Dealing with others' physical pain reveals variance in empathic processes: Evidence from event-related potentials.

The present work consists of a review of 5 event-related potentials (i.e., ERPs) experiments I conducted, which deal with the multifaceted nature of human empathy for pain (Experiment 1) and variances in empathic processes, as a function of others’ race (Experiment 2) and others’ perceived trustworthiness, i.e. driven by facial features (Experiments 4-5), addressed through classical and modified versions of the pain decision task. The classical version of the pain decision task requires participants to decide whether presented stimuli (either pictures of individuals or body parts) receive either painful or neutral stimulation. Furthermore, prior to investigate trustworthiness as modulator of neural empathic response, I adopted in Experiment 3 a different paradigm, namely the change detection task, and a direct neural correlate of the resolution of visual working memory (i.e., VWM) representations to test whether trustworthiness is automatically extracted from faces biasing VWM processing. The main issue of the neuroscientific research on empathy for pain is about its multiple aspects. Indeed, neuroscientific research identified at least two subprocesses constituting empathy: Experience sharing and mentalizing. The former encompasses affective and sensorimotor aspects to inner feel the other’s emotive state; the latter allows to infer/attribute the other’s mental state. Experience sharing and mentalizing appear to be at least anatomically dissociated. One important aim of the present thesis is to provide evidence on the possible functional dissociation in the temporal domain. In Experiment 1 I addressed this issue by implementing a new version of the pain decision task. I presented participants with both sensorimotor (picture of a face with either painful or neutral expression) and contextual information (a sentence describing either a painful or neutral context) to highlight the deployment of electrophysiological reaction to pain related to the both subprocesses and I provided evidence of selective engagement of experience sharing and mentalizing into two time-windows. This is the starting point of the present studies on the way of exploring variance in neural empathic response. Previous studies suggested that people are more naturally empathic towards own-race individuals relative to other-race individuals (Avenanti et al., 2010; Xu et al., 2009). In Experiment 2 I provided compelling evidence that such preference is confined to experience sharing. Indeed, mentalizing is responsive to other-race pain. Although implicitly appraised, race of a face is processed quickly and automatically driven by physical facial features. Recently it has been demonstrated that evaluation of perceived individuals’ facial trustworthiness is appraised at first sight (Willis and Todorov, 2006), similarly to race. I hypothesized that trustworthiness, either in computerized faces (Experiment 4) and real faces (Experiment 5) plays another key role in modulating empathy even in the absence of previous knowledge on others’ personality and social behavior because it can implicitly and quickly shape our social interactions. In an attempt to determine the efficacy of trustworthiness appraisal, I tested in Experiment 3 whether and how standardized physical facial features of trustworthiness (Oosterhof and Todorov, 2008) bias VWM processing even when task-irrelevant.

Nel presente elaborato sono descritti una serie di 5 esperimenti, condotti con la tecnica dei potenziali evento-relati (Event-Related Potentials, ERPs). E' stata indagata la natura multisfaccettata della empatia umana per il dolore (Esperimento 1) e la sua variabilità in funzione della razza (Esperimento 2) e dell'affidabilità  di un volto (Esperimenti 4 e 5). Il paradigma classicamente impiegato in questo tipo di studi è il compito di decisione del dolore in cui viene richiesto ai partecipanti di dire se l'individuo che si osserva (o parti del suo corpo) sta subendo una stimolazione dolorosa oppure neutra. Inoltre, prima di indagare se l'affidabilità  potesse modulare la risposta empatica, è stato condotto l'Esperimento 3 per testare se le caratteristiche fisiche di affidabilità  fossero automaticamente estratte da un volto influenzandone l'elaborazione in memoria di lavoro visiva (MLV). E' stato impiegato un diverso paradigma, il compito di rilevamento del cambiamento, e un correlato neurale diretto della risoluzione delle rappresentazioni in MLV. La ricerca neuroscientifica sull'empatia al dolore si è focalizzata principalmente sulla natura multicomponenziale di questa capacità . Sono stati identificati almeno due sotto processi dell'empatia anatomicamente dissociati: l'experience sharing e il mentalizing. Il primo include gli aspetti più affettivi e legati al contagio sensorimotorio che permettono di sentire internamente lo stato emotivo dell'altro; il secondo si riferisce alla capacità  di inferire gli stati mentali altrui. Un importante scopo del presente elaborato è quello di fornire evidenza empirica di una loro possibile dissociazione anche funzionale, nel dominio temporale. Nell' Esperimento 1 è stato indagato questo aspetto implementando una specifica versione del compito di decisione del dolore. Ai partecipanti sono state presentate sia un'informazione sensorimotoria (una faccia con espressione neutra o di dolore) che un' informazione contestuale (la descrizione di un contesto neutro o di dolore) nella stessa prova sperimentale per evidenziare il decorso temporale della reazione elettrofisiologica al dolore legata ad entrambi i sotto processi dell'empatia. Si è così dimostrata una selettiva attivazione dell'experience sharing e del mentalizing in due diverse finestre temporali. Sulla base di questi risultati è stato possibile esplorare la variabilità della risposta empatica a diversi tipi di stimoli esterni. Precedenti studi hanno suggerito che le persone sono più empatiche nei confronti del dolore subito da un individuo appartenente alla nostra stessa razza rispetto ad individui appartenenti ad altre razze (Avenanti et al., 2010; Xu et al., 2009). Nell' Esperimento 2 è stato dimostrato che questa risposta preferenziale è confinata ai meccanismi dell'experience sharing. Il mentalizing mostra infatti una risposta empatica anche verso il dolore di individui di un'altra razza. Sebbene la valutazione della razza di un volto sia implicita, questa viene elaborata in modo automatico e veloce sulla base delle caratteristiche fisiche di un volto. Recentemente è stato dimostrato che anche la valutazione di affidabilità di un volto avviene a prima vista (Willis e Todorov, 2006) similmente alla razza. E' stato così ipotizzato che l'affidabilità , sia in volti computerizzati (Esperimento 4) che in volti reali (Esperimento 5) modulasse l'empatia, anche in assenza di una conoscenza della personalità  di dell'individuo o del suo comportamento sociale, perchè questa può implicitamente e velocemente influenzare le nostre interazioni sociali. Per determinare l'efficacia della valutazione di affidabilità  (Oosterhof and Todorov, 2008), nell'Esperimento 3 è stato testato l'impatto delle caratteristiche fisiche standardizzate di affidabilità  sulle rappresentazioni in MLV, anche quando irrilevanti ai fini del compito.