Allgemeine Psychologie I. Vorlesung 9. Prof. Dr. Björn Rasch, Cognitive Biopsychology and Methods University of Fribourg. Allg. 1 Björn Rasch Unifr

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1 Allgemeine Psychologie I Vorlesung 9 Prof. Dr. Björn Rasch, Cognitive Biopsychology and Methods University of Fribourg

2 Allgemeine Psychologie I Woche Datum Thema 1 FQ Einführung, Verteilung der Termine Einführung und Grundlagen Psychophysik Visuelle Wahrnehmung I Visuelle Wahrnehmung II Auditive Wahrnehmung Fällt aus - - (Allerheiligen) Schmerz, Geruch, Geschmack Aufmerksamkeit Aufmerksamkeit und exekutive Kontrolle Kurzzeitgedächtnis Langzeitgedächtnis Gedächtnis und Schlaf Wiederholung und Fragen

3 Take Home Messages Bindungsproblem (binding problem) Merkmalsintegrationstheorie vs. Synchronizitätshypothese Hemisphärenspezialisierung der Aufmerksamkeit Rechter parietaler Kortex für ortbezogene Aufmerksamkeit Linker parietaler Kortex für objektbezogene Aufmerksamkeit Kapazitätsbegrenzung der Aufmerksamkeit Hypothese I: Alles-oder-nichts Verteilung der Aufmerksamkeit Hypothese II: Graduelle Kapizitäts-/Ressourcenverteilung Eine oder mehrere Aufmerksamkeitsressourcen? Automatisierte vs. kontrollierte Prozesse Beispiel Stroop Effekt

4 Exekutive Kontrolle Exekutive Kontrolle umfasst verschiedene Teilprozesse Wechsel der Aufmerksamkeit zwischen Aufgaben Task shifting Planung von Aufgaben zur Zielerreichung Planning Selektive Aufmerksamkeit und Inhibition von aufgabenirrelevanten Informationen und Reaktionen Inhibition Aktualisierung und Überwachung des Arbeitsgedächtnisses Updating Hirnregionen der exekutiven Kontrolle 4 Frontaler Kortex Lateraler präfrontaler Kortex (lpfc) Medialer frontal Kortex (mpfc, insbesondere anteriorer cingulärer Kortex, ACC) Parietaler Kortex Aufmerksamkeit

5 Exekutive Kontrolle Brodmann Areale Einteilung von Hirnarealen anhand anatomischer Unterschiede der Zellen / Neuronen

6 Brodmann Areale 6 Quelle: Wikipedia

7 Exekutive Kontrolle Lateraler präfrontaler Kortex (lpfc) Patienten mit Läsionen im lpfc leiden unter Störungen bei der Planung, Organisation und Realisierung zielgerichteter Handlungen Dysexekutives Syndrom Unfähigkeit zur flexiblen Handlungsänderung Bildgebende Studien finden Aktivierung im lpfc bei Flexiblem Wechsel zwischen Handlungsalternativen Inhibition (Unterdrückung) von nicht-adäquaten Reaktionen Planung und Antizipation von Verhalten / Zielen Koordination multipler Aufgaben Aufrechterhaltung von aufgabenrelevanten Repräsentationen Der laterale präfrontale Kortex ist beteiligt an der Durchführung und Ausführung der exekutiven Kontrolle

8 Konfliktdetektion und exekutive Kontrolle Anteriorer cingulärer Kortex (ACC) Notwendigkeit für exekutive Kontrolle muss zunächst erkannt werden Der ACC ist entscheidend für die Konfliktdetektion Beispiel: Inkongruente Trials bei der Stroop Aufgabe Sehr frühes Signal im ACC bei Detektion von Konfikten (nach 100 ms) Weiterleitung an lpfc zur Ausführung der exekutiven Kontrolle Ridderinkhof et al., 2004, Science

9 Konfliktdetektion und exekutive Kontrolle Stroop-Aufgabe im fmrt ACC Aktivität im vorherigen Trial sagt lpfc Aktivität im nächsten Trials voraus ACC detektiert Konflikt und PFC führt exekutive Kontrolle aus Kerns et al., 2004, Science

10 Exekutive Kontrolle als Ressource Ist die Kapazität für exekutiven Kontrolle begrenzt? Annahme: Ausüben von Selbstkontrolle verbraucht Selbstkontroll-Ressource Muss wieder aufgefüllt werden Muskel-Metapher (Baumeister et al., 1999) Ego-Depletion Verhaltensstudien Ausüben von Selbstkontrolle in einer Aufgabe verschlechtert Leistung in einer zweiten (unabhängigen) Selbstkontrollaufgabe Meta-Analyse in Hagger et al., 2010, Psychol Bulletin Beispiele Ausführen des Stroop-Tasks führt zum vermehrten Essen eines Snacks Unterdrücken von Emotionen führt zu schlechterer Leistung im Stroop-Task

11 Exekutive Kontrolle als Ressource Friese et al., 2013, Plos One

12 Gedächtnis

13 Gedächtnis Gedächtnis als Prozess 3 Phasen der Gedächtnisbildung Enkodierung Speicherung - Abruf

14 Gedächtnis Gedächtnis als Speicher Unterschiedliche Modelle nehmen unterschiedliche Speicher an Unterscheidung der Speicher Verweildauer Sensorisches Gedächtnis Bruchteile von Sekunden Kurzzeitgedächtnis (KZG) Sekunden Langzeitgedächtnis (LZG) Minuten, Stunden, Tage, Jahre Unterschiedliche Speicherungsart, unterschiedliche Hirnregion etc. Visueller vs. verbaler Speicher Deklaratives vs. non-deklaratives Gedächtnis

15 Das Mehrspeichermodell Das Mehrspeichermodell Atkinson & Shiffrin (1968)

16 Sensorische Gedächtnis Sensorisches Gedächtnis Sehr kurze Speicherung, schneller Zerfall der Information Modalitätsspezifisch Visuelles vs. auditorisches sensorisches Gedächtnis Bsp.: Nachweis des visuelles sensorischen Gedächtnis Teilberichtsverfahren

17 Sensorische Gedächtnis Sensorisches Gedächtnis Sehr kurze Speicherung, schneller Zerfall der Information Modalitätsspezifisch Visuelles vs. auditorisches sensorisches Gedächtnis Bsp.: Nachweis des visuelles sensorischen Gedächtnis Teilberichtsverfahren

18 Kurzzeitgedächtnis Kurzzeitgedächtnis (KZG) Information werden für wenige Sekunden aufrechterhalten Abfrage der Information erfolgt gleich nach der Enkodierung Abfrage nach mehreren Minuten: Langzeitgedächtnis Aufmerksamkeit notwendig Annahme von Atkinson und Shiffrin (1968): Ohne Aufmerksamkeit keine Weiterleitung vom sensorischen Gedächtnis Inneres Wiederholen hält Information im KZG aufrecht Rehearsal Kapazität ist begrenzt Gedächtnisspanne von 7 ± 2 Informationseinheiten Messung der Gedächtnisspanne Digit Span Test

19 Kurzzeitgedächtnis Rehearsal Inneres Wiederholen Wichtig für Aufrechterhaltung von Informationen im KZG Experiment Unterdrückung des inneren Rehearsals Brown (1958) und Peterson (1959) Trigramm (z.b. KQN) merken Dann in Dreierschritte rückwärts zählen (z.b usw.). Variation des Behaltensintervals (3 18 s) Nach 6s nur noch 40-60% der Buchstaben erinnert Nach 15s sinkt Erinnerungsleistung unter 20% Hinweis für den automatischen Zerfall von Inhalten im KZG Durch Rehearsal aufgehalten Wenn Rehearsal nicht möglich -> Vergessen

20 Kurzzeitgedächtnis Interferenz Störende Einflüsse Z.B. andere Gedächtnisinhalte / Enkodierungsprozessen Proaktive Interferenz: Vorher gelernte Information stört die Speicherung neuer Informationen Keppel & Underwood, 1962 Rehearsal unterdrücken stört nicht die Speicherung des 1. Trigramms 1. Trigramm auch nach 18s noch behalten Auch 2. und 3. Trigramm noch recht gut nach 15 s behalten Vergessen im KZG durch proaktive Interferenz Retroaktive Interferenz Neue Information stören den Abruf bereits gespeicherter Informationen Gilt häufig für Abruf aus dem LZG

21 Kurzzeitgedächtnis Das TBRS-Modell Time-based ressource model (Barrouillet & Camos, 2010) Fokus: Verarbeitung und Speicherung im KZG Wichtige neue Annahme: Zeitabhängigkeit Annahme: Verarbeitung und Speicherung brauchen Aufmerksamkeit Aufmerksamkeit ist eine begrenzte Ressource Speicherung von Inhalten nur möglich mit Aufmerksamkeit Gedächtnisspur zerfällt ohne Aufmerksamkeit (time-dependent decay) Gedächtnisspur kann aufgefrischt werden durch Aufmerksamkeit

22 Kurzzeitgedächtnis Das TBRS-Modell Doppelaufgabe Aufgabe 1: Buchstaben merken (Speicherung / Storage) Aufgabe 2: Zahlen vorlesen (Verarbeitung / Processing) Vorhersage: Speicherungskapazität der Buchstaben abhängig von der Zeit und der Anzahl der zu Zahlen ab Cognitive load = Anzahl Zahlen/ pro Zeit Ergebnisse bestätigen Vorhersage

23 Arbeitsgedächtnis Kurzzeitgedächtnis Annahme: KZG ist (nur) Übergangsstelle zum LZG Kritik: Zwischenspeicher ist nicht die einzige Funktion des KZG Schnittstelle zwischen KZG und LZG Arbeitsspeicher (Bsp.: Kopfrechnen) Arbeitsgedächtnis Funktion Informationen kurzfristig aufrechterhalten Aus sensorischem Speicher und auch aus LZG Information modifizieren und aktualisieren Austausch ermöglichen

24 Arbeitsgedächtnis Modell von Baddeley und Hitch (1974) Erweiterung von Baddeley (2000)

25 Arbeitsgedächtnis Gedankenexperiment Denken Sie an ihre Wohnung: Wie viele Fenster gibt es? Der visuell räumliche Notizblock Visuell-räumliche Vorstellungen Die phonologische Schleife Aufrechterhaltung von sprachliche Informationen Die zentrale Exekutive Koordination der Prozesse Der episodische Puffer Übergang in das LZG

26 Arbeitsgedächtnis Die phonologische Schleife Phonocological loop Aufrechterhaltung von sprachlichen Informationen Ohne Rehearsal zerfällt die Information nach 1-2 Sekunden Akustische Informationen haben direkten Zugang Visuelle Informationen (z.b. Lesen) müssen erst in einen phonologischen Code umgewandelt werden Komponenten Passiver phonologischer Speicher zur unmittelbaren Sprachwahrnehmung akustischer Informationen Artikulatorischer Kontrollprozess, der visuellen Informationen Zugang zum phonologischen Speicher gewährt

27 Arbeitsgedächtnis Empirische Belege für die phonologische Schleife Phonologisch: Klang der Sprache / Sprachlaute Phonemähnlichkeitseffekt Phonetisch ähnliche Worte schlechter kurzfristig behalten als unähnliche Bsp.: Wonne, Sonne, Tonne vs. gross, riesig, mächtig Semantische Ähnlichkeit wenig relevant, semantische Verwechslung eher im LZG Wortlängeneffekt Erinnerungsleistung abhängig von der Lesegeschwindigkeit der Wörter Irrelevanter Spracheffekt Erinnerungsleistung an Wörter durch irrelevante Sprache gestört Aber nicht durch andere Geräusche Artikulatorische Suppression Unterdrückung der phonologischen Schleife durch Aussprechen Visuell dargebotene Wörter: Kein Wortlängeneffekt mehr, also keinen Eingang mehr in die Phonologische Schleife Gilt nicht für akustisch dargebotene Wörter

28 Arbeitsgedächtnis Der visuell-räumliche Notizblock Visual-spatial scetchpad Mentale Aufrechterhaltung von visuell-räumlichen Informationen Visuell-räumliche Repräsentation der Inhalte Kein sprachlicher Code Inhalte können räumlich verändert werden Reaktionszeit abhängig von der Grösse der räumlichen Veränderung Bsp.: Drehung von räumlichen Figuren ist vom Drehwinkel abhängig

29 Arbeitsgedächtnis Mental Rotation Test (Shepard & Metzler, 1971)

30 Arbeitsgedächtnis Modalitätsspezifische Interferenz Sprache stört sprachliche Aufgabe / Verarbeitung Visuell-räumliche Informationen stören visuell-räumliche Vorstellung Gegenseitig nur geringe Störung Hinweis für Existenz von phonological loop vs. Visual-spatial scetchpad Doppelaufgabe Aufgabe 1: Räumliches Material merken vs. Sprachliches Material Aufgabe 2: visuell-motorische Tracking Aufgabe Ergebnis: Trackingaufgabe stört das Merken von räumlichen Material, aber nicht von sprachlichem Material Beispiele aus dem Alltag Autofahren (visuell-räumlich) und Radio hören (sprachlich) Aber: Gegenseitige Störung über Aufmerksamkeitsverschiebung möglich

31 Arbeitsgedächtnis Zentrale Exekutive Kontrolliert Subsysteme Weist die begrenzten Ressourcen den Subsystemen zu Bei Routinehandlungen wird die zentrale Exekutive nicht benötigt Nur bei anspruchsvollen / neuen (nichtalltäglichen) Prozessen notwendig Erklärt modalitätsunabhängige Interferenz Beispiel: Autofahren und Telefonieren Funktionen siehe Abschnitt Exekutive Kontrolle Wechsel der Aufmerksamkeit zwischen Aufgaben (task shifting) Planung von Aufgaben zur Zielerreichung (planning) Selektive Aufmerksamkeit und Inhibition von aufgabenirrelevanten Informationen und Reaktionen (Inhibition) Aktualisierung und Überwachung des Arbeitsgedächtnisses (Updating)

32 Arbeitsgedächtnis Testbeispiele Aufrechterhaltung Digit span Beispiel in Affen: Aufrechterhaltung und UpDating Der N-Back Test 0-Back: Drücken wenn ein X kommt 1-Back: Drücken, wenn ein Buchstabe mit dem vorherigen identisch ist 2-Back: Drücken, wenn ein Buchstaben mit dem vor-vorherigen identisch ist 3-Back:

33 Take Home Messages Exekutive Kontrolle Umfasst u.a. planning, task shifiting, inhibition und updating Durch-/Ausführung der exekutiven Kontrolle: lateraler PFC (BA 9/46) Konfliktdetektion: medialer PFC / ACC (BA 32/24) Fähigkeit zur Selbstkontrolle ist eine begrenzte Rssource Ego-Depletion, Muskel-Metapher Prozess der Gedächtnisbildung Enkodierung, Speicherung, Abruf Gedächtnissysteme (Mehrspeichermodell) Sensorischen Kurzzeitgedächtnis, Kurzzeitgedächtnis, Langzeitgedächtnis Kurzzeitgedächtnis und Gedächtnisspanne Arbeitsgedächtnis Erweiterung des Konzepts des Kurzzeitgedächtnisses Modell von Baddely und Hitch (1974) Phonological loop visual-spatial sketchpad, central executive and episodic buffer

34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit