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P. Reicherts1 · A.B.M. Gerdes2 · P. Pauli1 · M.J. Wieser1
1 Lehrstuhl für Biologische Psychologie, Klinische Psychologie und 
Psychotherapie, Universität Würzburg, Würzburg
2 Lehrstuhl für Klinische Psychologie, Universität Mannheim, Mannheim
Der wechselseitige 
Einfluss von Schmerz- und 
Emotionsverarbeitung
Die Modulation der Schmerzwahrneh-
mung durch die Induktion von Emoti-
onen ist ein häufig replizierter Befund.
Demnach führen positive Emotionen zur
Reduktion und negative Emotionen zur
Verstärkung von subjektiven wie auch pe-
ripheren physiologischen und zentralner-
vösen Maßen der Schmerzwahrnehmung
[7, 8, 17, 18]. Allerdings bleibt dabei die
experimentelle Trennung von emotions-
und aufmerksamkeitsbasierter Schmerz-
modulation schwierig. Studien hierzu zei-
gen, dass Aufmerksamkeit v. a. die senso-
rische und Emotionen die affektive Kom-
ponente von Schmerz beeinflussen [22].
Obwohl bis dato der Einfluss einer
ganzen Reihe verschiedener emotionaler
Reize auf die Verarbeitung von Schmerz
untersucht wurde (u. a. Bilder, Filme, Ge-
rüche, Musik; [23]), sind Effekte von emo-
tionalen Gesichtsausdrücken trotz ih-
rer zentralen Rolle für die interpersona-
le Kommunikation von emotionalen Zu-
ständen [3] bisher nur selten untersucht
worden [4, 12, 19, 24]. Speziell das Erleben
von intensivem akutem Schmerz ist häufig
von einem distinkten Gesichtsausdruck
begleitet [13, 25]. Der faziale Schmerzaus-
druck dient der Kommunikation von Ge-
fahr bzw. Leiden und unterstützt daran
anknüpfend die Initiation von prosozi-
alem Verhalten des Beobachters bzw. in-
dividuellem Schutzverhalten des Senders
(für eine Überblicksarbeit hierzu s. [6]).
Die spezielle Bedeutung des Schmerzaus-
drucks für den Beobachter konnte in ei-
nigen Untersuchungen gezeigt werden;
demnach werden dynamische, prototy-
pische Schmerzausdrücke [20] im Ver-
gleich zu anderen emotionalen Gesichts-
ausdrücken neuronal präferenziell verar-
beitet, was die besondere Relevanz von
fazialen Schmerzsignalen für die soziale
Kommunikation weiter untermauert [16].
Des Weiteren führt allein die Betrachtung
eines Schmerzausdrucks zu einer erhöh-
ten neuronalen Aktivierung in schmerz-
assoziierten Arealen [1] und zu einer Ver-
stärkung nozizeptiver Schutzreflexe [12].
Obwohl der Einfluss von Emotionen
auf das Erleben von Schmerz gut unter-
sucht ist, ist der umgekehrte Einfluss von
Schmerz auf die Verarbeitung von Emo-
tionen Gegenstand nur weniger Studi-
en. Es konnte bereits gezeigt werden, dass
die gleichzeitige Verabreichung schmerz-
hafter elektrischer Reize zu einer Reduk-
tion der affektiven Wahrnehmung po-
sitiver Bilder führte [5]. Eine dauerhafte
Druckschmerzstimulation hingegen hat-
te ein Verzögerung von positiven Bewer-
tungsreaktionen auf freundliche Gesichter
zur Folge [4]. Zudem fanden Wieser et al.
[24], dass tonische Schmerzreize zu einer
allgemeinen Reduktion der neuronalen
Verarbeitung emotionaler Gesichter füh-
ren, indiziert durch die Modulation frü-
her und später ereigniskorrelierter Poten-
ziale. Ziel der hier beschriebenen Studie
[15] war es,
F den Einfluss von Schmerzausdrücken
im Vergleich zu anderen positiven
und negativen Gesichtsausdrücken
auf die Verarbeitung von Schmerz zu
untersuchen,
F eine generelle aufmerksamkeitsbe-
dingte Modulation von Schmerz
durch ablenkende Reize von einem
emotionsspezifischen Einfluss auf
Schmerz abzugrenzen,
F den potenziellen Effekt von Schmerz
auf die Verarbeitung von Emotionen
zu quantifizieren und
F myofaziale Reaktionen während der
Verarbeitung von Schmerzreizen zu
erfassen.
Methoden
An der Studie nahmen 22 gesunde Pro-
banden teil. Zunächst wurde die indivi-
duelle Hitzeschmerzschwelle ermittelt
(MSA, Somedic). Zur Aufzeichnung des
Elektromyogramms (EMG) mittels V-
Amp-Verstärker (Brain Products, Mün-
chen) von M. zygomaticus major, M. or-
bicularis oculi und M. corrugator super-
cilii wurden Oberflächenelektroden an-
gebracht. Anschließend betrachteten die
Probanden kurze Videosequenzen (1 s)
von emotionalen Gesichtsausdrücken
(neutral, Freude, Angst, Schmerz; [20])
oder Fixationskreuze (Kontrolldurch-
gänge), während ihnen schmerzhafte
(Schmerzschwelle) und nichtschmerz-
hafte Hitzereize (Schwelle – 2°C) mittels
einer Thermode auf dem nichtdominan-
ten Unterarm verabreicht wurden. Die
konstant anliegende Baseline-Tempera-
tur war definiert als Differenz von 10°C
zur individuellen Schmerzschwelle. Die
Temperatur stieg in jedem Experimen-
taldurchgang mit 5°C/s auf das jeweili-
Schmerz 2014 
DOI 10.1007/s00482-014-1481-8
© Deutsche Schmerzgesellschaft e.V. Published 
by Springer-Verlag Berlin Heidelberg - all rights 
reserved 2014
1Der Schmerz 2014
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Neues aus der Forschung
ge Zielniveau (Schmerzstart) und ver-
blieb dort für 1 s. Zur Ermittlung des Ein-
flusses von Schmerz auf Emotion bewer-
teten die Probanden nach jedem Durch-
gang die Valenz und emotionale Erre-
gung (Arousal; 9-stufige Likert-Skala)
der emotionalen Videos. Die Schmerz-
wahrnehmung wurde mit Schmerzinten-
sitäts-Ratings [100-stufige visuelle Ana-
logskala (VAS)] quantifiziert. Die indivi-
duelle faziale Schmerzreaktion wurde mit
dem EMG während schmerzhafter und
nichtschmerzhafter Kontrolldurchgänge
in den Zeitfenstern 0–1 s und 1–2 s nach
Schmerzstart erfasst (. Abb. 1).
Ergebnisse
Die schmerzhaften Hitzereize wur-
den während der Videos generell weni-
ger intensiv bewertet als hrend der
Kontrolldurchgänge (Fixationskreuz),
F(4,84)=15,83, p<0,001, ηp2=0,43. Da-
rüber hinaus wurden die schmerzhaf-
ten Hitzereize selektiv bei der Präsenta-
tion von Schmerzausdrücken als signifi-
kant intensiver im Vergleich zu allen an-
deren Gesichtsausdrücken bewertet (alle
p<0,03, . Abb. 2a). Die Auswertung der
Valenz-Ratings ergab keinen Effekt durch
die zusätzliche Schmerzstimulation, son-
dern lediglich eine signifikante Modu-
lation entsprechend den verschiedenen
Gesichtsausdrücken [F(3,63)=275,75,
p<0,001, ηp2=0,93], wonach Schmerzaus-
drücke am negativsten bewertet wurden,
gefolgt von Angst, neutralen Gesichtern
und Freude. Die Auswertung der Arou-
sal-Ratings ergab eine signifikante Inter-
aktion [F(3,63)=3,50, p=0,021, ηp2=0,14].
Demnach wurden Angst- (p=0,049) und
besonders Schmerzausdrücke (p=0,006)
signifikant erregender bewertet, wenn
gleichzeitig schmerzhafte im Vergleich zu
nichtschmerzhaften Hitzereizen verab-
reicht wurden (. Abb. 2b).
Die Muskelaktivität des M. orbicula-
ris oculi war signifikant erhöht während
der zweiten Sekunde nach schmerzhaf-
ter im Vergleich zu nichtschmerzhafter
Stimulation in den Kontrolldurchgängen
[t(21)=2,62, p=0,02]. Tendenziell war dies
auch im M. zygomaticus major zu beob-
achten [t(21)=1,86, p=0,077]. Die Reaktio-
nen im M. corrugator supercilii hingegen
unterschieden sich nicht in Abhängigkeit
von der Schmerzstimulation (. Abb. 2c).
Kommentar
Die vorliegende Studie konnte zeigen,
dass die Betrachtung dynamischer Ge-
sichtsausdrücke die Wahrnehmung von
Schmerz modulieren kann und besonders
der Ausdruck von Schmerz zu einer selek-
tiven Verstärkung der Schmerzwahrneh-
mung führt. Der Vergleich bloßer Fixa-
tionskreuze (basale visuelle Stimulation)
und (emotionaler) Gesichts- und Schmer-
zausdrücke deutet zum einen auf eine ge-
nerelle Reduktion von Schmerz durch die
Bindung von Aufmerksamkeit während
der Betrachtung komplexer visueller Sti-
muli hin und zum anderen auf eine emo-
tions- bzw. schmerzspezifische Modulati-
on der Schmerzwahrnehmung, die auf der
Kompatibilität von individuellem Erleben
(Schmerzstimulation) und zusätzlichem
visuellem Input (Schmerzausdruck) be-
ruht. Die schmerzhafte Hitzestimulation
beeinflusste zudem die emotionale Ver-
arbeitung der dynamischen Gesichtsaus-
drücke und führte zu erhöhten Arousal-
Ratings von Angst- und besonders von
Schmerzausdrücken. Im Einklang mit
früheren Studien zu fazialen Schmerzre-
aktionen, die rein visuelle Decodierver-
fahren verwendeten (z. B. [9, 14]), erwies
sich die Aufzeichnung der Gesichtsmus-
kelaktivität mittels EMG v. a. in Bezug auf
den M. orbicularis oculi als sensitiv beim
Vergleich von schmerzhafter und nicht-
schmerzhafter Stimulation. Zudem kor-
relierte sie positiv mit den Schmerzinten-
sitäts-Ratings.
In ihrer Gesamtheit belegen die Ergeb-
nisse damit die wechselseitige Modulation
von Schmerz- und Emotionsverarbeitung
und betonen die besondere Stellung fa-
zialer Schmerzausdrücke in der sozialen
Kommunikation und dem Erleben von
Schmerz. Die Ergebnisse replizieren da-
mit frühere Befunde, die einen maßgeb-
lichen Einfluss der experimentell indu-
zierten Emotionen auf das Erleben von
Schmerz belegen konnten [23], und er-
weitern diese um fazial kommunizier-
te Emotionen. Dabei stellt sich die Fra-
ge nach ähnlichen Zusammenhängen in
Patientenkohorten. So beschreiben bei-
spielsweise Bushnell et al. in einer aktu-
ellen Übersichtsarbeit [2] Defizite bei der
endogenen, emotionalen Schmerzhem-
mung als möglichen Pathomechanismus
bei der Chronifizierung von Schmerz. In
ähnlicher Weise könnte die eingeschränk-
te Modulation von Schmerz durch Emo-
tion das häufig komorbide Auftreten von
Schmerzerkrankungen und affektiven
Störungen erklären [21]. Hinsichtlich der
Abb. 18Design und Ablauf eines Durchgangs der beschriebenen Studie. Die Probanden betrachte-
ten entweder Fixationskreuze (Kontrolldurchgänge) oder kurze Videoclips von emotionalen, neutra-
len oder Schmerzausdrücken [20], während sie entweder schmerzhafte oder nichtschmerzhafte Hitze-
reize verabreicht bekamen (insgesamt 160 Durchgänge). Nach jedem Durchgang bewerteten die Pro-
banden die Valenz und das Arousal der Gesichtsausdrücke und die Intensität der Schmerzreize. (Nach 
[15])
2
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Der Schmerz 2014
Neues aus der Forschung
besonderen Salienz des fazialen Schmerz-
ausdrucks [16] und seiner schmerzver-
stärkenden Wirkung [12] knüpft die aktu-
elle Studie an frühere Befunde an. Die De-
codierung von Schmerz anhand des Ge-
sichtsausdrucks ist ein wichtiger (diag-
nostischer) Informationskanal, besonders
bei Patienten, die Schmerz anderweitig
nur sehr eingeschränkt kommunizieren
können [11]. Obwohl faziale Schmerzreak-
tionen durchaus reliabel auftreten, zeigen
Personen z. T. gar keine Schmerzmimik
[10] bzw. ist das Ausmaß der Mimik von
der individuellen Expressivität moderiert
[9]. Die Varianz der Befunde macht da-
her mehr Forschung nötig. Die Aufzeich-
nung fazialer EMG wie in der aktuellen
Studie stellt hierbei ein sensitives Maß für
die weitere Untersuchung des mimischen
Ausdrucks von Schmerz dar.
Fazit für die Praxis
Die Berücksichtigung des wechselsei-
tigen Einflusses von emotionalem Zu-
stand und Schmerzwahrnehmung stellt 
einen potenziell wichtigen Ansatzpunkt 
im Umgang mit Schmerzpatienten dar. 
Allerdings muss die Wirkrichtung von 
Schmerz auf Emotion in zukünftigen Stu-
dien weiter geklärt werden, wobei von 
einer Verstärkung von negativem oder 
einer Reduktion von positivem Affekt 
durch Schmerz ausgegangen werden 
kann. Die Förderung und Ausschöpfung 
endogener emotionaler Schmerzhemm-
mechanismen könnten ergiebige Ergän-
zungen zu bestehenden Therapien dar-
stellen. Inwieweit v. a. die Reduktion von 
negativem Affekt oder der Aufbau von 
positiver Emotionalität fokussiert wer-
den sollte, ist noch zu klären.
Korrespondenzadresse
P. Reicherts
Lehrstuhl für Biologische Psychologie, Klinische 
Psychologie und Psychotherapie, Universität 
Würzburg
Marcusstr. 9–11, 97070 Würzburg
philipp.reicherts@uni-wuerzburg.de 
Nichtschmerzhaft
Schmerzhaft
Hitzestimulation
Aufmerksamkeit
Emotion
Schmerzintensität (VAS)
Emotionale Erregung (1–9)
0
20
40
100
1
2
3
4
5
6
Freude FreudeNeutral NeutralAngst AngstSchmerz SchmerzFixkreuz
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8M. zygomaticus major M. corrugator supercilii M. orbicularis oculi
µV
0–1 s 0–1 s 0–1 s1–2 s 1–2 s 1–2 s
a b
c
Abb. 29a Schmerz-Ra-
ting: Die Ratings waren 
während Kontrolldurch-
gängen generell erhöht 
im Vergleich zu den dyna-
mischen Gesichtsausdrü-
cken (alle p<0,01; Aufmerk-
samkeitseffekt). Beim Ver-
gleich der Gesichtsausdrü-
cke waren die Schmerz-Ra-
tings selektiv für Schmerz-
ausdrücke erhöht (alle 
p<0,05; Emotionseffekt). 
b Arousal-Ratings der Ge-
sichtsausdrücke: Angst- 
und speziell Schmerzaus-
drücke wurden als emo-
tional erregender bewer-
tet nach schmerzhafter Hit-
zestimulation. c EMG-Reak-
tionen während der Kont-
rolldurchgänge: Die Aktivi-
tät des M. orbicularis ocu-
li war während der zweiten 
Sekunde nach schmerzhaf-
ter Stimulation signifikant 
erhöht. EMG Elektromyo-
graphie;VAS visuelle Ana-
logskala. (Nach [15])
3
Der Schmerz 2014
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Einhaltung ethischer Richtlinien
Interessenkonflikt.  P. Reicherts, A.B.M. Gerdes, 
P. Pauli und M.J. Wieser geben an, dass kein Interessen-
konflikt besteht. Die vorgestellte Studie wurde mit ge-
sunden Probanden durchgeführt und von der Ethik-
kommission der Medizinischen Fakultät der Universi-
tät Würzburg geprüft und bestätigt. Alle im vorliegen-
den Manuskript beschriebenen Untersuchungen am 
Menschen wurden somit mit Zustimmung der zustän-
digen Ethik-Kommission, im Einklang mit nationalem 
Recht sowie gemäß der Deklaration von Helsinki von 
1975 (in der aktuellen, überarbeiteten Fassung) durch-
geführt. Von allen beteiligten Patienten liegt eine Ein-
verständniserklärung vor.
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Der Schmerz 2014
Neues aus der Forschung
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Article
Full-text available
There is general agreement that facial activity during pain conveys pain-specific information but is nevertheless characterized by substantial inter-individual differences. With the present study we aim to investigate whether these differences represent idiosyncratic variations or whether they can be clustered into distinct facial activity patterns. Facial actions during heat pain were assessed in two samples of pain-free individuals (n = 128; n = 112) and were later analysed using the Facial Action Coding System. Hierarchical cluster analyses were used to look for combinations of single facial actions in episodes of pain. The stability/replicability of facial activity patterns was determined across samples as well as across different basic social situations. Cluster analyses revealed four distinct activity patterns during pain, which stably occurred across samples and situations: (I) narrowed eyes with furrowed brows and wrinkled nose; (II) opened mouth with narrowed eyes; (III) raised eyebrows; and (IV) furrowed brows with narrowed eyes. In addition, a considerable number of participants were facially completely unresponsive during pain induction (stoic cluster). These activity patterns seem to be reaction stereotypies in the majority of individuals (in nearly two-thirds), whereas a minority displayed varying clusters across situations. These findings suggest that there is no uniform set of facial actions but instead there are at least four different facial activity patterns occurring during pain that are composed of different configurations of facial actions. Raising awareness about these different 'faces of pain' might hold the potential of improving the detection and, thereby, the communication of pain.
Article
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Chronic pain is one of the most prevalent health problems in our modern world, with millions of people debilitated by conditions such as back pain, headache and arthritis. To address this growing problem, many people are turning to mind-body therapies, including meditation, yoga and cognitive behavioural therapy. This article will review the neural mechanisms underlying the modulation of pain by cognitive and emotional states - important components of mind-body therapies. It will also examine the accumulating evidence that chronic pain itself alters brain circuitry, including that involved in endogenous pain control, suggesting that controlling pain becomes increasingly difficult as pain becomes chronic.
Article
Full-text available
Facial expression of affective states plays a key role in social interactions. Interestingly, however, individuals differ substantially in their level of expressiveness, ranging from high expressive to stoic individuals. Here, we investigate which brain mechanisms underlie the regulation of facial expressiveness to acute pain. Facial responses, pain ratings, and brain activity (BOLD-fMRI) evoked by noxious heat and warm (control) stimuli were recorded in 34 human volunteers with different degrees of facial expressiveness. Within-subject and between-subject variations in blood oxygenation level-dependent (BOLD) responses were examined specifically in relation to facial responses. Pain expression was inversely related to frontostriatal activity, consistent with a role in downregulating facial displays. More detailed analyses of the peak activity in medial prefrontal cortex revealed negative BOLD responses to thermal stimuli, an effect generally associated with the default mode network. Given that this negative BOLD response was weaker in low expressive individuals during pain, it could reflect stronger engagement in, or reduced disengagement from, self-reflective processes in stoic individuals. The occurrence of facial expressions during pain was coupled with stronger primary motor activity in the face area and-interestingly-in areas involved in pain processing. In conclusion, these results indicate that spontaneous pain expression reflects activity within nociceptive pathways while stoicism involves the active suppression of expression, a manifestation of learned display rules governing emotional communication and possibly related to an increased self-reflective or introspective focus.
Article
Major depressive disorder (MDD) is associated with risk for chronic pain, but the mechanisms contributing to the MDD and pain relationship are unclear. To examine whether disrupted emotional modulation of pain might contribute, this study assessed emotional processing and emotional modulation of pain in healthy controls and unmedicated persons with MDD (14 MDD, 14 controls). Emotionally-charged pictures (erotica, neutral, mutilation) were presented in four blocks. Two blocks assessed physiological-emotional reactions (pleasure/arousal ratings, corrugator EMG, startle modulation, skin conductance) in the absence of pain and two blocks assessed emotional modulation of pain and the nociceptive flexion reflex (NFR, a physiological measure of spinal nociception) evoked by suprathreshold electric stimulations. Results indicated pictures generally evoked the intended emotional responses; erotic pictures elicited pleasure, subjective arousal, and smaller startle magnitudes, whereas mutilation pictures elicited displeasure, corrugator EMG activation, and subjective/physiological arousal. However, emotional processing was partially disrupted in MDD as evidenced by a blunted pleasure response to erotica and a failure to modulate startle according to a valence linear trend. Furthermore, emotional modulation of pain was observed in controls, but not MDD, even though there were no group differences in NFR threshold or emotional modulation of NFR. Together, these results suggest supraspinal processes associated with emotion processing and emotional modulation of pain may be disrupted in MDD, but brain-to-spinal cord processes that modulate spinal nociception are intact. Thus, emotional modulation of pain deficits may be a phenotypic marker for future pain risk in MDD.
Article
Perception of emotional stimuli alters the perception of pain. Although facial expressions are powerful emotional cues - the expression of pain especially plays a crucial role for the experience and communication of pain - research on their influence on pain perception is scarce. In addition, the opposite effect of pain on the processing of emotion has been elucidated even less. To further scrutinize mutual influences of emotion and pain, 22 participants were administered painful and nonpainful thermal stimuli while watching dynamic facial expressions depicting joy, fear, pain, and a neutral expression. As a control condition of low visual complexity, a central fixation cross was presented. Participants rated the intensity of the thermal stimuli and evaluated valence and arousal of the facial expressions. In addition, facial electromyography was recorded as an index of emotion and pain perception. Results show that faces per se, compared to the low-level control condition, decreased pain, suggesting a general attention modulation of pain by complex (social) stimuli. The facial response to painful stimulation revealed a significant correlation with pain intensity ratings. Most important, painful thermal stimuli increased the arousal of simultaneously presented pain expressions, and in turn, pain expressions resulted in higher pain ratings compared to all other facial expressions. These findings demonstrate that the modulation of pain and emotion is bidirectional with pain faces being mostly prone to having mutual influences, and support the view of interconnections between pain and emotion. Furthermore, the special relevance of pain faces for the processing of pain was demonstrated.
Article
Decoding pain in others is of high individual and social benefit in terms of harm avoidance and demands for accurate care and protection. The processing of facial expressions includes both specific neural activation and automatic congruent facial muscle reactions. While a considerable number of studies investigated the processing of emotional faces, few studies specifically focused on facial expressions of pain. Analyses of brain activity and facial responses elicited by the perception of facial pain expressions in contrast to other emotional expressions may unravel the processing specificities of pain-related information in healthy individuals and may contribute to explaining attentional biases in chronic pain patients. In the present study, 23 participants viewed short video clips of neutral, emotional (joy, fear), and painful facial expressions while affective ratings, event-related brain responses, and facial electromyography (Musculus corrugator supercilii, M. orbicularis oculi, M. zygomaticus major, M. levator labii) were recorded. An emotion recognition task indicated that participants accurately decoded all presented facial expressions. Electromyography analysis suggests a distinct pattern of facial response detected in response to happy faces only. However, emotion-modulated late positive potentials revealed a differential processing of pain expressions compared to the other facial expressions, including fear. Moreover, pain faces were rated as most negative and highly arousing. Results suggest a general processing bias in favor of pain expressions. Findings are discussed in light of attentional demands of pain-related information and communicative aspects of pain expressions.
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It has been well documented that emotional stimuli modulate pain perception, but little is known about the reverse influence pain may have on emotion processing. According to the motivational priming theory, pain should facilitate the processing of unpleasant and hamper the processing of pleasant affective stimuli. To this end, we investigated the influence of tonic pain on the processing of happy and angry faces in 30 healthy participants. As a measure of affect processing, the interference of picture content on participants' voluntary reactions to the pictures either with a compatible or an incompatible facial muscle (M. zygomaticus major ["smile"] or M. corrugator supercilii ["frown"]) was recorded by electromyogram (EMG). Additionally, participants rated valence and arousal of each picture. During both tasks, the participants received either painful or non-painful pressure stimulation. Pain stimulation was generally associated with slower compatible and incompatible muscle responses (M. zygomaticus and M. corrugator) and fewer erroneous incompatible (M. corrugator) responses to happy faces. However, pain did not affect muscle responses to angry faces and explicit valence and arousal ratings. Thus, pain seems to selectively influence the responses to happy faces, which may result from a slowed processing of incongruent information (happy/pain). That happy faces are processed differently during pain may bear important implications for social interactions during acute and possibly even chronic pain states.
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Emotion and attention are key players in the modulation of pain perception. However, much less is known about the reverse influence of pain on attentional and especially emotional processes. To this end, we employed painful vs. non-painful pressure stimulation to examine effects on the processing of simultaneously presented facial expressions (fearful, neutral, happy). Continuous EEG was recorded and participants had to rate each facial expression with regard to valence and arousal. Painful stimulation attenuated visual processing in general, as reduced P100 and late positive potential (LPP) amplitudes revealed, but did not interfere with structural encoding of faces (N170). In addition, early perceptual discrimination and sustained preferential processing of emotional facial expressions as well as affective ratings were not influenced by pain. Thus, tonic pain demonstrates strong attention-demanding properties, but this does not interfere with concurrently ongoing emotion discrimination processes. These effects point at partially independent effects of pain on emotion and attention, respectively.
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Pain communication is thought to promote automatic vicarious self-protective responses as well as empathic concern towards others' suffering. This duality was recently highlighted in a study showing that highly empathic individuals display increased vicarious facilitation of low-level pain processing (nociceptive flexion reflex, NFR) combined with an unexpected reduced facilitation of self-pain perception (pain ratings) while viewing static pictures evoking pain in others. The present study sought to test further the moderating effects of dispositional empathy on vicarious responses induced by viewing dynamic pain expressions. Twenty-four healthy volunteers viewed 1-s videos showing different levels of pain expression before noxious electric shocks were delivered to the sural nerve. Viewing stronger pain expressions generally increased shock-pain unpleasantness ratings, the amplitude of the NFR, and facial responses (corrugator muscle) to the noxious stimulation. However, self-pain ratings (intensity and unpleasantness) increased less or were reduced following clips of pain expression in individuals scoring higher on the Empathy Quotient. These results suggest that vicarious processes facilitate low-level defensive responses, while the experience of self-pain and the associated negative affect may be partly tuned-down by higher-order empathic processes.
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Painful events in our environment are often accompanied by stimuli from other sensory modalities. These stimuli may influence the perception and processing of acute pain, in particular when they comprise emotional cues, like facial expressions of people surrounding us. In this whole-head magnetoencephalography (MEG) study, we examined the neuronal mechanisms underlying the influence of emotional (fearful, angry, or happy) compared to neutral facial expressions on the processing of pain in humans. Independent of their valence, subjective pain ratings for intracutaneous inputs were higher when pain stimuli were presented together with emotional facial expressions than when they were presented with a neutral facial expression. Source reconstruction using linear beamforming revealed pain-induced early (70-270 ms) oscillatory beta-band activity (BBA; 15-25 Hz) and gamma-band activity (GBA; 60-80 Hz) in the sensorimotor cortex. The presentation of faces with emotional expressions compared to faces with neutral expressions led to a stronger bilateral suppression of the pain-induced BBA, possibly reflecting enhanced response readiness of the sensorimotor system. Moreover, pain-induced GBA in the sensorimotor cortex was larger for faces expressing fear than for faces expressing anger, which might reflect the facilitation of avoidance-motivated behavior triggered by the concurrent presentation of faces with fearful expressions and painful stimuli. Thus, the presence of emotional cues, like facial expressions from people surrounding us, while receiving acute pain may facilitate neuronal processes involved in the preparation and execution of adequate protective motor responses.