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Pränatal, postnatal und aktuell auftretende chronische Stressbelastung sind bedeutsame Risikofaktoren für mentale und körperliche Beeinträchtigungen im Erwachsenenalter. Ziel dieser Dissertationsschrift ist es, den Einfluss von Stress im Lebenslauf (pränatale, postnatale, aktuelle Stressbelastung) auf verschiedene Erschöpfungsvariablen und Depressivität zu analysieren und mögliche Mediatoreffekte von aktuell auftretendem Stress auf Assoziationen zwischen pränatalem bzw. postnatalem Stress und Erschöpfung bzw. Depressivität zu bestimmen. Zur Prüfung dieser Fragestellung wurden Daten von chronisch gestressten Lehrpersonen (N = 186; 67,70% weiblich) ohne Diagnose für eine psychische Erkrankung sowie von Hausarzt- (N = 473; 59% weiblich) und Klinikpatienten (N = 284; 63,7% weiblich) mit mindestens einer stressbezogenen mentalen Gesundheitsstörung erhoben. Prä-postnataler Stress, subjektive Erschöpfung und Depressivität wurden in allen Stichproben erfasst, aktuelle Stressbelastung und Poststresssymptome in den Patientenstichproben. Zusätzlich wurden konzeptuelle Endophänotypen als psychobiologisches Erschöpfungsmaß in beiden Patientenstichproben sowie Übernachtaktivität des parasympathischen Nervensystems als Maß vagaler Erholung in der Hausarztstichprobe operationalisiert. Bei den Lehrpersonen wurde anhand univariater Varianzanalysen analysiert, ob Lehrkräfte mit frühkindlicher Belastung unterschiedliche Erschöpfungs- bzw. Depressionswerte aufwiesen im Vergleich zu Lehrkräften ohne frühkindliche Belastung. In den Patientenstichproben wurden multiple und binärlogistische Regressionsmodelle verwendet, um Assoziationen zwischen pränatalem, postnatalem sowie aktuellem Stress mit Erschöpfung, Depressivität, den konzeptuellen Endophänotypen der Neuropattern-Diagnostik sowie Übernachtaktivität des parasympathischen Nervensystems (nur bei Hausarztpatienten) zu prüfen. Mögliche Mediatoreffekte aktueller Stressbelastung auf Assoziationen zwischen pränatalem und postnatalem Stress mit Erschöpfung, Depressivität, der konzeptuellen Endophänotypen bzw. der Übernachtaktivität des parasympathischen Nervensystems (nur bei Hausarztpatienten) wurden bestimmt. Ad hoc wurde mittels zusätzlich ein möglicher Moderatoreffekt von pränatalem Stress auf die Assoziation zwischen aktuellem Stress und der Übernachtherzrate getestet. Pränataler Stress war bei sonst gesunden Lehrkräften mit einer stärker ausgeprägten Gratifikationskrise und höherer emotionaler Erschöpfung assoziiert. Postnataler Stress ging mit höheren Werten für Depressivität, Anstrengungs-Belohnungs-Ungleichgewicht, der MBI Gesamtskala, emotionaler Erschöpfung und vitaler Erschöpfung einher. Sowohl bei Hausarzt- als auch bei Klinikpatienten waren aktuelle psychosoziale Belastung und aktuelle Beeinträchtigung durch Lebensereignisse mit Depressivität, Erschöpfung und Poststress assoziiert. Bei Hausarztpatienten sagte aktuelle Stressbelastung eine erhöhte Odds Ratio der Noradrenalin-Hypoaktivität sowie Serotonin-Hyperreaktivität vorher; bei Klinikpatienten für Noradrenalin-Hypoaktivität. Des Weiteren zeigten Hausarztpatienten mit starker psychosozialer Belastung erhöhte parasympathische Aktivität über Nacht. Bei Hausarztpatienten ist hoher pränataler Stress assoziiert mit wahrgenommener psychosozialer Belastung, aktuellen Lebensereignissen und Poststresssymptomen. Pränataler Stress ging mit einer verringerten vagalen Aktivität einher. Weiter ist postnataler Stress assoziiert mit Depressivität, wahrgenommener psychosozialer Belastung, aktuellen Lebensereignissen, Erschöpfung und Poststresssymptomen sowie einem erhöhten Odds Ratio für die Noradrenalin-Hypoaktivität sowie mit CRH-Hyperaktivität. Die Assoziationen zwischen pränatalem bzw. postnatalem Stress und Poststress, Erschöpfung, Depressivität und Noradrenalin-Hypoaktivität wurden signifikant durch aktuelle Stressbelastung mediiert. Die Assoziation zwischen aktuellem Stress und parasympathischer Aktivität über Nacht wurde durch pränatalen Stress moderiert: Bei geringer bis mittlerer nicht aber bei hoher pränataler Belastung ging eine hohe psychosoziale Belastung mit erhöhter Übernachtaktivität des parasympathischen Nervensystems einher. Bei Klinikpatienten zeigten sich keine signifikanten Zusammenhänge zwischen pränatalem bzw. postnatalem Stress und Erschöpfung bzw. Depressivität. Pränataler Stress kann trophotrope Funktionen beeinträchtigen und damit die Vulnerabilität für Erschöpfung und Depressivität erhöhen. Fortgesetzte postnatale und aktuelle Stressbelastung erhöhen den kumulativen Stress im Lebenslauf einer Person und tragen zu psychobiologischen Dysfunktionen sowie Erschöpfung und Depressivität bei.
In this thesis, in order to shed light on the biological function of the membrane-bound Glucocorticoid Receptor (mGR), proteomic changes induced by 15 min in vivo acute stress and by short in vitro activation of the mGR were analyzed in T-lymphocytes. The numerous overlaps between the two datasets suggest that the mGR mediates physiologically relevant actions and participates in the early stress response, triggering rapid early priming events that pave the way for the slower genomic GC activities. In addition, a new commercially available method with suitable sensitivity to detect the human mGR is reported and the transcriptional origin of this protein investigated. Our results indicates that specific GR-transcripts, containing exon 1C and 1D, are associated with the expression of this membrane isoform.
Advances in eye tracking technology have enabled the development of interactive experimental setups to study social attention. Since these setups differ substantially from the eye tracker manufacturer’s test conditions, validation is essential with regard to the quality of gaze data and other factors potentially threatening the validity of this signal. In this study, we evaluated the impact of accuracy and areas of interest (AOIs) size on the classification of simulated gaze (fixation) data. We defined AOIs of different sizes using the Limited-Radius Voronoi-Tessellation (LRVT) method, and simulated gaze data for facial target points with varying accuracy. As hypothesized, we found that accuracy and AOI size had strong effects on gaze classification. In addition, these effects were not independent and differed in falsely classified gaze inside AOIs (Type I errors; false alarms) and falsely classified gaze outside the predefined AOIs (Type II errors; misses). Our results indicate that smaller AOIs generally minimize false classifications as long as accuracy is good enough. For studies with lower accuracy, Type II errors can still be compensated to some extent by using larger AOIs, but at the cost of more probable Type I errors. Proper estimation of accuracy is therefore essential for making informed decisions regarding the size of AOIs in eye tracking research.
Evaluation of an eye tracking setup for studying visual attention in face-to-face conversations
(2021)
Many eye tracking studies use facial stimuli presented on a display to investigate attentional processing of social stimuli. To introduce a more realistic approach that allows interaction between two real people, we evaluated a new eye tracking setup in three independent studies in terms of data quality, short-term reliability and feasibility. Study 1 measured the robustness, precision and accuracy for calibration stimuli compared to a classical display-based setup. Study 2 used the identical measures with an independent study sample to compare the data quality for a photograph of a face (2D) and the face of the real person (3D). Study 3 evaluated data quality over the course of a real face-to-face conversation and examined the gaze behavior on the facial features of the conversation partner. Study 1 provides evidence that quality indices for the scene-based setup were comparable to those of a classical display-based setup. Average accuracy was better than 0.4° visual angle. Study 2 demonstrates that eye tracking quality is sufficient for 3D stimuli and robust against short interruptions without re-calibration. Study 3 confirms the long-term stability of tracking accuracy during a face-to-face interaction and demonstrates typical gaze patterns for facial features. Thus, the eye tracking setup presented here seems feasible for studying gaze behavior in dyadic face-to-face interactions. Eye tracking data obtained with this setup achieves an accuracy that is sufficient for investigating behavior such as eye contact in social interactions in a range of populations including clinical conditions, such as autism spectrum and social phobia.
Attention in social interactions is directed by social cues such as the face or eye region of an interaction partner. Several factors that influence these attentional biases have been identified in the past. However, most findings are based on paradigms with static stimuli and no interaction potential. Therefore, the current study investigated the influence of one of these factors, namely facial affect in natural social interactions using an evaluated eye-tracking setup. In a sample of 35 female participants, we examined how individuals’ gaze behavior responds to changes in the facial affect of an interaction partner trained in affect modulation.
Our goal was to analyze the effects on attention to facial features and to investigate their temporal dynamics in a natural social interaction. The study results, obtained from both aggregated and dynamic analyses, indicate that facial affect has only subtle influences on gaze behavior during social interactions. In a sample with high measurement precision, these findings highlight the difficulties of capturing the subtleties of social attention in more naturalistic settings. The methodology used in this study serves as a foundation for future research on social attention differences in more ecologically valid scenarios.
Mit der Globalisierung der Märkte und dem weitverbreiteten Einsatz von Kommunikations- und Informationstechnologien in Unternehmen sind in vielen Organisationen geographisch verteilt arbeitende Teams zum Standard geworden. Gleichzeitig gehören multiple Teammitgliedschaften (MTM), d.h. die simultane Zugehörigkeit zu mehreren Teams, für viele Mitarbeitende bereits zum Arbeitsalltag. Mit der Zuordnung von Personen zu multiplen Teams wollen Organisationen einen effektiven Einsatz ihrer personellen Ressourcen ermöglichen. Ob dies tatsächlich gelingt, ist bislang noch ungeklärt. Eine bedeutende Folge dieser Arbeitsstrukturen ist zudem die zunehmende Durchlässigkeit der Grenzen von Teams. Klare Teamgrenzen bleiben aber auch weiterhin ein wichtiger Faktor, um den Zusammenhalt eines Teams und eine effektive Zusammenarbeit der Teammitglieder sicherzustellen. Bislang gibt es keine empirischen Studien zum Zusammenhang von MTM und Teamgrenzen und nur wenige zu den Auswirkungen von MTM auf virtuelle Teamarbeit. Diese Arbeit ging in zwei Studien der Frage nach, in welchem Zusammenhang MTM mit Teamgrenzen und mit emotionalen und kognitiven Zuständen in virtuellen Teams steht und welche Effekte MTM und Teamgrenzen auf verhaltensbezogene Ergebnisse von Teamarbeit haben. Feldstudie: In einer querschnittlichen Online-Fragebogenstudie mit 105 Mitarbeitenden zweier globaler Unternehmen wurde der Zusammenhang von MTM mit Teamgrenzen sowie mit Commitment (emotionaler Zustand) und Team Mentalen Modellen (kognitiver Zustand) untersucht. Neben der Anzahl an Teammitgliedschaften wurden der prozentuale Arbeitszeitanteil im Team und der Virtualitätsgrad in der Zusammenarbeit als Indikatoren von MTM erfasst. Die Prüfung der Zusammenhänge über den Partial-Least-Square Ansatz ergab positive Zusammenhänge von MTM sowie Prozentanteil Arbeitszeit mit Commitment und Team Mentalen Modellen. Ein Zusammenhang von MTM und Teamgrenzen blieb überraschenderweise aus. Ein höherer Virtualitätsgrad ging mit einem geringeren Commitment zum Team und mit als schwächer wahrgenommenen Teamgrenzen einher. Laborstudie: In einer laborexperimentellen Studie mit 178 Studierenden wurden die Effekte von MTM (vier vs. eine Teammitgliedschaft) und Teamgrenzen (gestärkt vs. nicht gestärkt) auf Informationsflut, Koordinationserfolg und Leistung als verhaltensbezogene Ergebnisse virtueller Teamarbeit getestet. MTM zeigte in den Regressionsanalysen weder einen Effekt auf Informationsflut noch auf Koordinationserfolg. Die objektive Leistung viel jedoch bei Versuchspersonen mit vier Teammitgliedschaften signifikant schlechter aus als bei Versuchspersonen mit einer Teammitgliedschaft. Für subjektive Leistungsmaße blieb ein entsprechender negativer Effekt aus. Die Stärkung der Teamgrenzen führte zu einer positiveren Einschätzung des Koordinationserfolgs und der Leistung und reduzierte die Wahrnehmung von Informationsflut. Die Ergebnisse der beiden Studien deuten darauf hin, dass MTM in Abhängigkeit von den betrachteten Indikatoren sowohl positive als auch negative Zusammenhänge mit Prozessen und Ergebnissen in Teams hat. Für MTM haben sich unter den kontrollierten Bedingungen des Experimentes kaum direkte Effekte eingestellt, während in der Feldstudie positive Zusammenhänge mit emotionalen und kognitiven Zuständen eine (mittelfristig) positive Wirkung von MTM andeuten. Dies kann als Hinweis interpretiert werden, dass MTM eher zeitlich versetzte oder über indirekte Mechanismen vermittelte Effekte auf virtuelle Teamarbeit hat. Die im Experiment durch MTM reduzierte objektive Leistung bei gleichbleibender subjektiver Leistungsbewertung deutet darauf hin, dass ein Leistungsabfall durch MTM von den betroffenen Personen möglicherweise nicht bewusst wahrgenommen wird. Teamgrenzen scheint hingegen einen insgesamt förderlichen Faktor für die Zusammenarbeit in virtuellen Teams darzustellen.
Cortisol exhibits typical ultradian and circadian rhythm and disturbances in its secretory pattern have been described in stress-related pathology. The aim of this thesis was to dissect the underlying structure of cortisol pulsatility and to develop tools to investigate the effects of this pulsatility on immune cell trafficking and the responsiveness of the neuroendocrine system and GR target genes to stress. Deconvolution modeling was set up as a tool for investigation of the pulsatile secretion underlying the ultradian cortisol rhythm. This further allowed us to investigate the role of the single cortisol pulses on the immune cell trafficking and the role of induced cortisol pulses on the kinetics of expression of GR target genes. The development of these three tools, would allow to induce and investigate in future the significance of single cortisol pulses for health and disease.
Background: Suicide represents a critical public health concern, and machine learning (ML) models offer the potential for identifying at-risk individuals. Recent studies using benchmark datasets and real-world social media data have demonstrated the capability of pretrained large language models in predicting suicidal ideation and behaviors (SIB) in speech and text.
Objective: This study aimed to (1) develop and implement ML methods for predicting SIBs in a real-world crisis helpline dataset, using transformer-based pretrained models as a foundation; (2) evaluate, cross-validate, and benchmark the model against traditional text classification approaches; and (3) train an explainable model to highlight relevant risk-associated features.
Methods: We analyzed chat protocols from adolescents and young adults (aged 14-25 years) seeking assistance from a German crisis helpline. An ML model was developed using a transformer-based language model architecture with pretrained weights and long short-term memory layers. The model predicted suicidal ideation (SI) and advanced suicidal engagement (ASE), as indicated by composite Columbia-Suicide Severity Rating Scale scores. We compared model performance against a classical word-vector-based ML model. We subsequently computed discrimination, calibration, clinical utility, and explainability information using a Shapley Additive Explanations value-based post hoc estimation model.
Results: The dataset comprised 1348 help-seeking encounters (1011 for training and 337 for testing). The transformer-based classifier achieved a macroaveraged area under the curve (AUC) receiver operating characteristic (ROC) of 0.89 (95% CI 0.81-0.91) and an overall accuracy of 0.79 (95% CI 0.73-0.99). This performance surpassed the word-vector-based baseline model (AUC-ROC=0.77, 95% CI 0.64-0.90; accuracy=0.61, 95% CI 0.61-0.80). The transformer model demonstrated excellent prediction for nonsuicidal sessions (AUC-ROC=0.96, 95% CI 0.96-0.99) and good prediction for SI and ASE, with AUC-ROCs of 0.85 (95% CI 0.97-0.86) and 0.87 (95% CI 0.81-0.88), respectively. The Brier Skill Score indicated a 44% improvement in classification performance over the baseline model. The Shapley Additive Explanations model identified language features predictive of SIBs, including self-reference, negation, expressions of low self-esteem, and absolutist language.
Conclusions: Neural networks using large language model–based transfer learning can accurately identify SI and ASE. The post hoc explainer model revealed language features associated with SI and ASE. Such models may potentially support clinical decision-making in suicide prevention services. Future research should explore multimodal input features and temporal aspects of suicide risk.
Im Fokus dieser Untersuchung steht die Evaluation allgemeinpsychiatrischer tagesklinischer Behandlung, einerseits zur Überprüfung der Wirksamkeit der teilstationären Intervention bzgl. der Symptomatik, andererseits unter der speziellen Berücksichtigung von generalisierten Vertrauensaspekten (Vertrauenstrias) auf dem theoretischen Hintergrund des Handlungstheoretischen Partialmodells der Persönlichkeit (Krampen, 1987) und ihren Zusammenhängen zu psychischen Erkrankungen. Dem wurde in einer Fragebogenstudie mit 200 tagesklinischen Patienten im Alter von 16 bis 80 Jahren, die im Zeitraum von Oktober 2002 bis Februar 2004 in einer südwestdeutschen Kleinstadt teilstationär aufgenommen worden waren, nachgegangen. Die Patienten unterscheiden sich sowohl in den soziodemographischen Variablen als auch in Diagnosen und Behandlungszeiträumen. Wie in den Hypothesen angenommen, kann in dieser Studie gezeigt werden, dass die teilstationäre Behandlung eine deutliche Verringerung der psychischen Belastung mit sich bringt und Vertrauen " mit Ausnahme von interpersonalem " gesteigert wird. Weiterhin wurden negative Zusammenhänge zwischen Vertrauen und psychischer Krankheit/Gesundheit und Unterschiede bezüglich einzelner Störungsbilder angenommen. Die einzelnen Hypothesen hierzu werden ebenfalls durch diese Studie größtenteils bestätigt.
In a number of experiments, emotional pictures elicited a frontal positive slow wave in the event-related potential (ERP). This slow wave was initially interpreted as an indes of affective information processing, but one experiment showed that this component was also elicited by emotional neutral pictures in a cognitiven processing task. The aim of the present work was to reanalyse the functional significance of this slow wave. A first section of this work presents a theoretical examination of visual pathways by the brain. This section is supplemented by an overview of the principals of ERP methodology and a review of methods to correct ocular artifacts in the ERP. A second section describes two experiments. The aim of the first experiment was to examine the hypothesis that the frontal positive slow wave is an artifact of eye movements due to the presentation of visual stimuli. This hypothesis was examined with a paradigm that facilitates a systematic variation of eye movements by the visual presentation of matrices. The aim of the second experiment was to examine the hypothesis that a mere perceptual analysis of pictures does not elicit the frontal positive slow wave, but that a content analysis of the pictures is required to elicit this component. This hypothesis was investigated by a variation of content processing demands while the pictures were presented. The results of both experiments confirmed the main hypotheses.
