Identifying P100 and N170 as electrophysiological markers for conscious and unconscious processing of emotional facial expressions

Herzberg, Lennard; Wagels, Lisa; Reetz, Kathrin

doi:45234

Identifying P100 and N170 as electrophysiological markers for conscious and unconscious processing of emotional facial expressions = Identifizierung von P100 und N170 als elektrophysiologische Marker für das bewusste und unbewusste Verarbeiten emotionaler Gesichtsausdrücke

Herzberg, Lennard^RWTH*

2026

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Lennard Herzberg

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2026

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2026

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Wagels, Lisa (Thesis advisor)^RWTH* ; Reetz, Kathrin (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2026-03-23

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2026-03533
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1032448/files/1032448.pdf

Einrichtungen

Klinik und Lehrstuhl für Psychiatrie, Psychotherapie und Psychosomatik (535500-2 ; 934910)

Projekte

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
N170 (frei) ; P100 (frei) ; emotion processing (frei) ; event-related potentials (frei) ; unconsciousness (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Menschliche Gesichtsausdrücke sind allgegenwärtige Stimuli des alltäglichen Lebens, deren korrekte Verarbeitung wichtig für die zwischenmenschliche Kommunikation ist. Aufgrund der beim Menschen limitierten Reizverarbeitungskapazität werden viele emotionale Reize nicht bewusst wahrgenommen. Um für die Analyse von unbewusster Emotionsverarbeitung geeignete neurophysiologische Marker zu finden, wurden in dieser Dissertation die zugrundeliegenden elektrophysiologischen Korrelate der unbewussten Verarbeitung von Gesichtsausdrücken anhand verschiedener Ereignis-korrelierter Potenziale wie der P100 und N170 untersucht. Die Nutzung einer modifizierten Rückwärtsmaskierungsaufgabe mit emotionalen Konflikten erlaubte, die P100 und N170 hinsichtlich ihres Potenzials zur Differenzierung zwischen bewusster und unbewusster Verarbeitung zu testen. Von 52 gesunden Studienteilnehmenden, die verschiedene Gesichtsausdrücke evaluierten, welche die Emotion glücklich, traurig oder neutral darstellten, wurden elektroenzephalographische (EEG) Daten aufgezeichnet. Vor dem zu evaluierenden Bild (target) wurde entweder bewusst (für 150 ms) oder unbewusst (für 16,7 ms) ein weiteres Bild (primer) präsentiert. Die Studienteilnehmenden wurden gebeten, die auf dem Zielbild (präsentiert für 300 ms) dargestellte Emotion zu identifizieren. Unter Berücksichtigung potenzieller individueller Unterschiede zwischen den Studienteilnehmenden wurden lineare gemischte Modelle zur Analyse der EEG Daten genutzt. Um den Effekt von Emotion und Bewusstsein auf die P100/N170 zu untersuchen, wurden nach der Präsentation den Primer ausgelöste Ereignis-korrelierte Potenziale analysiert. Aufgrund der neurologischen Komplexität der Verarbeitung von Gesichtern wurden verschiedene Faktoren (Gehirnhälfte/Elektrodenposition, Geschlecht und Alter des Studienteilnehmers), welche potenziell die P100/N170 modellieren könnten, ebenfalls in der Analyse mithilfe des linearen gemischten Modells berücksichtigt. In den Ergebnissen zeigten sich größere P100 Amplituden in unbewussten im Vergleich zu bewussten Versuchsdurchgängen. Die N170 zeigte gegensätzliche Ergebnisse mit größeren Amplituden in bewussten im Vergleich zu unbewussten Versuchsdurchgängen. Zusätzlich wurde die N170-Komponente durch die Emotion des Gesichtsausdrucks moduliert. Im Vergleich zu neutralen Gesichtern lösten glückliche und traurige Reize größere N170 Amplituden aus. Da die P100 und N170 durch die Präsentationszeit des Stimulus moduliert wurden, zeigten beide Komponenten ihre Eignung als sensitive elektrophysiologische Marker für die Untersuchung von Differenzen zwischen bewusster und unbewusster Verarbeitung emotionaler Gesichtsausdrücke. Diese Erkenntnisse haben praktische Anwendung als elektrophysiologische Referenzdaten für Untersuchungen anderer Studienpopulationen.

Human facial expressions are omnipresent stimuli in everyday life and their correct processing is important for interpersonal communication. Due to limited processing capacity in humans, many emotional stimuli are not consciously perceived. To find neurophysiological markers suitable for analyzing unconscious emotional processing, this dissertation investigated the underlying electrophysiological correlates of unconscious processing of facial expressions on different event-related potentials such as the P100 and N170. Using a modified backward mask emotional conflict task allowed testing the P100 and N170 for their potential to differentiate between conscious and unconscious processing. Electroencephalography (EEG) data were collected from 52 healthy participants who evaluated different facial expressions displaying the emotion happy, sad, or neutral. Previous to the target image, a prime image was presented either consciously (for 150 ms) or unconsciously (for 16.7 ms). Participants were asked to identify the emotion displayed on the target image (presented for 300ms). To investigate the effect of emotion and consciousness on the P100/N170, event related potentials elicited after the primer presentation were analyzed. Considering potential individual differences among participants, linear mixed models were used for EEG data analysis. Accounting for the neurological complexity of face processing, several factors (brain hemisphere/electrode location, sex and age of the participant) that may potentially modulate the P100/N170 were also included in the linear mixed model analysis.The results showed larger P100 amplitudes in unconscious compared to conscious trials. The N170 showed opposite results with larger amplitudes in conscious compared to unconscious trials. Additionally, the N170 component was modulated by the emotion of the facial expression. Compared to neutral faces, happy and sad stimuli elicited larger N170 amplitudes.Since the P100 and the N170 were modulated by stimulus presentation time, both components demonstrated their suitability as sensitive electrophysiological markers for investigation of differences between conscious and unconscious processing of emotional facial expressions. These findings have practical application as electrophysiological reference data in other study populations.

OpenAccess:
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