Lern- und Gedächtnispsychologie

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3 Springer-Lehrbuch

4 Joachim Hoffmann Johannes Engelkamp Lern- und Gedächtnispsychologie Mit 56 Abbildungen 123

5 Prof. Dr. Joachim Hoffmann Berlin Prof. Dr. Johannes Engelkamp Saarbrücken ISBN DOI / ISBN (ebook) Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Springer Medizin Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Produkthaftung: Für Angaben über Dosierungsanweisungen und Applikationsformen kann vom Verlag keine Gewähr übernommen werden. Derartige Angaben müssen vom jeweiligen Anwender im Einzelfall anhand anderer Literaturstellen auf ihre Richtigkeit überprüft werden. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürfen. Planung: Joachim Coch, Heidelberg Projektmanagement: Katrin Meissner, Judith Danziger, Heidelberg Lektorat: Dr. Marion Sonnenmoser, Stuttgart Projektkoordination: Cécile Schütze-Gaukel, Heidelberg Umschlaggestaltung: deblik Berlin Fotonachweis Umschlag: picture alliance/dpa Satz: Fotosatz-Service Köhler GmbH Reinhold Schöberl, Würzburg Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Medizin ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media

6 V Vorwort Als wir die Konzeption des vorliegenden Lehrbuches diskutierten, waren wir uns schnell darüber einig, dass es nicht eine weitere der vielfach vorhandenen überblickhaften Zusammenstellungen einschlägiger Forschungen zu Fragen der Lern- und Gedächtnispsychologie werden sollte. Wir wollten vielmehr versuchen, den notwendigen Überblick mit einer bestimmten Betrachtungsperspektive zu verbinden. Der Leser sollte nicht nur über einzelne theoretische Ansätze und Forschungsergebnisse informiert werden, sondern es sollte auch stets die Frage nach der Funktion der untersuchten Prozesse in den Interaktionen zwischen Organismus und Umwelt aufgeworfen und diskutiert werden. Dadurch finden beispielsweise im Teil Lernen Fragen nach dem Beitrag der verschiedenen Lernmechanismen zum Erwerb zielgerichteten Verhaltens und im Teil Gedächtnis Fragen nach dem Beitrag sensorischer und motorischer Informationen zur Ausbildung episodischen Gedächtnisbesitzes eine verstärkte Beachtung nicht zufälligerweise Themen, zu denen wir jeweils intensiv geforscht haben. Die funktionale Perspektive des Buches sollte es auch erleichtern, Beziehungen zwischen den behandelten Themen herzustellen und den umfangreichen Stoff in einem kohärenten Zusammenhang zu sehen. Die Darstellung sollte auch deutlich machen, welche Fragen durch die gegenwärtige Forschung noch unzureichend beantwortet werden, wo es also besonders lohnend erscheint, die Forschung voranzutreiben. Ob wir diese Absichten erreicht haben, bleibt nun dem Leser zu entscheiden vorbehalten. Wir hoffen jedenfalls, dass das Buch über die Wissensvermittlung hinaus Einsichten darüber vermittelt, warum die Lern- und Gedächtnismechanismen die Eigenschaften haben, die ihnen die aktuelle Forschung zuschreibt. Bevor wir zu den einzelnen Kapiteln und Inhalten kommen, möchten wir denen danken, die am Entstehen dieses Buches mitgewirkt haben. Die Kapitel zum Lernen und semantischen Gedächtnis, die von Joachim Hoffmann konzipiert worden sind, haben Wilfried Kunde und Albrecht Sebald kritisch durchgesehen und viele Hinweise für Überarbeitungen gegeben. Dafür danken wir herzlich. Dank gilt auch der Fritz-Thyssen-Stiftung und der Volkswagenstiftung, die durch die Vergabe eines Opusmagnum-Stipendiums Freiräume ermöglicht haben, die der Vorbereitung dieses Buches wesentlich zugutekamen. Die Kapitel zum episodischen Gedächtnis, die von Johannes Engelkamp konzipiert worden sind, haben Silvia Mecklenbräuker und Dirk Wentura gegengelesen und kommentiert. Axel Mecklinger und Hubert Zimmer haben durch ihre kenntnisreichen Anmerkungen zum Kapitel»Episodisches Gedächtnis und Hirnforschung«zum Gelingen dieses Kapitels beigetragen. Ihnen allen möchten wir an dieser Stelle herzlich danken. Schließlich danken wir Katrin Meissner, Marion Sonnenmoser und Joachim Coch vom Springer-Verlag, für eine außerordentlich kooperative Zusammenarbeit in allen Phasen der Entstehung dieses Buches. Joachim Hoffmann und Johannes Engelkamp Berlin und Saarbrücken im Juni 2012

7 VII Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Lernen und Gedächtnis: zwei Seiten einer»medaille« Lernen und semantisches Gedächtnis Das episodische Gedächtnis I Lernen und semantisches Gedächtnis 2 Lernen als Bildung von Reiz-Reaktions-Verbindungen Lernen bei Tieren als Modell für menschliches Lernen Der Behaviorismus: Lernen als Bildung von Reiz-Reaktions-Verbindungen bei Tier und Mensch Klassische Konditionierung Der Pavlov sche bedingte Reflex Die klassische Erklärung bedingter Reflexe Ausgewählte Eigenschaften bedingter Reflexe Instrumentelle Konditionierung Die Versuche von Thorndike Die Skinner-Box Das Effektgesetz (»law of effect«) Ausgewählte Eigenschaften instrumentellen Lernens Diskriminationslernen Die Unterscheidung von verhaltensrelevanten und verhaltens irrelevanten Reizbedingungen Positives und negatives Patterning Die Bildung von Reizkategorien Die Selektivität der Bildung von S-R-Verbindungen Latente Hemmung der Ausbildung eines bedingten Reflexes Die Blockierung der Ausbildung eines bedingten Reflexes Erlernte Hilflosigkeit: Die Blockierung des Vermeidungslernens Preparedness: angeborene verhaltensgebundene Aufmerksamkeit Das Rescorla-Wagner-Modell elementaren S-R-Lernens Modellbeschreibung Modellerklärungen Bewertung des RWM Fazit Lernen als Bildung von Verhaltens-Effekt- Beziehungen Die Anpassung instinktiven Verhaltens an die Umgebung Die Struktur instinktiven Verhaltens bei Tieren Die Modifikation instinktiven Verhaltens durch klassische und instrumentelle Konditionierung Verhaltens-Effekt-Lernen

8 VIII Inhaltsverzeichnis Der»differential outcome«- Effekt Devaluationstechnik und die Determination des Verhaltens durch Effekterwartungen Die Situationsabhängigkeit von Verhaltens-Effekt-Beziehungen Latentes Lernen: Verhaltens- Effekt-Lernen ohne Bekräftigung Antizipationsbedürfnis und Erwartungen als Verhaltensziele Fazit Der Erwerb willkürlichen, zielgerichteten Verhaltens beim Menschen Der Primat des Verhaltens- Effekt-Lernens gegenüber dem Reiz-Reaktions-Lernen Willkürliches versus unwillkürliches Verhalten Die Blockierung des Lernens von Reiz-Reaktions-Beziehungen durch die vorrangige Beachtung von Verhaltenseffekten Die Ausbildung situations abhängiger Verhaltens-Effekt-Beziehungen Situationsbezogene Gewohnheiten Latentes Verhaltens-Effekt- Lernen Antizipationsbedürfnis: Ein Bedürfnis nach Vorhersage von Verhaltenseffekten Unbeabsichtigtes (inzidentelles) Verhaltens-Effekt-Lernen Erwerb von Verhaltenssequenzen Das serielle Wahlreaktionsexperiment Die Wirkung statistischer, relationaler und raum-zeitlicher Strukturen beim Erlernen von Verhaltensfolgen Die Wirkung von Reiz-Reiz-, Reaktions-Reaktions- und Aktions-Effekt-Beziehungen beim Erlernen von Verhaltensfolgen Chunking: die Gliederung von Verhaltensfolgen in Teilfolgen mit erhöhter Vorhersagbarkeit der auszuführenden Hand lungen Der Erwerb antizipativer Verhaltenskontrolle: Die ABC-Theorie Lernen durch Imitation Bewegungsdeterminierte Imitationen Zieldeterminierte Imitationen Spiegelneuronen: neuronale Grundlagen imitierenden Verhaltens Funktionen der Imitation Fazit Das semantische Gedächtnis: Bildung und Repräsentation konzeptuellen Wissens Die Bildung von Konzepten als Zusammenfassung von Objekten nach gemeinsamen Merkmalen Experimente zur Konzeptbildung Konzeptbildung als Reiz-Reaktions-Lernen Konzeptbildung in Netzwerken Konzeptbildungsalgorithmen Kritik Die Bildung von Objektkonzepten in der Verhaltenssteuerung Die Klassifikation von Objekten nach funktionaler Äquivalenz Objektkonzepte und Handlungskontexte Taxonomien: die hierarchische Ordnung von Objektkonzepten Basiskonzepte: Das bevorzugte Abstraktionsniveau der Objektidentifikation Eigenschaften der Repräsen tation von Objektkonzepten

9 Inhaltsverzeichnis IX Merkmalsrepräsentationen Prototypen Exemplarrepräsentationen Hybridrepräsentationen Die Repräsentation von Konzepten unterschiedlicher Allgemeinheit Spracherwerb und der Erwerb konzeptuellen Wissens Funktionen der Sprache Das Erlernen von Wortbedeutungen Die Differenzierung von Objektkonzepten im Spracherwerb Spracherwerb und die weitere Strukturierung des semantischen Gedächtnis Handlung Sprache Wissen Konzeptuelle Strukturen im semantischen Gedächtnis Methoden zur Erfassung von Strukturen im semantischen Gedächtnis Handlungsschemata Repräsentationen von typischen räumlichen und zeitlichen Beziehungen zwischen Konzepten (Frames und Skripts) Elemente der Sprache als Gegenstand linguistischer Kategorienbildung Sprachliche und nichtsprachliche Zugänge zum semantischen Gedächtnis Fazit: Das semantische Gedächtnis als Grundlage für die Wahrnehmung und das Handeln in einer vertrauten Welt II Episodisches Gedächtnis 6 Einleitung zum episodischen Gedächtnis Was ist das episodische Gedächtnis? Wozu dient das episodische Gedächtnis? Wie wird das episodische Gedächtnis untersucht? Was lernen wir aus Unter suchungen zum episodischen Gedächtnis? Fazit zu den Fragen, was das episodische Gedächtnis ist und wie es untersucht wird Mehrspeichermodelle: Unterscheidung von Kurz- und Langzeitgedächtnis Die Unterscheidung eines Kurzzeit- und Langzeitgedächtnisses Primär- und Sekundär gedächtnis bei James Das klassische Mehrspeichermodell Der Kurzzeitspeicher im klassischen Mehrspeichermodell Die Eigenschaften des Kurzzeitspeichers Kritik am klassischen Kurzzeitspeicher Konsequenzen für das Mehrspeichermodell Der Kurzzeitspeicher als Arbeitsgedächtnis Die Architektur des Arbeits gedächtnisses und seine Begründung Die phonologische Schleife Die Erklärung vorliegender und weiterer Befunde durch die PL Zur Funktion der phonologischen Schleife Kritik an der phonologischen Schleife: ohne Einbeziehung von Bedeutung geht es nicht Mehrwegemodelle der Wortverarbeitung als alternativer Ansatz Der visuell-räumliche Kurzzeitspeicher

10 X Inhaltsverzeichnis Abschließende Bemerkungen zu Baddeleys Modell vom Arbeitsgedächtnis Andere Konzeptionen des Arbeitsgedächtnisses Was ist ein Arbeitsgedächtnis? Das Arbeitsgedächtnis als aktivierter Teil des Langzeitgedächtnisses Fazit zur Unterscheidung von einem episodischen Kurz- und Langzeitgedächtnis Prozessmodelle: Das Behalten von Episoden als Funktion von Enkodierund Abrufprozessen Behalten als Funktion item spezifischer und relationaler Enkodier- und Abrufprozesse Behalten als Funktion von itemspezifischen Enkodierprozessen Der Ansatz der Verarbeitungstiefe Weitere Fragen, die im Kontext des Ansatzes der Verarbeitungstiefe untersucht wurden, und Kritik an dem Ansatz Behalten als Funktion relationaler Enkodierprozesse: der Organisationsansatz Kategoriale Organisation Wissensschemata Elaborative Organisation Behalten als Funktion von Enkodieren und Abrufen Das Prinzip der Enkodierspezifität Grenzen der Enkodierspezifität Enkodieren und Abrufen von itemspezifischer und relationaler Information Generierungs-Rekognitions- Theorien Enkodierspezifität beim Free Recall und Wiedererkennen Die Erklärung spezifischer Behaltenseffekte durch item spezifische und relationale Information Hypermnesie Seriale Positionseffekte Falsche Erinnerungen Quellenkonfusion Itemspezifische und relationale Information beim Vergessen Vergessen als Interferenz Abrufinduziertes Vergessen Gerichtetes Vergessen Konsolidierung und Vergessen Autobiografisches Gedächtnis Spezifische Aspekte beim Wiedererkennen und freien Erinnern Erinnern versus Vertrautheit beim Wiedererkennen Darbietungsfolge von Reizen als spezifische Form relationaler Information: die Item-Order- Hypothese Fazit: Was haben die Prozess modelle für das Wissen über das episodische Gedächtnis gebracht? Systemmodelle: Sensorische und motorische Prozesse beim episodischen Erinnern Behalten als Funktion modalitätsspezifischer Prozesse Multimodale Ansätze außerhalb der Gedächtnispsychologie Multimodale Modelle in der Neuropsychologie Multimodale Modelle des Objekterkennens

11 Inhaltsverzeichnis XI 9.3 Ein multimodales Gedächtnismodell Die Grundzüge des multimodalen Modells Erwartete Effekte zum Behalten von Bildern und ihren Bezeichnungen Erwartete Effekte zum Behalten von Handlungsphrasen und deren Ausführung Zum Vergleich von gesehenen und selbstausgeführten Handlungen Das Behalten von Bildern Der Bildüberlegenheitseffekt und die Hypothese der dualen Enkodierung Der Effekt der Bildkomplexität im Free Recall Der Effekt der Bildkongruenz beim Wiedererkennen Interferenzeffekte durch visuelle Ähnlichkeit und Doppelaufgaben Kategorial-relationale Information beim Behalten von Bildern und ihren Bezeichnungen Zusammenfassung zum Behalten von Bildern Das Behalten von Handlungen Der Tu-Effekt Die seriale Positionskurve nach Tun Das Wiedererkennen nach Tun Motorische Ähnlichkeit beim Behalten von Handlungen Kategorial-relationale Information beim Behalten von Handlungen Das Behalten von Handlungen nach Sehen und Tun mit und ohne reale Objekte Zusammenfassung zum Behalten von Handlungen Implizites Behalten Implizites versus explizites Behalten Weitere Befunde zum impliziten Behalten Erweiterungen des multi modalen Gedächtnismodells Fazit zur Unterscheidung sensorischer und motorischer Prozesse und zur Erklärung der unterschiedlichen Befunde in impliziten und expliziten Behaltenstests Episodisches Gedächtnis und Hirnforschung: Systeme als funktional differenzierte Hirnstrukturen Zum Aufbau des Gehirns Bildgebung und ereignis korrelierte Potenziale als Verfahren zur Untersuchung der Hirntätigkeit Welche Funktionen haben verschiedene Hirnteile? Systeme als funktional differenzierte Hirnstrukturen Zwei zentrale funktionale Aspekte: Sprache und Gedächtnis Der Hippocampus als Grundlage des episodischen Erinnerns Differenzielle Gedächtnis funktionen von MTL, Hippocampus und Amygdala Die Rolle des MTL beim vertrautheitsbasierten Wiedererkennen Die Rolle des MTL bei semantischen und episodischen Gedächtnisleistungen Die Rolle des Neokortex für das episodische Erinnern Fazit zur Konvergenz psycho logischer und neurowissenschaftlicher Gedächtnisforschung Serviceteil Literatur Stichwortverzeichnis

12 Autorenbio grafie Joachim Hoffmann Joachim Hoffmann, Jahrgang 1945, promovierte nach dem Stu dium der Psychologie 1972 mit einer Arbeit zu Begriffsbildungspro zessen wurde er zum Professor für Allgemeine Psychologie an der Humboldt-Universität Berlin berufen. Von 1983 bis 1988 leitete er den Bereich für Psychologie an der Akademie der Wissenschaften in Berlin. Von 1988 bis 1993 war er erst an der Freien Universität Berlin, dann in München am Max-Planck-Institut für Psychologische Forschung, an der Ludwig-Maximilians-Universität und an der Bundeswehruniver sität tätig übernahm er den Lehrstuhl für kognitive Psychologie an der Universität Würzburg, den er bis 2010 innehatte. Seine Forschung beschäftigt sich vor allem mit der Frage, wie Wahrnehmung, Gedächtnis und Lernen zur Verbesserung zielgerichteten Verhaltens beitragen. Joachim Hoffmann ist Autor mehrerer Bücher, u.a.»das aktive Gedächtnis«(1983),»Die Welt der Begriffe«(1986),»Vorhersage und Erkenntnis«(1993), und Mitherausgeber des Bandes»Lernen«der Enzyklopädie der Psychologie (1996).

13 XIII Autorenbiografie Johannes Engelkamp Johannes Engelkamp ist Professor für Kognitionspsychologie im Ruhestand. Sein besonderes Interesse in der Forschung galt den Fragen: Welche Informationen werden durch Sprache vermittelt und wie werden sie verarbeitet und wie funktioniert das Erinnern? Professor Dr. Johannes Engelkamp, geboren 1937, studierte ab 1962 Psychologie und Soziologie an der Freien Universität Berlin und erwarb dort 1968 sein Diplom in Psychologie. Ab 1969 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Psychologischen Institut der Ruhr-Universität Bochum. Dort promovierte er 1972 und habilitierte folgte er einem Ruf an die Universität des Saarlandes, wo er bis zu seinem Ruhestand die Abteilung für experimentelle Kognitionspsychologie leitete. Seine zentralen Arbeitsgebiete waren Sprach- und Gedächtnispsychologie. Neben zahlreichen Veröffentlichungen in Fachzeitschriften zu beiden Gebieten liegen Überblicke in Buchform vor: u.a.»psycholinguistik«(1974),»dynamic aspects of language processing«(1983) zusammen mit Hubert Zimmer,»Das menschliche Gedächtnis«(1990). Eine Gesamtdarstellung der Kognitionspsychologie findet sich in dem»lehrbuch kognitive Psychologie«(2006) zusammen mit Hubert Zimmer. Johannes Engelkamp war Herausgeber bzw. Mitherausgeber der Zeitschriften»Psychological Research«,»Sprache und Kognition«und»Psychologische Rundschau«. Darüber hinaus hat er sich als Vorstandsmitglied sowie Präsident der European Society for Cognitive Psychology für die Zusammenarbeit der Kognitionspsychologen in Europa eingesetzt.

14 Hoffmann, Engelkamp: Lern- und Gedächtnispsychologie Der Wegweiser zu diesem Lehrbuch Definitionen: Fachbegriffe kurz und knapp erläutert. Was erwartet mich? Lernziele zeigen, worauf es im Folgenden ankommt. Griffregister: Zur schnellen Orientierung. Zum Verständnis: die wichtigsten Studien ausführlich erläutert.

15 Anschaulich: Abbildungen und Tabellen. Navigation: mit Seitenzahl und Kapitelnummer. Wenn Sie es genau wissen wollen: Exkurse vertiefen das Wissen. Alles verstanden? Wissensüberprüfung mit regelmäßigen Kontrollfragen. Noch nicht genug? Tipps für die Weiterführende Literatur. Verständlich: Anschauliches Wissen dank zahlreicher Beispiele.