Neuronale Grundlagen sozialer Kognition - fMRT Untersuchungen zur Theory of Mind

Abstract

Die soziale Kognition ist seit Jahren Gegenstand intensiver neurowissenschaftlicher Forschung. Dabei subsummiert der Begriff der sozialen Kognition eine Vielzahl verschiedener kognitiver Prozesse, die zur erfolgreichen Interaktion in einer sozialen Umgebung notwendig sind. Eine sehr wichtige Komponente der sozialen Kognition ist die Fähigkeit, sich in eine andere Person hineinzuversetzen und so deren mentalen Zustand – dies kann z. B. eine Überzeugung, Intention oder Emotion sein – zu erkennen. Diese Fähigkeit wird als mentalizing oder Theory of Mind (ToM) bezeichnet (Frith und Frith 1999; Saxe et al. 2003). Die ToM ist entscheidend für eine angemessene Reaktion auf die Menschen in unserer Umgebung; denn je besser wir Vorraussagen über den nächsten Schritt einer Person machen können, desto besser können wir mit ihr interagieren (Frith 2007).

Funktionelle Bildgebungsstudien haben eine Reihe von Hirnarealen identifiziert, die an der ToM beteiligt sind. Zu diesen Hirnarealen zählen der posteriore Sulcus temporalis superior (STS), die Poli temporales, der Precuneus, die temporo-parietale Junktion (TPJ) und der mediale präfrontale Kortex (MPFC) (Amodio und Frith 2006; Frith und Frith 2003; Gallagher und Frith 2003).

Die vorliegende Arbeit untersucht am Beispiel der Intentions- und der Emotionserkennung mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT), welche Hirnareale beim Erkennen eines der beiden mentalen Zustände aktiv sind, und welche Areale beim Erkennen beider mentaler Zustände rekrutiert werden und somit auf eine vom mentalen Zustand unabhängige Beteiligung an der ToM hinweisen. Im Besonderen geht die vorliegende Arbeit der Frage nach, wie die TPJ an der ToM beteiligt ist. Dazu wird ein einfaches experimentelles Paradigma mit zwei ToM-Bedingungen, die das Erkennen von Intentionen und Emotionen einer Person erfordern, und zwei Nicht-ToM-Bedingungen, die das Erkennen von physikalischen Kausalitäten erfordern, verwendet. Als Stimuli dienen ursprünglich von Sarfati et al. (1997) und Brunet et al. (2000) entwickelte und von Völlm et al. (2006) modifizierte Comics.

Die linke und rechte TPJ sowie der Precuneus zeigten stärkere Aktivierung während der ToM-Bedingungen im Vergleich zu den Nicht-ToM-Bedingungen. Im Vergleich zu den Nicht-ToM-Bedingungen zeigte der Precuneus stärkere Aktivierung bei der Intentionserkennung und die linke TPJ, der Precuneus sowie der MPFC stärkere Aktivierung bei der Emotionserkennung. Beim Vergleich der Hirnaktivität während Intentions- und Emotionserkennung war der Lobus parietalis superior (SPL) bei der Intentionserkennung stärker aktiviert und die Amygdala sowie der MPFC stärker bei der Emotionserkennung. Bei der Aktivierung für die Gesamtgruppe wurden in der linken TPJ selektiv räumlich voneinander getrennte Subregionen für Intentions- und Emotionserkennung identifiziert. Dagegen fanden sich in der rechten TPJ keine solchen räumlich getrennten Subregionen, mit selektiver Rekrutierung für einen mentalen Zustans. Stattdessen zeigte sich nur eine identische Region für beide Zustände.

Die vorliegenden Ergebnisse deuten auf eine allgemeine, von einem bestimmten mentalen Zustand unabhängige Beteiligung der TPJ und des Precuneus an ToM-Prozessen hin. Dagegen scheinen der SPL spezifisch an der Intentionserkennung und die Amygdala sowie der MPFC an der Emotionserkennung beteiligt zu sein. Darüber hinaus unterstützen die vorliegenden Ergebnisse der TPJ nicht nur die bis dato kontrovers diskutierte Rolle, dass die TPJ ein an der ToM selektiv beteiligtes Hirnareal ist, sondern lassen auch eine spezifische Aufgabenverteilung der beiden TPJ vermuten. Dabei scheint die rechte TPJ ungeachtet des mentalen Zustandes allgemein an der ToM beteiligt zu sein, während die linke TPJ eine spezifische Prozessierung der beiden untersuchten mentalen Zustände in räumlich von einander getrennten Subregionen aufweist.

Literatur: Amodio, D. M., Frith, C. D. (2006) Meeting of minds: the medial frontal cortex and social cognition Nat Rev Neurosci, 7, 268 – 277

Frith, C. D., Frith, U. (1999) Interacting Minds – A biological basis Science, 286, 1692 – 1695

Frith, U., Frith, C. D. (2003) Development and neurophysiology of mentalizing Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 358, 495 – 473

Frith, C. D. (2007) The social brain? Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 362, 671 – 678

Gallagher, H. L., Frith, C. D. (2003) Functional imaging of ‘theory of mind’ Trends Cog Sci, 7, 77 – 83

Saxe, R., Kanwisher, N. (2003) People thinking about thinking people. The role of the temporo-parietal junction in “theory of mind” Neuroimage, 19, 1835 – 1842

Völlm, B. A., Taylor, A. N., Richardson, P., Corcoran, R., Stirling, J., McKie, S., Deakin, J. F., Elliot, R. (2006) Neuronal correlates of theory of mind and empathy: A functional magnetic resonance imaging study in a nonverbal task Neuroimage, 29, 90 – 98

For years social cognition has been an object of intensive neuroscientific research. Social cognition subsumes a number of cognitive processes necessary for successful interaction in a social environment. One major component of social cognition is the ability to infer other individual’s mental states like their thoughts, intentions or emotions. This ability is called mentalizing or theory of mind (ToM) (Frith and Frith 1999; Saxe et al. 2003). ToM is essential for an appropriate reaction to the people around us, because the better we infer other individual’s next steps the better we can interact with them (Frith 2007).

Functional imaging studies have identified a row of brain regions involved in ToM. These regions include the posterior superior temporal sulcus (STS), the temporal poles, the precuneus, the temporo-parietal junction (TPJ) and the medial prefrontal cortex (MPFC) (Amodio and Frith 2006; Frith and Frith 2003; Gallagher and Frith 2003).

Using the example of mentalizing intentions and emotions this dissertation analyses with functional magnetic resonance imaging (fMRI) the brain regions showing activity only during inferring intentions and accordingly emotions or showing common activity for both mental states and thus indicating an involvement in ToM independent of the mental state to infer. In particular this dissertation looks into the question, how the TPJ is involved in ToM. Therefore a simple experimental paradigm with two ToM conditions requiring inference of intentions and emotions and two Non-ToM conditions requiring inference of physical causalities were used. The stimuli used are comics originally developed by Sarfati et al. (1997) and Brunet et al. (2000) and modified by Völlm et al. (2006).

The left and right TPJ as well as the precuneus showed stronger activity during the ToM conditions than during the Non-ToM conditions. Compared to the Non-ToM conditions the precuneus showed stronger activity for intention mentalizing while the left TPJ, the precuneus and the MPFC showed stronger activity during emotion mentalizing. The comparison of brain activity during intention and emotion mentalizing revealed that the superior parietal lobule (SPL) was more active during intention mentalizing, while the amygdala and the MPFC were more active during emotion mentalizing. At activity for the whole group spatially different subregions selective for intention and emotion mentalizing were identified in the left TPJ. There were no such spatially separated subregions selectively recruited for one mental state in the right TPJ. Instead there was only one identical region for both mental states.

The findings of this dissertation indicate an involvement of the TPJ and the precuneus in ToM processes in general irrespective of the mental state to infer. In contrast the activity of the SPL seems to be specific for intention mentalizing, while the activity of the amygdala and the MPFC seem to be specific for emotion mentalizing. Further the current findings not only support the controversially discussed role of the TPJ as a brain region selective for ToM, but also suggest a specific allocation of tasks in the left and right TPJ. The right TPJ seems to be involved in ToM in general irrespective of the mental state to infer, while the left TPJ shows a specific processing of both mental states in spatially different subregions.

References Amodio, D. M., Frith, C. D. (2006) Meeting of minds: the medial frontal cortex and social cognition Nat Rev Neurosci, 7, 268 – 277

Frith, C. D., Frith, U. (1999) Interacting Minds – A biological basis Science, 286, 1692 – 1695

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Saxe, R., Kanwisher, N. (2003) People thinking about thinking people. The role of the temporo-parietal junction in “theory of mind” Neuroimage, 19, 1835 – 1842

Völlm, B. A., Taylor, A. N., Richardson, P., Corcoran, R., Stirling, J., McKie, S., Deakin, J. F., Elliot, R. (2006) Neuronal correlates of theory of mind and empathy: A functional magnetic resonance imaging study in a nonverbal task Neuroimage, 29, 90 – 98