Universitätsbibliothek Wien

Sex differences in neural and hormonal responses to achievement stress

Metzler, Hannah (2013) Sex differences in neural and hormonal responses to achievement stress.
Diplomarbeit, University of Vienna. Fakultät für Psychologie
BetreuerIn: Seidel, Eva-Maria
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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29166.06711.664753-2

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Abstract in English

Men and women’s different vulnerability to stress-related diseases could be associated with sex differences in the stress response. Although such differences exist in the behavioral and physiological stress response, knowledge about their neural underpinning is sparse. In the investigation of sex differences, it is crucial to distinguish between different stressor types, because men and women might be differentially sensitive to social and achievement components of stress. This study is the first to compare neural, hormonal, and subjective responses to achievement stress in men and women. In an fMRI session, 20 men and 20 midluteal women, all healthy Caucasian students aged 19-34, completed an arithmetic task with and without time pressure (a modified version of the Montreal Imaging Stress Task (MIST) without social evaluation). Before and after the session, subjects rated positive and negative affect, and provided saliva samples for the measurement of cortisol, testosterone, and progesterone. Functional images were acquired on a 3T MR scanner. The stress task induced similar increases in subjective distress ratings of anger and negative affect in men and women. Hormonal responses consisted of cortisol and testosterone increases in men as opposed to decreases in women. Progesterone decreased similarly in both sexes. The extended neural activation pattern during achievement stress comprised e.g., dorsal parts of medial and lateral prefrontal cortex (PFC), anterior and posterior cingulate cortex (ACC and PCC), insula, thalamus, and a temporo-parietal cluster. However, only one small region in the left hippocampus was deactivated during stress. Neural sex differences included increased activation in the right dorsolateral PFC, left angular gyrus, and bilateral ventral posterior precuneus/PCC in men. Activation in the right dorsolateral PFC correlated with the testosterone increase in men. As performance and success are more relevant for the male self-concept, cortisol and testosterone increases could indicate a more competitive perception of the achievement stress situation in men. The progesterone decrease might reflect the observed negative mood changes or a decrease of affiliative motivation during achievement stress, but such interpretations remain tentative. The observed activation pattern during stress subsumed regions involved in cognitive and emotion processing and was consistent with previous findings. However, the very small deactivation in the left hippocampus during stress contrasts with the large set of limbic deactivations frequently observed with socially evaluating versions of the MIST. Regions which were more strongly recruited by men reflect heightened vigilance and attention, increased effort to perform well, as well as intensified self-referential processing. In combination with cortisol and testosterone increases, they indicate a more competitive perception of the stress situation related to the typical fight-or-flight response in men. In summary, our findings suggest heightened physiological sensitivity to achievement stress in men, which might be related to their higher susceptibility to cardiovascular and infectious diseases.

Schlagwörter in Englisch

sex differences / stress response / achievement stress / fMRI / Montreal Imaging Stress Task / cortisol / progesterone / testosterone / prefrontal cortex / limbic system

Abstract in German

Verschiedene Krankheiten, die mit Stress in Verbindung gebracht werden, betreffen Männer und Frauen unterschiedlich oft. Diese unterschiedliche Anfälligkeit könnte mit Geschlechtsunterschieden in der Stressreaktion zusammenhängen. Obwohl Geschlechtsunter-schiede in der Verhaltens- und der körperlichen Reaktion auf Stress bekannt sind, wissen wir noch wenig über deren neuronale Grundlagen. In der Untersuchung von Geschlechtsunterschieden ist es entscheidend, zwischen verschiedenen Stressor-Typen zu differenzieren, weil Männer und Frauen möglicherweise verschieden empfindlich auf soziale und leistungsorientierte Aspekte von Stress reagieren. In der vorliegenden Studie werden zum ersten Mal die neuronalen, hormonellen und subjektiven Reaktion auf Leistungsstress von Männern und Frauen verglichen. 40 gesunde, kaukasische StudentInnen im Alter von 19-34 Jahren (20 Männer und 20 Frauen in der midlutealen Zyklusphase) absolvierten während einer fMRT Messung eine Kopfrechenaufgabe mit und ohne Zeitdruck. Diese bestand aus einer modifizierten Version des sogenannten „Montreal Imaging Stress Task“ (MIST), aus der alle sozial bewertenden Komponenten eliminiert wurden. Vor und nach der Messung bewerteten die TeilnehmerInnen positive und negative Emotionen anhand von Rating-Skalen und gaben Speichelproben für die Messung von Kortisol, Testosteron und Progesteron ab. Die Stressaufgabe löste einen Anstieg der subjektiven Bewertung von Ärger und negativem Affekt bei Männern und Frauen aus. Hormonell reagierten Männer mit einem Anstieg von Kortisol und Testosteron, wohingegen Frauen eine Abnahme in beiden Hormonen zeigten. Die Progesteron-Konzentration nahm bei beiden Geschlechtern ab. Das ausgedehnte neuronale Aktivierungsmuster während Stress umfasste dorsale Anteile des medialen und lateralen Präfrontalcortex (PFC) , den anterioren und posterioren cingulären Cortex, Insel, Thalamus und ein temporo-parietales Cluster. Nur eine kleine Region im linken Hippocampus war während Stress deaktiviert. Neuronale Geschlechtsunterschiede machten sich in erhöhter Aktivierung des rechten dorsolateralen PFC, des linken angularen Gyrus und des bilateralen ventralen posterioren Precuneus und posterioren cingulären Cortex bei Männern bemerkbar. Die Aktivität in der präfrontalen Region korrelierte mit der Testosteronausschüttung bei Männern. Im Zusammenhang mit der Bedeutung von Leistung und Erfolg für das männliche Selbstkonzept könnten Kortisol- und Testosteronanstieg eine kompetitivere Wahrnehmung der Leistungsstresssituation bei Männern anzeigen. Die Interpretation des Progesteronabfalls in beiden Geschlechtern bleibt vorerst unklar, könnte aber eventuell den beobachteten Stimmungsänderungen entsprechen oder mit einem abnehmenden Affiliationsbedürfnis einhergehen. Das beobachte Aktivierungsmuster unter Stress umfasste Regionen, die an kognitiven und emotionalen Verarbeitungsprozessen beteiligt sind und stimmte mit früheren Ergebnissen überein. Die nur sehr eingeschränkt beobachtete neuronale Deaktivierung während Stress steht jedoch im Gegensatz zu den vielen limbischen Deaktivierungen, die oft mit sozial bewertenden Versionen des MIST beobachtet wurden. Die Regionen, die von Männern stärker aktiviert wurden, deuten insgesamt auf erhöhte Wachsamkeit und Aufmerksamkeit, verstärkte Anstrengung eine gute Leistung zu erbringen und intensivierte selbstbezogene Verarbeitung hin. In Kombination mit dem Kortisol- und Testosteronanstieg weisen sie auf eine kompetitivere Wahrnehmung der Stresssituation hin und scheinen der für Männer typischen „fight-or-flight“ Reaktion zu entsprechen. Zusammengefasst deuten die Ergebnisse eine erhöhte physiologische Empfindlichkeit auf Leistungsstress bei Männer an, die eventuell mit ihrer stärkeren Anfälligkeit gegenüber Infektions- und kardiovaskulären Krankheiten zusammenhängen könnte.

Schlagwörter in Deutsch

Geschlechtsunterschiede / Stressreaktion / Leistungsstress / fMRI / Montreal Imaging Stress Task / Kortisol / Progesteron / Testosteron / Präfrontalkortex / limbisches System

Item Type: Hochschulschrift (Diplomarbeit)
Author: Metzler, Hannah
Title: Sex differences in neural and hormonal responses to achievement stress
Umfangsangabe: 92 S.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Psychologie
Publication year: 2013
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Seidel, Eva-Maria
Assessor: Seidel, Eva-Maria
Classification: 77 Psychologie > 77.50 Psychophysiologie
77 Psychologie > 77.05 Experimentelle Psychologie
77 Psychologie > 77.46 Emotion
AC Number: AC10807803
Item ID: 27600
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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