Adult Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD), Emotion Processing, and Emotion Regulation in Virtual Reality

Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) is characterized by symptoms of inattentiveness and hyperactivity/impulsivity. Besides, increasing evidence points to ADHD patients showing emotional dysfunctions and concomitant problems in social life. However, systematic research on emotional dysfunctions in ADHD is still rare, and to date most studies lack conceptual differentiation between emotion processing and emotion regulation. The aim of this thesis was to systematically investigate emotion processing and emotion regulation in adult ADHD in a virtual reality paradigm implementing social interaction. Emotional reactions were assessed on experiential, physiological, and behavioral levels. Experiment 1 was conducted to develop a virtual penalty kicking paradigm implying social feedback and to test it in a healthy sample. This paradigm should then be applied in ADHD patients later on. Pleasant and unpleasant trials in this paradigm consisted of hits respectively misses and subsequent feedback from a virtual coach. In neutral trials, participants were teleported to different spots of the virtual stadium. Results indicated increased positive affectivity (higher valence and arousal ratings, higher zygomaticus activations, and higher expression rates of positive emotional behavior) in response to pleasant compared to neutral trials. Reactions to unpleasant trials were contradictory, indicating increased levels of both positive and negative affectivity, compared to neutral trials. Unpleasant vs. neutral trials revealed lower valence ratings, higher arousal ratings, higher zygomaticus activations, slightly lower corrugator activations, and higher expression rates of both positive and negative emotional behavior. The intensity of emotional reactions correlated with experienced presence in the virtual reality. To better understand the impact of hits or misses per se vs. hits or misses with coach feedback healthy participants’ emotional reactions, only 50% of all shots were followed by coach feedback in experiment 2. Neutral trials consisted of shots over the free soccer field which were followed by coach feedback in 50 % of all trials. Shots and feedback evoked more extreme valence and arousal ratings, higher zygomaticus activations, lower corrugator activations, and higher skin conductance responses than shots alone across emotional conditions. Again, results speak for the induction of positive emotions in pleasant trials whereas the induction of negative emotions in unpleasant trials seems ambiguous. Technical improvements of the virtual reality were reflected in higher presence ratings than in experiment 1. Experiment 3 investigated emotional reactions of adult ADHD patients and healthy controls after emotion processing and response-focused emotion regulation. Participants successively went through an ostensible online ball-tossing game (cyber ball) inducing negative emotions, and an adapted version of the virtual penalty kicking game. Throughout cyber ball, participants were included or ostracized by two other players in different experimental blocks. Participants were instructed to explicitly show, not regulate, or hide their emotions in different experimental blocks. Results provided some evidence for deficient processing of positive emotions in ADHD. Patients reported slightly lower positive affect than controls during cyber ball, gave lower valence ratings than controls in response to pleasant penalty kicking trials, and showed lower zygomaticus activations than controls especially during penalty kicking. Patients in comparison with controls showed slightly increased processing of unpleasant events during cyber ball (higher ratings of negative affect, especially in response to ostracism), but not during penalty kicking. Patients showed lower baseline skin conductance levels than controls, and impaired skin conductance modulations. Compared to controls, patients showed slight over-expression of positive as well as negative emotional behavior. Emotion regulation analyses revealed no major difficulties of ADHD vs. controls in altering their emotional reactions through deliberate response modulation. Moreover, patients reported to habitually apply adaptive emotion regulation strategies even more frequently than controls. The analyses of genetic high-risk vs. low-risk groups for ADHD across the whole sample revealed similar results as analyses for patients vs. controls for zygomaticus modulations during emotion processing, and for modulations of emotional reactions due to emotion regulation. To sum up, the virtual penalty kicking paradigm proved to be successful for the induction of positive, but not negative emotions. The importance of presence in virtual reality for the intensity of induced emotions could be replicated. ADHD patients showed impaired processing of primarily positive emotions. Aberrations in negative emotional responding were less clear and need further investigation. Results point to adult ADHD in comparison to healthy controls suffering from baseline deficits in autonomic arousal and deficits in arousal modulation. Deficits of ADHD in the deliberate application of response-focused emotion regulation could not be found.
Die Aufmerksamkeitsdefizit-/hyperaktivitätsstörung (ADHS) ist gekennzeichnet durch Symptome der Unaufmerksamkeit und Hyperaktivität/Impulsivität. Zudem sprechen zunehmende Befunde für emotionale Defizite und damit einhergehende soziale Probleme bei ADHS. Bisher gibt es jedoch kaum systematische Untersuchungen zu emotionalen Defiziten bei ADHS, und die meisten bisherigen Studien trennen nicht klar zwischen den Konzepten der Emotionsverarbeitung und Emotionsregulation. Das Ziel dieser Arbeit war es, Emotionsverarbeitung und Emotionsregulation bei erwachsenen ADHS Patienten in einem Paradigma in virtueller Realität mit sozialer Interaktion zu untersuchen. Emotionale Reaktionen wurden auf Erlebnisebene, physiologischer Ebene und Verhaltensebene erfasst. In Experiment 1 wurde ein virtuelles Elfmeterparadigma mit sozialem Feedback entwickelt und an einer gesunden Stichprobe getestet. Dieses Paradigma sollte später mit ADHS Patienten verwendet werden. Angenehme und unangenehme Versuchsdurchgänge bestanden aus Treffern bzw. gehaltenen Torschüssen und einer darauffolgenden Rückmeldung von einem virtuellen Trainer. In neutralen Durchgängen wurden die Teilnehmer zu verschiedenen Punkten im virtuellen Stadion teleportiert. Die Ergebnisse sprechen für erhöhte positive Affektivität (höhere Valenz- und Arousalratings, höhere Zygomaticusaktivität, mehr positiver emotionaler Ausdruck) durch angenehme im Vergleich zu neutralen Durchgängen. Reaktionen auf unangenehme im Vergleich zu neutralen Durchgängen waren widersprüchlich und sprechen für erhöhte positive und negative Affektivität. Unangenehme vs. neutrale Durchgänge führten zu niedrigeren Valenzratings, höheren Arousalratings, höherer Zygomaticusaktivität, etwas niedrigerer Corrugatoraktivität und mehr positivem und negativem emotionalen Ausdruck. Die Intensität emotionaler Reaktionen korrelierte mit dem Präsenzerleben in der virtuellen Realität. Um den Einfluss von Torschüssen allein vs. Torschüssen mit Trainerrückmeldung auf emotionale Reaktionen bei Gesunden besser zu verstehen, folgte in Experiment 2 nur auf 50 % aller Schüsse eine Trainerrückmeldung. Neutrale Durchgänge bestanden aus freien Schüssen über das Fußballfeld, auf die zu 50 % eine Trainerrückmeldung folgte. Schüsse mit Rückmeldung führten durchgängig zu stärkeren Valenz- und Arousalratings, höherer Zygomaticusaktivität, niedrigerer Corrugatoraktivität, und höheren Hautleitfähigkeits- reaktionen als Schüsse allein. Auch diese Ergebnisse sprechen für die Induktion positiver Emotionen durch angenehme Durchgänge, während die Induktion negativer Emotionen durch unangenehme Durchgänge uneindeutig scheint. Technische Verbesserungen der virtuellen Realität schlugen sich in höherem Präsenzerleben als in Experiment 1 nieder. Experiment 3 untersuchte emotionale Reaktionen von erwachsenen ADHS Patienten und gesunden Kontrollen nach Emotionsverarbeitung und reaktionsfokussierter Emotions- regulation. Versuchsteilnehmer absolvierten nacheinander ein vorgebliches Online-Ballspiel (Cyber Ball) welches negative Emotionen induzierte, und eine weiterentwickelte Version des virtuellen Elfmeterspiels. Während Cyber Ball wurden die Teilnehmer von zwei anderen Mitspielern in verschiedenen Versuchsblöcken entweder eingeschlossen oder ausgeschossen. Die Teilnehmer wurden in verschiedenen Versuchsblöcken instruiert, ihre Emotionen entweder deutlich zu zeigen, nicht zu regulieren, oder zu verbergen. Einige Ergebnisse sprechen für eine defizitäre Verarbeitung positiver Emotionen bei ADHS. Patienten berichteten niedrigeren positiven Affekt als Kontrollen während Cyber Ball, niedrigere Valenzratings als Kontrollen nach angenehmen Elfmeterdurchgängen, und zeigten niedrigere Zygomaticusaktivität als Kontrollen insbesondere während des Elfmeterschießens. Im Vergleich zu Kontrollen zeigten Patienten eine leicht verstärkte Verarbeitung von unangenehmen Ereignissen beim Cyber Ball (höhere Ratings von negativem Affekt v.a. nach Ausschluss), aber nicht beim Elfmeterschießen. Patienten zeigten eine niedrigere Baseline- Hautleitfähigkeit als Kontrollen, sowie beeinträchtigte Hautleitfähigkeitsmodulationen. Im Vergleich zu Kontrollen zeigten Patienten leicht erhöhten Ausdruck von positiven und negativen Emotionen. Emotionsregulationsanalysen zeigten keine bedeutenden Einschränkungen von ADHS vs. Kontrollen im Verändern ihrer emotionalen Reaktionen durch absichtliche reaktionsfokussierte Emotionsregulation. Außerdem gaben Patienten an, gewohnheitsmäßig sogar häufiger als Kontrollen adaptive Emotionsregulationsstrategien anzuwenden. Der Vergleich einer genetischen Hochrisikogruppe mit einer Niedrigrisikogruppe für ADHS über die gesamte Stichprobe zeigte ähnliche Ergebnisse wie die Analysen für Patienten vs. Kontrollen in der Modulation von Zygomaticusaktivität während der Emotionsverarbeitung, sowie in der Modulation emotionaler Reaktionen durch Emotionsregulation. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das virtuelle Elfmeterparadigma geeignet scheint, um positive, aber nicht negative Emotionen zu induzieren. Die Bedeutsamkeit von Präsenzerleben in einer virtuellen Realität für die Intensität von induzierten Emotionen konnte repliziert werden. ADHS Patienten zeigten Beeinträchtigungen v.a. in der Verarbeitung von positiven Emotionen. Abweichungen in der negativen emotionalen Reagibilität waren weniger eindeutig und sollten weiter untersucht werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass erwachsene ADHS Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollen eine niedrigere autonome Erregbarkeit bei Baseline und Defizite in der Erregbarkeitsmodulation zeigen. Es zeigten sich keine Defizite von ADHS in der absichtlichen Anwendung von ausdrucksfokussierter Emotionsregulation.