Touch processing and social-emotional development: neural and behavioral correlates

Tese de doutoramento em Psicologia Básica
Touch is a sensory modality used in the context of affiliative behaviors and social
interactions, thought to have preceded more advanced forms of social-emotional competencies
as language or emotional expressions. It has been proposed that a specific group of tactile fibers
(CT afferents) are likely to mediate this affective-motivational component of touch, but the role of
these fibers, particularly during the first year of life is still uncertain. Moreover, the importance of
touch has been demonstrated in studies of disorders that lack social-emotional reciprocity,
namely autism spectrum disorder (ASD), but the relative contribution of the tactile domain to the
core symptoms of the disorder remains to be understood. The aim of this dissertation was to
examine touch processing at a brain and behavior level, and contribute to a better understanding
of this sensory domain to social-emotional development.
In the first study (Chapter 2) I examined brain responses for affective and discriminative
touch in 7-month-old infants using functional near infrared spectroscopy (fNIRS). Specifically, I
used a paradigm including the sensory-discriminative and affective-motivational aspects of touch,
and recorded hemodynamic activity in two main regions of interest, the somatosensory cortex
and the pSTS. The results showed that 7-month-old infants process both affective and
discriminative components of touch in the somatosensory cortex, but that the right temporal
region is not yet recruited at this age to process affective touch, similarly to children and adults.
In the second study (Chapter 3) I examined the developmental trajectory of brain activity to
affective touch, by following longitudinally infants from 7 to 12 months of age. The paradigm and
regions of interest were the same as described earlier. This study showed that touch processing
for discriminative and affective domains undergoes a developmental shift from 7 to 12 months of
age, at a brain level. At 12-months of age, infants presented a significant increase in
hemodynamic activity in channels placed over the temporal region for affective touch, compared
to 7-month-olds. In the following study (Chapter 4), I investigate whether this shift at 12 months
of age was associated with infant’s behavioral differences to tactile sensory stimuli, by measuring
negative emotional responses to touch - sensory over responsiveness (SOR). The findings from
this study suggest that the emergence of brain activity in the temporal region to affective touch is
modulated by individual differences in affective reaction towards touch. Finally, in the last study (Chapter 5) I test the relation between tactile processing patterns and social problems in a
sample of children and adolescents with ASD. I found that atypical touch processing is related
with core symptoms in ASD, supporting that touch processing plays an important role in socialreciprocity
in this population. These findings combined suggest that touch processing contributes
to social-emotional development, and might have important implications for the understanding of
neurodevelopment disorders, namely ASD.
O toque é uma modalidade sensorial usada no contexto de comportamentos afiliativos e
interações sociais, que se julga ter precedido formas mais avançadas de competências sócioemocionais,
como por exemplo a linguagem ou expressões emocionais. Tem sido proposto na
literatura que um grupo específico de fibras táteis (fibras CT) é provavelmente responsável por
mediar esta componente afetivo-motivacional do toque, mas a função destas fibras,
principalmente durante o primeiro ano de vida, é ainda incerta. A importância do toque tem sido
demonstrada em estudos de desordens de neurodesenvolvimento que apresentam um
compromisso na reciprocidade sócio-emocional, nomeadamente na perturbação do espetro do
autismo (PEA), mas a contribuição do processamento sensorial do toque para os sintomas
apresentados por indivíduos com a desordem continua por explicar. O objetivo desta dissertação
foi estudar o processamento do toque a nível cerebral e comportamental, e contribuir para uma
melhor compreensão deste domínio sensorial para o desenvolvimento sócio-emocional.
No primeiro estudo (Capítulo 2) examinei a resposta cerebral ao toque afetivo e
discriminativo em bebés de 7 meses de idade, utilizando espectroscopia funcional por
infravermelhos (fNIRS). Especificamente, foi testado um paradigma que incluía as dimensões
sensório-discriminativa e afetivo-motivacional do toque, e registada a atividade hemodinâmica do
cérebro em duas regiões de interesse, o córtex somatosensorial e o sulco temporal superior
posterior. Os resultados demonstraram que os bebés de 7 meses de idade processam ambos
tipos de toque no córtex somatosensorial, mas que a região temporal não é ainda recrutada
nesta idade para processar o toque afetivo, à semelhança de crianças e adultos. No segundo
estudo (Capítulo 3) examinou-se a trajetória desenvolvimental da resposta cerebral ao toque
afetivo, através do estudo longitudinal dos bebés dos 7 aos 12 meses de idade. O paradigma e
regiões de interesse foram as mesmas descritas anteriormente. Este estudo demonstrou que os
domínios discriminativos e afetivos do toque estão sujeitos a uma mudança desenvolvimental
dos 7 aos 12 meses de idade, ao nível dos mecanismos neuronais. Aos 12 meses de idade, os
bebés apresentaram um aumento significativo na resposta hemodinâmica nos canais localizados
sobre a região temporal para o toque afetivo, comparado com bebés de 7 meses. No estudo seguinte (Capítulo 4), foi investigada a relação entre a mudança ao nível do processamento
cerebral observada aos 12 meses e as diferenças individuais na resposta comportamental ao
estímulo tátil, através da avaliação de respostas emocionais negativas ao toque –
hiperresponsividade ao toque (SOR). Os resultados deste estudo sugerem que atividade cerebral
na região temporal em resposta ao toque afetivo é modulado por diferenças individuais na
reação afetiva ao toque. Finalmente, no último estudo (Capitulo 5) é testada a relação entre
padrões de processamento tátil e problemas socias numa amostra de crianças e adolescentes
com PEA. Encontrou-se que o processamento tátil atípico está relacionado com sintomas/
critérios de inclusão nas PEA, sugerindo que o processamento tátil tem um papel importante na
reciprocidade social nesta população. Num todo, estes resultados sugerem que o
processamento do toque contribui para o desenvolvimento sócio-emocional, e pode ter
implicações importantes para a compreensão de desordens de neurodesenvolvimento,
nomeadamente as PEA.
This study was supported by the Portuguese Science Foundation through an individual
doctoral grant to Helga Miguel (SFRH/BD/86694/2012). The work was conducted at Psychology
Research Center (UID/PSI/01662/2013), University of Minho, and supported by the Portuguese
Science Foundation and the Portuguese Ministry of Science, Technology and Higher Education
through national funds (PSI/01662) and co-financed by FEDER through COMPETE2020 under the
PT2020 Partnership Agreement (POCI-01-0145-FEDER-007653).