Henning Gibbons und Thomas Rammsayer. Universität Göttingen, Goßlerstraße Göttingen

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1 Auswirkungen der Vertrautheit mit einer Reizdimension auf Entscheidungsprozesse: Der modulierende Einfluß kontrollierter vs. automatischer Informationsverarbeitung Henning Gibbons und Thomas Rammsayer Universität Göttingen, Goßlerstraße Göttingen Abstract. Reize, die als irrelevant vertraut sind, treten schwerer in neue Assoziationen ein als neue Reize. Diese Lernverzögerung infolge sogenannter Preexposure (PE) wird als latente Hemmung (LH) bezeichnet. Mit der vorliegenden Studie wurde untersucht, ob sich LH auch für Reizdimensionen belegen läßt. Dazu wurde zunächst die Variation visueller Reize auf einer Dimension (Form bzw. Größe) als irrelevant eingeführt. Anschließend waren Entscheidungen zu fällen, die selektive Aufmerksamkeit für die PE-Dimension bzw. eine neue Dimension erforderten. Eine LH-ähnliche Verarbeitungsverzögerung für die PE-Dimension zeigte sich nur bei Versuchspersonen mit insgesamt überdurchschnittlichem Arbeitstempo, wogegen langsame Versuchspersonen Entscheidungen über die PE-Dimension schneller fällten als über die neue Dimension. Die Ergebnisse sprechen für eine Überlagerung hemmender und erleichternder Effekte von PE auf die Entscheidungszeiten und für einen modulierenden Einfluß kontrollierter vs. automatischer Informationsverarbeitung. Einführung Seit langem sind Effekte der Vertrautheit mit Reizen auf nachfolgende Prozesse der Informationsverarbeitung und des Lernens Gegenstand experimentalpsychologischer Untersuchungen. Untersuchte Phänomene in diesem Bereich sind beispielsweise das perzeptive oder latente Lernen (Epstein, 1967), der Stimulus- Familiarity-Effekt (Cantor, 1969) oder die latente Hemmung (LH; Lubow, 1989). Anfänglich wurde davon ausgegangen, daß Vertrautheit mit Reizen universell zu Erleichterungen bei der weiteren Verarbeitung dieser Reize führt. Beobachtungen, die diese Annahme stützten, kamen aus tierexperimentellen Studien um die Mitte dieses Jahrhunderts. Beispielsweise lernten Ratten schneller, ein Labyrinth gezielt zu durchlaufen, wenn sie zuvor bereits Gelegenheit hatten, sich ungezielt in dem Labyrinth zu bewegen. Derartiges latentes Lernen konnte auch mit Reizen im engeren Sinne gefunden werden. Hall (1991) gibt einen Überblick über die Forschung zum latenten Lernen. 159

2 Lubow und Moore (1959) fanden beim Versuch, latentes Lernen im Paradigma der klassischen Konditionierung nachzuweisen, erstmals hemmende Auswirkungen von Vertrautheit: Eine konditionierte Reaktion auf einen als irrelevant vertrauten Reiz wurde von Versuchstieren deutlich langsamer gelernt als auf einen neuen Reiz. Die Autoren bezeichneten diesen robusten Effekt als latente Hemmung (LH). LH wurde bereits früh auch im Humanbereich nachgewiesen. Interessanterweise konnte LH nicht nur im Rahmen des klassischen Konditionierens, sondern auch mittels kognitiver Lernparadigmen wie dem Regellernen demonstriert werden. Allgemein bezieht sich LH auf den Befund, daß die Leistung in einer Lernaufgabe mit einem zuvor irrelevanten Reiz schlechter ist als mit einem neuen Reiz. Diese Lernverzögerung wird darauf zurückgeführt, daß ein als irrelevant vertrauter Reiz zunächst schwerer die Aufmerksamkeit anziehen soll (Lubow, 1989). Das Überwinden der anfänglichen Nichtbeachtung erfordert daher zusätzlichen Aufwand gegenüber einem neuen Reiz. Erst dann können assoziative Verknüpfungen mit einem solchen Reiz stattfinden. In der Absicht, die Aufmerksamkeit für vertraute Reize direkter zu untersuchen, als dies mit klassischen Methoden zur Erfassung von LH möglich ist, haben Lubow und Kaplan (1997) ein Visual-Search-Paradigma genutzt. Die Autoren konnten zeigen, daß die Suchzeit für einen Zielreiz erhöht war, wenn dieser Zielreiz zuvor als irrelevant eingeführt worden war. Grundsätzlich liegen jedoch beim Übergang zu Speed -Aufgaben andere Bedingungen vor als bei Lernprozessen. Dies zeigt ein Blick auf den Stimulus- Familiarity-Effekt (Cantor, 1969): Auf vertraute Reize wurde in Reaktionszeitaufgaben mit unterschiedlicher Komplexität langsamer reagiert als auf neue Reize. Kraut (1976) legte eine Zwei-Komponenten-Theorie für den Stimulus-Familiarity- Effekt in Anlehnung an Posner und Boies (1971) vor. Nach Kraut (1976) sind zwei Teilaspekte des Einflusses von Vertrautheit auf Reaktionszeiten zu unterscheiden, nämlich Encoding Facilitation und Alertness Decrement. Während das Enkodieren vertrauter Reize schneller verläuft als bei neuen Reizen, führen vertraute Reize zu einem vergleichsweise geringeren Anstieg der allgemeinen Aktiviertheit bzw. Reaktionsbereitschaft. Kraut (1976) konnte zeigen, daß auf vertraute Reize schneller als auf neue reagiert wurde, wenn alle Reize durch ein Warnsignal angekündigt wurden. Dies ist konform mit der Zwei-Komponenten-Theorie, da durch das Warnsignal Unterschiede im Grad der Aktivierung durch neue bzw. vertraute Reize aufgehoben wurden. Folglich kam in Krauts (1976) Ergebnissen überwiegend die Enkodier-Erleichterung für vertraute Reize zum Tragen, indem auf diese Reize schneller reagiert wurde. Auch beim Visual-Search-Paradigma handelt es sich um eine Speed -Aufgabe. Daher könnten Erklärungen im Sinne der Zwei-Komponenten-Theorie auch für neuere Ergebnisse der LH-Forschung mit dem Visual-Search-Paradigma angebracht sein. Tatsächlich ist LH als Erhöhung der Suchzeiten für PE-Zielreize nur unter exakter Realisierung bestimmter Bedingungen zu finden (Kaplan, 1998). In einigen Untersuchungen wurden PE-Zielreize signifikant schneller als neue Reize gefunden. Die genauere Aufklärung verarbeitungshemmender und -fördernder Auswirkungen von Vertrautheit ist Gegenstand der nachfolgend berichteten Untersuchung. Zu diesem Zweck wurde ein spezielles experimentelles Design entwickelt, mit dessen Hilfe die Auswirkungen der Vertrautheit mit einem Reiz auf Entscheidungsprozesse experimentell untersucht werden können. Weiterhin ermöglicht dieser experimentelle 160

3 Ansatz eine erste Antwort auf die Frage, inwieweit ein LH-ähnlicher Effekt auch auf die Verarbeitung von Reizdimensionen übertragbar ist. Im ersten Abschnitt eines Versuchs werden wiederholt Anordnungen von Reizen dargeboten, die auf zwei Dimensionen, z.b. ihrer Größe und ihrer Farbe, variieren. Werden dabei den Versuchspersonen (Vpn) in diesem Abschnitt stets Entscheidungen abverlangt, die die Farbe der Reize betreffen, sind Variationen der Reize auf der Dimension Größe bedeutungslos. In einem anschließenden Versuchsabschnitt sollte sich LH als Verlangsamung von Entscheidungen über die Größe der Reize zeigen. Ausgangspunkt für die Wahl von Reizdimensionen als Untersuchungsgegenstand war die Überlegung, daß Effekte von Vertrautheit bereits auf vorintegrativen Stufen der Reizverarbeitung bestehen müssen, sofern man dem Konzept der Enkodier- Erleichterung als Folge erleichterter Merkmalsextraktion (z.b. Smothergill & Kraut, 1978) zustimmt. Experiment 72 Vpn bearbeiteten ein computergestütztes Programm, das aus zwei Phasen bestand. In der ersten, der Preexposure-Phase (PE-Phase), wurden in jedem der Durchgänge neun in einer 3x3-Matrix angeordnete geometrische Figuren (Kreise, Quadrate, Dreiecke) präsentiert. Diese hatten zwei unterschiedliche Farben, blau oder rot. Zusätzlich variierten die Figuren auf einer weiteren Dimension ( PE-Dimension ; entweder Größe oder Form). War die Größe die PE-Dimension, bestand eine Darbietung aus kleinen und großen Dreiecken; war die Form PE-Dimension, erschienen Kreise und Quadrate gleicher Größe (s. Fig. 1). a) b) Fig. 1. Beispiele für die Darbietungen in der PE-Phase des Experiments a) bei PE der Dimension Größe und b) bei PE der Dimension Form. Hellgraue Figuren erschienen rot; dunkelgraue blau. Die Target-Dimension in der PE-Phase war jedoch die Farbe, d.h. es war in jedem Durchgang zu entscheiden, ob mehr rote als blaue Figuren vorlagen. Die Variation der Reize auf der PE-Dimension war für diese Entscheidung demnach belanglos. 161

4 Über alle Durchgänge bestand keine Kovariation der PE-Dimension und der Target- Dimension Farbe. Die nachfolgende Test-Phase bestand aus zwei Blöcken. In einem der Blöcke erschienen, wiederum in einer 3x3-Matrix, große und kleine Dreiecke, im anderen Block Kreise und Quadrate gleicher Größe. Die Figuren einer Darbietung hatten wie in der PE-Phase zwei verschiedene Farben, was in der Test-Phase jedoch für die Vpn bedeutungslos war. Jetzt war zu entscheiden, ob mehr große als kleine Dreiecke bzw. mehr Kreise als Quadrate zu sehen waren. In beiden Blöcken der Test-Phase lag keine Kovariation der Distraktor-Dimension Farbe und der jeweiligen Target-Dimension vor. Die Reihenfolge der Blöcke sowie die PE-Dimension (Distraktor-Dimension der PE-Phase; Form vs. Größe) wurden über die Vpn balanciert. Als abhängige Variable wurde die mittlere Reaktionszeit für korrekte Antworten jeder Vp getrennt für beide Blöcke der Test-Phase bestimmt. Ein der LH vergleichbarer Effekt würde sich in der Test-Phase manifestieren als eine Erhöhung der Antwortzeiten für Entscheidungen über die PE-Dimension, deren Variation in der PE-Phase als bedeutungslos eingeführt wurde, verglichen mit Entscheidungen über die in der Test-Phase erstmals variierte ( neue ) Dimension. In einer Analyse über alle Vpn wurde kein hemmender, sondern ein erleichternder Einfluß der Vertrautheit mit einer Reizdimension auf deren spätere Verarbeitung nachgewiesen (F[1,70]=4,2; p<.05). Entscheidungen über die als bedeutungslos vertraute Dimension wurden mit 1425 ms im Mittel schneller als über die neue Reizdimension gefällt (1511 ms). In einem anschließenden Schritt wurden individuelle Differenzwerte berechnet, indem die mittlere Antwortzeit einer Vp für die neue Reizdimension von ihrer mittleren Antwortzeit für die vertraute Reizdimension subtrahiert wurde. Diese Differenzwerte variierten interindividuell beträchtlich. Eingehendere Analysen ergaben eine substantielle Korrelation (r xy =-.47; p<.001) zwischen den individuellen Differenzwerten und der individuellen mittleren Antwortzeit, bestimmt als Mittelwert der Antwortzeiten einer Vp über beide Blöcke der Test-Phase. Die Vpn wurden daraufhin am Median der mittleren Antwortzeit (1403 ms) in schnelle und langsame Vpn getrennt. In separaten Analysen für beide Gruppen zeigte sich in der Gruppe der schnellen Vpn eine Tendenz zu LH im Sinne einer Erhöhung der Antwortzeiten für die vertraute (1174 ms) verglichen mit der neuen Dimension (1112 ms; t[1,35]=2,0; p=.054). Die langsamen Vpn wiesen ein umgekehrtes Bild auf, d.h. Entscheidungen über die vertraute Dimension (1739 ms) wurden deutlich schneller gefällt als über die neue Dimension (2009 ms, t[1,35]=3,6; p<.01). Interpretation Die dargestellte differenzierte Art der Auswirkungen von Vertrautheit zeigt zunächst einmal, daß die Vertrautheit mit einer bestimmten Reizdimension tatsächlich die Geschwindigkeit von nachfolgenden Prozessen der Verarbeitung dieser Dimension beeinflußt. Somit ergeben sich erste Anhaltspunkte, daß nicht nur die PE konkreter Reize die kognitive Verarbeitung speziell dieser Reize beeinflußt, sondern daß tatsächlich eine Generalisierung dieses Effekts auf die Verarbeitung einer ganzen Reizklasse bzw. Reizdimension auftreten kann. 162

5 Die hier gefundene Verarbeitungserleichterung infolge von Vertrautheit kann damit erklärt werden, daß Vorteile beim Verarbeiten bekannter Reize primär auf einer erleichterten Extraktion von Merkmalen beruhen, also einer Beschleunigung von Prozessen auf frühen Verarbeitungsstufen. Verantwortlich dafür kann die Tatsache gemacht werden, daß bereits bekannte Reize zur Bildung interner Repräsentationen geführt haben, die im Sinne einer Top-down-Informationsverarbeitung Instanzen auf frühen Verarbeitungsstufen vorbereiten und deren Effizienz erhöhen können (z.b. Logan, 1992). Da die Erleichterung für die Verarbeitung der vertrauten Reizdimension jedoch nur bei langsamen Vpn zu beobachten war, nicht aber bei schnellen Vpn, scheint sich ein Widerspruch aufzutun: Wenn für vertraute Reizdimensionen frühe Verarbeitungsstufen beschleunigt sind, sollte die Erleichterung bei schnellen Vpn deutlicher zu beobachten sein, da bei ihnen der Anteil früher Verarbeitungsprozesse an der gesamten Entscheidungszeit höher ist. Die Lösung für diesen Widerspruch könnte darin liegen, anstatt der Verarbeitungsprozesse in der Test-Phase diejenigen in der PE-Phase zu betrachten. Langsame Vpn sind offenbar Personen, die die Aufgabe im Versuch sorgfältig und eher mit Hilfe sequentieller Strategien bearbeiten (z.b. durch Zählen der Reize, die eine bestimmte Ausprägung der Target-Dimension aufweisen), also mit einer Form kontrollierter Informationsverarbeitung. Schnellen Vpn dagegen gelingt es, überwiegend automatische Verarbeitungsprozesse einzusetzen, möglicherweise durch die Fähigkeit, die geforderte Entscheidung anhand des gesamten Displays und nicht durch Zählen einzelner Reize zu fällen. Unterschiedliche individuelle Verarbeitungsstrategien waren in der vorliegenden Untersuchung offenbar versuchsphasenübergreifend: Obwohl in der PE- und der Test-Phase unterschiedliche Entscheidungen zu treffen waren, lag eine hochsignifikante Korrelation zwischen den mittleren Antwortzeiten in beiden Phasen (r xy =.76; p<.0001) vor. In der PE-Phase verarbeiten schnelle Vpn die Reizdarbietungen vermutlich in einem automatischen Stil. Dadurch erfolgt keine Mitverarbeitung der irrelevanten PE- Dimension; die Tatsache, daß die roten und blauen Reize auch verschiedene Form bzw. verschiedene Größe haben, wird nicht zum Gegenstand der Aufmerksamkeit. Das Ausblenden der PE-Dimension bei schnellen Vpn während der PE-Phase könnte zur Folge haben, daß in der folgenden Test-Phase diese Dimension schwerer der Aufmerksamkeit zugänglich ist. Dieser Effekt überwiegt den grundsätzlich für vertrautes Reizmaterial zu erwartenden Effekt einer Enkodier-Erleichterung. Die langsamen Vpn dagegen verarbeiten durch ihren kontrollierten Arbeitsstil in der PE-Phase auch die irrelevante Form- bzw. Größen-Dimension mit, d.h. neben der Target-Dimension Farbe wird auch die PE-Dimension zum Gegenstand der Aufmerksamkeit. Dadurch ist in der Test-Phase kein erschwerter Zutritt dieser Dimension zur Aufmerksamkeit zu erwarten; die Enkodier-Erleichterung kommt in den Entscheidungszeiten voll zum Ausdruck. Zusätzlich wäre denkbar, daß die Enkodier-Erleichterung mehrfach in die Entscheidungszeiten langsamer Vpn eingeht, da bei ihnen eine sequentielle Verarbeitung der Einzelreize vermutet werden kann. Dies würde das vergleichsweise große Ausmaß der Beschleunigung bei der Verarbeitung der PE-Dimension durch diese Vpn erklären. In nachfolgenden Studien werden die Annahmen zum modulierenden Einfluß kontrollierter vs. automatischer Informationsverarbeitung auf PE-Effekte direkter untersucht. Dabei werden die beiden alternativen Verarbeitungsstrategien über 163

6 entsprechende Instruktionen, die die Vpn zu einer kontrollierten bzw. automatischen Informationsverarbeitung anhalten sollen, experimentell manipuliert. In einem weiteren Experiment werden die Reize nur vergleichsweise kurz dargeboten und anschließend maskiert, so daß lediglich eine automatische Strategie zur Bearbeitung der Aufgabe einsetzbar ist. Dies sollte zu einer deutlicheren LH-ähnlichen Erhöhung der Entscheidungszeiten für als irrelevant vertraute Reizdimensionen führen. In jedem Falle könnte die weitere Arbeit mit diesem Paradigma dazu beitragen, daß Konzepte der Kognitionspsychologie, wie die Unterscheidung von kontrollierter und automatischer Informationsverarbeitung, stärker als bisher in der LH-Forschung berücksichtigt werden. Davon dürften beide Bereiche fruchtbare Anregungen beziehen. Literatur Cantor, G. N. (1969). Effects of stimulus familiarization on child behavior. In: J. P. Hill (Ed.), Minnesota symposia on child psychology, vol. 3. University of Minnesota Press. Epstein, W. (1967). Varieties of perceptual experience. New York: McGraw-Hill. Hall, G. (1991). Perceptual and associative learning. Oxford, England: Clarendon Press. Kaplan, O. (1998). The effects of past and present experience with target and context on visual search performance: A new approach to latent inhibition. Unpublished dissertation, Tel Aviv University. Kraut, A. G. (1976). Effects of familiarization on alertness and encoding in children. Developmental Psychology, 12, Kraut, A.G. & Smothergill, D. W. (1978). A two-factor theory of stimulus repetition effects. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 4, Logan, G. D. (1992). Attention and preattention in theories of automaticity. American Journal of Psychology, 105, Lubow, R. E. (1989). Latent inhibition and conditioned attention theory. Cambridge: Cambridge University Press. Lubow, R. E. & Moore, A. U. (1959). Latent inhibition: the effect of non reinforced preexposure to the conditioning stimulus. Journal of Comparative and Physiological Psychology, 52, Lubow, R. E. & Kaplan, O. (1997). Visual search as a function of type of prior experience with target and distractor. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 23, Posner, M. I. & Boies, S. (1971). Components of attention. Psychological Review, 78,