakt van emotionele afbeeldingen. In studies waarin gebruik werd gemaakt van emotionele woorden werd in een aantal studies geen effect gevonden van emotie op werkgeheugenprestatie (Kensinger & Corking, 2003; Grimm et al., 2012) en in één studie wel (Keil & Ihssen, 2004).
Een belangrijk kenmerk van de studie van Keil & Ihssen (2004) is dat de woorden specifiek geselecteerd waren op basis van arousal-scores, waarbij een hogere accuratesse werd waargenomen wanneer gebruik werd gemaakt van emotionele woorden met een zo hoog mogelijke arousal-score (positief, M = 7.06, SD = .72; negatief, M = 7.62, schaal 1 tot 9) en neutrale woorden met een zo laag mogelijke arousal-score (M = 2.61, SD = .54). Dit effect werd niet gevonden wanneer gebruik werd gemaakt van positieve, negatieve en neutrale woorden met nagenoeg gelijke arousal-scores. Dit doet vermoeden dat de invloed van emotionele stimuli op werkgeheugenprestatie zonder hersenstimulatie afhankelijk is van arousal. Het zou goed kunnen dat het effect van anodale tDCS op de linker DLPFC op emotieverwerking ook loopt via arousal. Dit zou eventueel verklaren waarom in de huidige
studie de verwachte effecten niet werden waargenomen. Hoewel de arousal-scores van de emotionele woorden gebruikt in deze studie significant hoger waren dan de arousal-scores van de neutrale woorden, waren verschillen relatief klein, namelijk gemiddeld 5.19 (SD = 1.66; positief), 5.24 (SD = 1.07; negatief) en 4.18 (SD = 1.52; neutraal) op een schaal van 1 tot 9. Om deze reden wordt aangeraden om in vervolgstudies waarbij gebruik wordt gemaakt van emotionele woorden om emotieverwerking te meten in werkgeheugentaken, gebruik te maken van positieve en negatieve woorden met hoge arousal-scores en neutrale woorden met lage arousal-scores.
Hoewel het kleine verschil in arousal-scores een eventuele verklaring biedt voor het uitblijven van effecten van anodale tDCS op emotieverwerking, verklaart het niet dat er ook geen effect werd gevonden van tDCS op werkgeheugenprestatie in het algemeen. Het uitblijven van een effect van tDCS zou daarom mogelijk ook verklaard kunnen worden door taak-specifieke kenmerken. De Sternbergtaak is namelijk niet eerder gebruikt voor het meten van emotieverwerking. Een kenmerk van deze taak is dat het type woorden (positief, negatief of neutraal) wat in de geheugenlijstfase gebruikt wordt, ook gebruikt wordt in de
afleidingsfase. In de herkenningsfase wordt vervolgens steeds een woord aangeboden afkomstig uit de geheugenlijstfase met daarnaast ofwel een nieuw woord, ofwel een woord afkomstig uit de afleidingsfase. Door deze opzet ontstaat er in de herkenningsfase mogelijk proactieve interferentie (PI), wat inhoudt dat niet langer relevante informatie interfereert met de verwerking van huidige relevante informatie (Levens & Phelps, 2008). Onder de aanname dat tDCS leidt tot een verhoogde aandacht voor positieve woorden, kan worden beredeneerd dat de aandacht voor woorden in de afleidingsfase ook wordt verhoogt, waardoor meer interferentie ontstaat voor positieve woorden dan voor neutrale woorden. Indien er effecten waren van tDCS op de verwerking van emotionele stimuli, dan zijn deze effecten mogelijk uitgevaagd door proactieve interferentie. Echter lijkt deze verklaring niet plausibel wanneer
wordt gekeken naar de studies van Levens en Phelps (2008) en Gladwin et al. (2012). In de studie van Levens en Phelps (2008) werd namelijk gevonden dat interferentie juist een faciliterend effect had op de herkenning van emotionele woorden. Gladwin et al. (2012), vonden daarnaast alleen een effect van tDCS op het herkennen van woorden in een Sternbergtaak wanneer deze werden aangeboden met interfererende woorden uit de
afleidingsfase. Daarbij moet wel in overweging worden genomen dat er in tegenstelling tot de huidige studie gebruik werd gemaakt van alcoholische en non-alcoholische woorden. Effecten zouden hierdoor kunnen verschillen. Om meer inzicht te krijgen in de invloed van anodale tDCS op proactieve interferentie bij het gebruik van emotionele woorden, wordt aangeraden om dit kenmerk in een eventuele vervolgstudie mee te nemen. Dit zou kunnen worden gedaan door gebruik te maken van een taak met proactieve interferentie en een taak zonder proactieve interferentie.
Hoewel niet de hoofdfocus van deze studie, moet verder in ogenschouw worden genomen, dat in tegenstelling van wat verwacht kon worden op basis van eerder onderzoek naar de invloed van emotieverwerking op werkgeheugenprestatie zonder hersenstimulatie (o.a. Lindström & Bohlin, 2011; Keil & Ihssen, 2004; Grimm et al., 2012), positieve
woorden, onafhankelijk van stimulatie, minder goed werden onthouden dan neutrale woorden en negatieve woorden. Dit is een effect wat in eerdere studies naar de invloed van emotionele stimuli op werkgeheugenprestatie in gezonde proefpersonen niet werd gevonden. Een
soortgelijk effect werd wel gevonden in studies naar de invloed van emotionele stimuli op werkgeheugenprestatie voor personen met een klinische depressie (Harmer et al., 2003; Harmer et al., 2004). Dit doet de vraag rijzen of de data eventueel beïnvloed kan zijn door depressieve symptomen van deelnemers. Ondanks dat er in de huidige studie gecontroleerd is op depressiescore (middels BDI) en één deelnemer is uitgesloten van de analyses vanwege een zeer hoge score, liggen de depressiescores van een groot deel van de deelnemers in de
uiteindelijk gebruikte populatie nog steeds aan de hoge kant (M = 3.74, SD = 3.35, range = 0.0 - 10.5). Hoewel er geen significante samenhang tussen depressiescores en taakprestatie op de verschillende woordblokken werd gevonden, werden er wel een aantal trends
waargenomen. Zo werd in de tDCS-conditie een lichte negatieve samenhang tussen depressiescores en accuratesse van positieve woorden gevonden wanneer aangeboden met neutrale woorden en werd daarnaast een lichte positieve samenhang gevonden tussen de mate van bedroefdheid voorafgaand aan tDCS en accuratesse voor positieve woorden wanneer aangeboden met negatieve woorden gevonden. Dit lijkt erop te wijzen dat de resultaten binnen deze studie inderdaad beïnvloed zouden kunnen zijn door depressieve symptomen van deelnemers. Echter kan hier verder geen harde uitspraken over worden gedaan. Om
soortgelijke effecten in vervolgenonderzoek uit te sluiten wordt aangeraden om gezonde deelnemers op voorhand te selecteren op de afwezigheid van eventuele depressieve symptomen.
Verder zijn er nog een aantal laatste punten die in overweging moeten worden genomen bij het interpreteren van de data. Zo gaf een deel van de deelnemers aan soms moeite te hebben zich te concentreren. Indien concentratieproblemen zich alleen voordeden tijdens één van beide sessies zou dit de werkgeheugenprestatie voor die sessie negatief kunnen hebben beïnvloed. Het lijkt echter onwaarschijnlijk dat dit invloed heeft gehad. Er werd namelijk geen samenhang gevonden tussen gerapporteerde concentratie en taakprestatie. Een tweede punt wat invloed kan hebben gehad is de beloning met geld of met
proefpersoonpunten. Het behalen van proefpersoonpunten is een verplicht studie-onderdeel van verschillende faculteiten binnen de Universiteit van Amsterdam (UvA). Men zou daarom kunnen beredeneren dat deelnemers mogelijk met tegenzin deelnamen aan de studie. Er werd alleen een samenhang tussen motivatie en taakprestatie gevonden voor neutrale woorden welke werden aangeboden met positieve woorden in de tDCS-conditie. Deze samenhang was
echter positief, wat indiceert dat een hogere motivatie samenhing met een hogere taakprestatie voor neutrale woorden. Gezien daarnaast voor de overige woordblokken geen samenhang gevonden werd tussen motivatie en taakprestatie, lijkt het onwaarschijnlijk dat dit een plausibele verklaring geeft voor het uitblijven van de verwachte effecten.
Tot slot kan op basis van deze studie voorlopig geen uitspraak worden gedaan over de invloed van anodale tDCS op de linker DLPFC op de verwerking van emotionele stimuli. Hoewel in de huidige studie geen bewijs werd gevonden voor een aandachtverschuiving naar positieve stimuli mag dit idee op basis van deze studie zeker niet van de baan worden
geschoven. Meer onderzoek is nodig om een gedegen uitspraak te kunnen doen over de veelbelovende effecten van tDCS.
Literatuurlijst
Andrews, S. C., Hoy, K. E., Enticott, P. G., Daskalakis, Z. J., & Fitzgerald, P. B. (2011). Improving working memory: the effect of combining cognitive activity and anodal transcranial direct current stimulation to the left dorsolateral prefrontal cortex. Brain stimulation, 4(2), 84-89
Baert, S., De Raedt, R., & Koster, E. H. (2010). Depression-related attentional bias: The influence of symptom severity and symptom specificity. Cognition and Emotion, 24(6), 1044-1052.
Boggio, P. S., Bermpohl, F., Vergara, A. O., Muniz, A. L., Nahas, F. H., Leme, P. B., ... & Fregni, F. (2007). Go-no-go task performance improvement after anodal transcranial DC stimulation of the left dorsolateral prefrontal cortex in major depression. Journal of affective disorders, 101(1), 91-98.
Boggio, P. S., Rigonatti, S. P., Ribeiro, R. B., Myczkowski, M. L., Nitsche, M. A., Pascual-Leone, A., & Fregni, F. (2008). A randomized, double-blind clinical trial on the efficacy of cortical direct current stimulation for the treatment of major depression. The
international journal of neuropsychopharmacology, 11(02), 249-254.
Boggio, P. S., Zaghi, S., & Fregni, F. (2009). Modulation of emotions associated with images of human pain using anodal transcranial direct current stimulation
(tDCS). Neuropsychologia, 47(1), 212-217.
Fregni, F., Boggio, P. S., Nitsche, M., Bermpohl, F., Antal, A., Feredoes, E., … & Pascual-Leone, A. (2005). Anodal transcranial direct current stimulation of prefrontal cortex enhances working memory. Experimental Brain Research,166(1), 23-30.
Gladwin, T. E., den Uyl, T. E., Fregni, F. F., & Wiers, R. W. (2012). Enhancement of selective attention by tDCS: interaction with interference in a Sternberg
task. Neuroscience letters, 512(1), 33-37
Gray, J. R., Braver, T. S., & Raichle, M. E. (2002). Integration of emotion and cognition in the lateral prefrontal cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences, 99(6), 4115-4120.
Grimm, S., Beck, J., Schuepbach, D., Hell, D., Boesiger, P., Bermpohl, F., ... & Northoff, G. (2008). Imbalance between left and right dorsolateral prefrontal cortex in major
depression is linked to negative emotional judgment: an fMRI study in severe major depressive disorder. Biological psychiatry, 63(4), 369-376.
Grimm, S., Weigand, A., Kazzer, P., Jacobs, A. M., & Bajbouj, M. (2012). Neural mechanisms underlying the integration of emotion and working
memory.Neuroimage, 61(4), 1188-1194.
Harmer, C. J., Hill, S. A., Taylor, M. J., Cowen, P. J., & Goodwin, G. M. (2003). Toward a neuropsychological theory of antidepressant drug action: increase in positive emotional bias after potentiation of norepinephrine activity. American Journal of
Psychiatry, 160(5), 990-992.
Harmer, C. J., Shelley, N. C., Cowen, P. J., & Goodwin, G. M. (2014). Increased positive versus negative affective perception and memory in healthy volunteers following selective serotonin and norepinephrine reuptake inhibition.
Herrington, J. D., Mohanty, A., Koven, N. S., Fisher, J. E., Stewart, J. L., Banich, M. T., … & Heller, W. (2005). Emotion-modulated performance and activity in left dorsolateral prefrontal cortex. Emotion, 5(2), 200.
Keil, A., & Ihssen, N. (2004). Identification facilitation for emotionally arousing verbs during the attentional blink. Emotion, 4(1), 23.
Kensinger, E. A., & Corkin, S. (2003). Effect of negative emotional content on working memory and long-term memory. Emotion, 3(4), 378.
Levens, S. M., & Phelps, E. A. (2008). Emotion processing effects on interference resolution in working memory. Emotion, 8(2), 267.
Lindström, B. R., & Bohlin, G. (2011). Emotion processing facilitates working memory performance. Cognition & emotion, 25(7), 1196-1204.
Maeoka, H., Matsuo, A., Hiyamizu, M., Morioka, S., & Ando, H. (2012). Influence of transcranial direct current stimulation of the dorsolateral prefrontal cortex on pain
related emotions: a study using electroencephalographic power spectrum analysis. Neuroscience letters, 512(1), 12-16.
Nitsche, M. A., Koschack, J., Pohlers, H., Hullemann, S., Paulus, W., & Happe, S. (2012). Effects of Frontal Transcranial Direct Current Stimulation on Emotional State and Processing in Healthy Humans. Frontiers in Psychiatry, 3, 58.
doi:10.3389/fpsyt.2012.00058
Perlstein, W. M., Elbert, T., & Stenger, V. A. (2002). Dissociation in human prefrontal cortex of affective influences on working memory-related activity.Proceedings of the National
Academy of Sciences, 99(3), 1736-1741.
Plazier, M., Joos, K., Vanneste, S., Ost, J., & De Ridder, D. (2012). Bifrontal and bioccipital transcranial direct current stimulation (tDCS) does not induce mood changes in healthy volunteers: a placebo controlled study. Brain stimulation, 5(4), 454-461.
Russell, J. A. (1980). A circumplex model of affect. Journal of personality and social
psychology, 39(6), 1161.
Sergerie, K., Lepage, M., & Armony, J. L. (2005). A face to remember: emotional expression modulates prefrontal activity during memory formation.Neuroimage, 24(2), 580-585.
Wolkenstein, L., & Plewnia, C. (2013). Amelioration of cognitive control in depression by transcranial direct current stimulation. Biological psychiatry,73(7), 646-651.
Wolkenstein, L., Zeiller, M., Kanske, P., & Plewnia, C. (2014). Induction of a depression-like negativity bias by cathodal transcranial direct current stimulation. Cortex, 59, 103-112.
