The effects of musical mood induction on working memory performance and physiological responses

Abstract

Several studies have shown the negative impact of mood disorders in cognitive performance, especially in working memory (WM) tasks. However, evidence of the impact of mood inductions applied in experimental settings on healthy participants is less consistent. While some studies have shown that induced mood states decrease WM tasks performance, others verify a better WM performance. In fact, these contradictory results seem to be due to methodological issues, such as the stimuli used in emotional induction and the type of WM tasks used (Ribeiro, Santos, & Albuquerque, 2018). In this sense, the present thesis aimed to (1) develop and verify the applicability of an emotional induction procedure through musical stimuli in a laboratory context, (2) analyse the physiological mechanisms underlying emotional induction, and (3) explore the effects of induced emotions on verbal and visuospatial complex WM tasks. In order to reach these objectives, we developed four studies. The first is a systematic review of the literature, and the other three are empirical articles. In our first study, we present a systematic review that critically analyses the studies on the influence of happy / pleasant and sad / unpleasant emotions in WM processing. We have concluded that some articles have used emotional stimuli as a mood inducer prior to WM tasks, while others used the emotional stimulus as targets of the WM task. In addition, it was observed that WM tasks assessed different functions. Although the literature is scarce, the evidence shows that the most consistent effects seem to be related to the emotional induction before the tasks involving storage capacity (e.g., span), processing, and storage, such as complex WM tasks. Lastly, negative emotional states (sadness) decrease mnesic performance mainly in visuospatial modality. For this reason, we developed a paradigm of mood induction through musical stimuli, controlling valence and arousal, to study the relationship between emotions and WM processing and storage capacity. In the second study, we present the results of two experiments that aimed to investigate the effects of musical induction prior to performing WM tasks. In the first experiment, we examined the effect of emotional induction through musical stimuli on verbal and visuospatial complex WM tasks. Our results showed that the negative emotional induction produced a decrease in the performance of the visuospatial complex WM task, compared to the non-induction (silence) and neutral conditions. The second experiment aimed to explore the effects of positive and negative mood induction compared to a neutral condition in the performance of visuospatial complex WM tasks. Thus, we have tried to replicate the results of the first experiment and to verify the physiological responses underlying the mood inductions. The results showed that both positive and negative musical inductions produced higher skin conductance responses in comparison with the baseline (silence), which, together with the participants' self-report, demonstrates the occurrence of a valid induction. Regarding the WM tasks, we found that the negative induction produced a loss in mnesic performance compared to the positive one in the visuospatial WM task involving binding mechanisms. We also verified that the arousal and the pleasantness that the participants reported during the musical listening were predictors on the visuospatial WM task performance. In the third study, we examined the effectiveness of positive and negative mood induction and the duration of the emotion generated by it after its elicitation through verbal self-reports and cardiac activity and skin conductance measures. Our results revealed that positive and negative mood induction led to happy and sad emotions, respectively, and resulted in higher levels of skin conductance level. Concerning the persistence of emotion generated by the music after its finalization, the results showed that although participants reported that they were in a neutral state after two minutes at rest, skin conductivity data suggested longer lasting arousal for positive and negative mood states. Once the duration of the induced mood was identified, we used, in the fourth empirical article, a backward block task with an adapted span that lasted approximately the same time, with the aim of verifying the effects of positive, negative, and neutral mood inductions on the WM processing and storage. We observed an increase in the level of skin conductance only for positive and negative induction compared to the baseline. Moreover, we also identified worse performance in visuospatial WM task, especially at the first minute of the task, for negative compared to positive mood induction. The performance in the WM task was determined by the valence and the pleasantness produced by the musical stimuli. These findings corroborated with our first study results. In conclusion, the present work suggests that musical mood induction produces happy and sad mood with a short duration, but with evident effects on the performance of visuospatial WM tasks performed after induction. More specifically, our results indicate that valence and listener’s pleasantness during mood induction seems to predict the visuospatial WM performance. Negative mood induction might affect the central executive's capacity and, consequently, decreases the storage capacity of visuospatial information of WM.

São vários os estudos que mostraram o impacto negativo dos transtornos de humor no desempenho cognitivo, nomeadamente em tarefas de memória operatória (MO). No entanto, a evidência do impacto na MO das induções de humor aplicadas em contexto experimental em participantes saudáveis é menos consistente. Enquanto alguns estudos mostram que os estados de humor induzidos diminuem o desempenho em tarefas de MO, outros evidenciam um melhor desempenho neste tipo de memória. De facto, estes resultados contraditórios parecem ser devidos a questões metodológicas, tais como o tipo de estímulos utilizados na indução emocional e ao tipo de tarefas de MO utilizadas (Ribeiro, Santos, & Albuquerque, 2018). Neste sentido, a presente tese teve como objetivos (1) desenvolver e verificar a aplicabilidade de um procedimento de indução emocional através de estímulos musicais em contexto laboratorial, (2) analisar os mecanismos fisiológicos subjacentes à indução emocional e (3) explorar os efeitos das emoções induzidas em tarefas complexas de MO verbal e visuoespacial. A fim de atingir estes objetivos desenvolvemos quatro estudos, sendo o primeiro uma revisão sistemática da literatura e os outros três artigos empíricos. Em nosso primeiro estudo, apresentamos uma revisão sistemática que analisa criticamente os estudos sobre a influência de emoções felizes/agradáveis e tristes/desagradáveis no processamento de MO, na qual foram detectados que alguns artigos utilizaram os estímulos emocionais como indutor de humor previamente a tarefas de MO, enquanto outros utilizaram o estímulo emocional como alvos na tarefa de MO, além disso observou-se que as tarefas avaliavam diferentes funções de MO. Ainda que a literatura seja escassa, a evidência demonstra que os efeitos mais consistentes parecem estar relacionados com a indução emocional prévia às tarefas que envolvem a capacidade de armazenamento (e.g., span); e em tarefas que implicam processamento e armazenamento, tais como em tarefas complexas de MO. Por último, estados emocionais negativos (tristeza) diminuem o desempenho mnésico principalmente em modalidade visuoespacial. Por esse motivo, desenvolvemos um paradigma de indução emocional através de estímulos musicais controlando valência e ativação para estudar a relação entre as emoções e a capacidade de processamento e armazenamento de MO. No segundo estudo, apresentamos os resultados de dois experimentos que tiveram como objetivo investigarem os efeitos da indução musical previamente a realização de tarefas de MO. No primeiro experimento, averiguamos o efeito da indução de humor através de estímulos musicais em tarefas complexas de MO verbais e visuoespaciais. Os nossos resultados mostraram que a indução emocional negativa produziu uma diminuição no desempenho de uma tarefa complexa de MO visuoespacial, em comparação com uma condição de não indução (silêncio) e indução emocional neutra. O segundo experimento teve como objetivo investigar o efeito da indução de humor positiva e negativa em comparação com uma condição neutra no desempenho de tarefas complexas de MO visuoespaciais. Assim, procuramos replicar os resultados do primeiro experimento e verificar ainda as respostas fisiológicas subjacentes às induções emocionais. Os resultados mostraram que tanto a indução musical positiva, quanto à negativa, produziram respostas de condutância da pele mais elevadas em comparação com o momento de repouso (silêncio), o que aliado à autoavaliação dos participantes demonstra a ocorrência de uma indução efetiva. Em relação às tarefas de MO, verificamos que a indução negativa produziu um prejuízo no desempenho mnésico em comparação com a indução positiva na tarefa de MO visuoespacial, envolvendo mecanismos de binding. Verificamos ainda que a ativação e agradabilidade que os participantes relataram durante a escuta musical foram preditores do desempenho na tarefa de MO visuoespacial. No terceiro estudo, averiguamos a efetividade da indução de humor positiva e negativa e o tempo de duração da emoção gerada pela indução após a sua elicitação por meio de relatos verbais e medidas de resposta cardíaca e de condutância da pele. Os nossos resultados revelaram que a indução de humor positiva e negativa conduziu a emoções felizes e tristes respectivamente, e provocaram níveis mais elevados de condutibilidade da pele. Em relação à persistência da emoção gerada pela música após a sua finalização, os resultados demonstram que apesar dos participantes reportarem que estavam em estado neutro após dois minutos em repouso, os dados de condutibilidade da pele sugeriram uma excitação mais duradoura para estados emocionais positivos e negativos. Uma vez identificado o tempo de duração do estado emocional induzido, no quarto artigo empírico utilizamos uma tarefa de blocos invertidos com span adaptado que durou aproximadamente o mesmo tempo, com o objetivo de examinar o efeito no processamento e armazenamento de MO após induções de humor musicais positiva, negativa, e neutra. Nós verificamos um aumento do nível de condutância da pele apenas para a indução positiva e negativa em comparação com o momento de repouso. Ademais, identificamos ainda um pior desempenho na tarefa de MO visuoespacial, principalmente no primeiro minuto da tarefa, para a indução emocional negativa em comparação com indução emocional positiva. O desempenho na tarefa de MO foi determinado pela valência e pela agradabilidade produzida pelo estímulo musical. Esses resultados corroboram nossos achados do primeiro estudo. Em conclusão, o presente trabalho sugere que a indução musical produz emoções felizes e tristes com uma curta duração, mas com efeitos evidentes no desempenho em tarefas de MO visuoespacial realizadas posteriormente a indução. Mais especificamente, os nossos resultados evidenciam que a valência e o prazer relatado durante a indução emocional parece predizerem o desempenho de MO visuoespacial. A indução emocional negativa afeta a capacidade do executivo central da MO e, consequentemente, diminui a capacidade de armazenamento de informações visuoespaciais.