Arbeitsgedächtnis II & exekutive Funktionen

Das Arbeitsgedächtnis ist ein Teil des Gedächtnisses. Es speichert aufgenommene Informationen kurzfristig, um diese Informationen in das Langzeitgedächtnis aufzunehmen, oder damit zu vergleichen.

• Modell von Cowan/Oberauer (nordamerikanische Schule):

LZG- Repräsentationen, die aktiviert bzw. fokussiert werden

– ca. 4 Objekte im „weiten Fokus/Bereich des direkten Zugriffs“ 

– 1 Objekt im „engen Fokus“ –Experimentelle Manipulation der Listenlänge und Wechsel des Fokus der Aufmerksamkeit

• Für Oberauer (1993) stellt die „Verarbeitungskapazität“ den zentralen Begriff zum Verständnis des Arbeitsgedächtnisses und kognitiver Prozesse dar.

Beschreibt das Arbeitsgedächtnis (Gedächtnis) als Ansammlung von Prozessen, die Informationen in einem solchen Zustand aufrechterhalten, dass sie für die Bearbeitung aller möglicher mentaler Operationen ideal zugänglich sind. In dem Modell werden zu diesem Zweck drei hierarchisch organisierte Komponenten unterschieden:

1. Aktivierter Teil des LZG

   • erleichtert Abruf

   • anfällig für Vergessen

2. Fokus der Aufmerksamkeit

   • Begrenzte Kapazität:"magical number 4”

   • schützt vor Vergessen

3. Exekutives System

   • steuert Fokus

• modifizierte Sternberg Aufgabe: Wörter in verschiedenen farben lernen lassen

• -> Prüfreiz (war das Wort in der roten Liste?)

• -> LZG als untereinander verbundene Begriffe, wenn Begriffe gelernt werden, werden sie hervor gehoben und Farben zu gewiesen -> diese aktivierten Worte sind das aktivierte LZG

• -> blaue Liste sollte vergessen werden

• -> wenn es ein aktiviertes LZG gäbe, könnte man diese Worte nicht einfach vergessen, da diese immernoch hervor gehoben & aktiviert sind

• -> Wiedererkennungstest mit Worten -> blaue Liste sollte auch noch erkannt werden

• Hypothesen: 

  • Fokus der Aufmerksamkeit hat begrenzte Kapazität -> Listenlängen Effekt

  • Aktivierung des LZG -> Vertrautheit (Wörter der blauen Liste werden schwerer zurück gewiesen als nicht gelernte) & Reaktionszeit (irrelevant/ neu)

• Ergebnisse: Elemente der irrelevanten, blauen Liste werden schnell aus dem Fokus genommen, aber bleiben im LZG aktiviert

• “Focus of attention”. begrenzte Kapazität

  -> Listenlängen Effekt

• Aktivierung im LZG: Vertrautheit

  -> Wörter der irrelevanten Liste schwer zurückweisen

  ->reaktionszeit (irrelevant)> Reaktionszeit (neu)

Design

• Länge der relevanten Liste (1 oder 3)

• Länge der irrelevanten Liste (1 oder3)

• Vergleichsstimulus: rel. Liste, irrel. Liste, neu

• Cue-Stimulus Intervall (CSI)

Vorhersagen:

• Effekt der Listenlänge auf Reaktionszeit

• Nach längerem Hinweisreiz-Stimulus-Intervall: kein Effekt der Länge der irrelevanten Liste auf Reaktionszeit

• Reaktionszeit (irrelevante Liste) > Reaktionszeit (neu)

Ergebnis:

-> Effekte der Listenlänge der irrelevanten Liste, je länger desto störender

-> Verführerische Vertrautheit führt zu längeren Reaktionszeiten bei Testreizen aus der irrelevanten Liste

Schlussfolgerung aus dem Experiment:

• Elemente der irrelevanten Liste

  • werden schnell aus dem Fokus entlassen, aber bleiben im LZG aktiviert

  -> Evidenz für die Unterscheidung von aktiviertem LZG und Fokus der Aufmerksamkeit

Psychologische Modelle der Handlungssteuerung beschreiben die kognitiven Prozesse, die an der Planung, Initiierung und Ausführung von zielgerich teten Bewegungen beteiligt sind.

1. Intentionale Konfiguration und Koordination:

   pinker Elefant? -> keine irritation durch die pinke Farbe

2. Aufrechterhalten von Intentionen:

   keine Ablenkung, Fokus auf absichten bsp. lernen

3. Unterdrücken automatisierter Reaktionen :

   wenn ich ein dreieck sehe, sagen es ist ein rechteck

4. Abschirmung von Absichten gegen konkurrierende Motivationstendenzen:

   Hausarbeit schreiben vs. fußball schauen

5. Persistenz-Flexibilitätsdilemma:

   Abwägung zwischen Beibehaltung des Handlungsplans oder Anpassung des Handlungsplans.

=> Um diese Probleme lösen zu können greifen wir auf bestimmte Prozesse zurück, die sogenannten exekutiven Funktionen

Unter den exekutiven Funktionen versteht man in der Psychologie grundsätzlich all jene mentalen Prozesse höherer Ordnung, die einem Menschen planmässiges, zielgerichtetes und effektives Handeln ermöglichen, wobei diese u. a. Funktionen wie Antizipation, Planung, Handlungsinitiierung, Sequenzierung und Zielüberwachung, Koordinierung von Informationen und Prozessen, sowie kognitive Flexibilität wie die Umstellungsfähigkeit umfassen.

• Exekutive Funktionen werden auch als (prä-)frontale Funktionen bezeichnet

• Es gibt verschiedene Taxonomien, was alles unter exekutive Funktionen fällt. Die einflussreichste Taxonomie von Miyake und Kollegen unterscheidet 3 Funktione:

  • Inhibition

  • Wechsel der Aufmerksamkeit und AKtualisieren von Arbeitsgedächtnisinhalten

  • Planungsprozesse

• klassische neuropsychologische tests der Exekutiven Funktionen umfassen den Turm von hanoi (planen), den Wisconsin Card Sorting Test (Wechsel der Aufmerksamkeit) und die Stop Signal Aufgabe ( Inhibition)

Aufmerksamkeit und Inhibition:

• Fokussierung der Aufmerksamkeit auf handlungsrelevante Informationen

• Hemmung irrelevanter Informationen, starker handlungstendenzen

Ablauforganisation:

• Erstellen eines Ablaufprotokolls für komplexe Handlungen, die rasche Wechsel zwischen den beteiligten Komponenten erfordert

Planen:

• Planung der Abfolge von Handlungsschritten zur Zielerreichung

Überwachung (Monitoring):

• Fortlaufende Prüfung und Aktualisierung der Inhalte im Arbeitsgedächtnis zur Bestimmung des jeweils nächsten Schritts in einer Handlungsfolge

Kodierung:

• Kodierung von Repräsentationen im Arbeitsgedächtnis nach der Zeit und dem Ort ihres Auftretens

• Aktualisieren von AG-Inhalten

• sind langsam -> reaktionszeitanstieg

• brauchen kapazität -> Fehler bei Ablenkung

• Werden meist als “frontale” Prozesse verhandelt -> entwickeln sich spät und gehen als erstes verloren

• Ermöglichen das Erreichen von Zielen => auch im Angesicht von Widerständen

• Exekutive Funktionen = Frontallappenfunktionen

• klassische Aufgaben:

  • Turm von Hanoi

  • WCST

  • Stop Signal

eine Denkaufgabe (Problemlösen), bei der ein konischer Turm auf einen anderen Stift zu bringen ist. Der Turm ist aus mehreren Scheiben aufgebaut, wobei die jeweils kleineren auf den größeren liegen. Der neue Turm muß wieder dieselbe Reihenfolge der Scheiben enthalten. Dabei gelten folgende Regeln: Es darf immer nur eine Scheibe bewegt werden und es darf nie eine größere Scheibe auf einer kleineren liegen

Der Test enthält 4 Stimuluskarten und 2 Stapel à 64 Sortierkarten. Die Karten mit geometrischen Figuren sollen nach einer Regel sortiert werden, die der Pb anhand der Rückmeldung des Testleiters erkennen soll. Dabei ändert sich die Sortierregel im Verlauf und soll erneut erschlossen werden. Der Pb muss Sortierkriterien erkennen, Lösungshypothesen entwickeln und prüfen, pos. und neg. Rückmeldungen auswerten und gegen eine dominante Handlungstendenz einen Wechsel im Lösungsverhalten durchführen. Mit diesem Kartensortierverfahren sollen die Unfähigkeit, ein Konzept aufrechtzuerhalten, und eine eingeschränkte Umstellungsfähigkeit, mangelndes Lernen aus Rückmeldung und Perseverationstendenzen erfasst werden. Es lässt sich die Entwicklung einer Problemlösestrategie unter wechselnden Stimulusbedingungen untersuchen.

-> feedback basiert

Klassischer Fehler: Perseveration -> Unfähigkeit zum Kategorienwechsel

• Stoppen als intern generierter Akt, intentionaler Akt der Handlungssteuerung

• Reaktion in verschiedenen Modalitäten können 200ms nach Stimuluspräsentation gestoppt werden => allgemeiner, amodaler Prozess

• Ballistische Prozesse vs kontrollierte Prozesse

• Point of no return = kein Stop mehr möglich

In Routinehandlungen können bestimmte Reizbedingungen (Trigger Data) fest assoziierte Handlungen auslösen, in dem sie die entsprechenden Schema Control Units aktivieren. Die am stärksten aktivierte Einheit hemmt dann alle anderen (Contention Scheduling) und löst die zugehörige Handlung aus.

Beispiel: Autofahren auf Routinerouten ermöglicht Unterhaltungen mit dem Beifahrer etc.

In unerwarteten Situationen funktioniert die automatische Reiz-Reaktions-Auslösung nicht mehr. Beispiel: unübersichtliche Kreuzung während dem Autofahren, Konversation wird abgebrochen.

-> modell unterscheidet Routinehandlungen und solche, die verstärkt Aufmerksamkeit benötigen

->Wenn Nicht-Routine Handlungen ausgeführt werden sollen, erhalten diese erhöhte Aufmerksamkeitszuwendung bzw. alternative, konkurrierende Handlungen inhibiert (gehemmt)

-> Erfolgreiches zwei Prozess Modell ( Aktivation und Inhibition) der Handlungskontrolle

• Konflikt führt zu Aktivierung der Konfliktüberwachungseinheit: relevante Repräsentationen werden verstärkt

• Modell kann beobachtete Effekte gut vorhersagen

• Modell kommt mit wenigen Prozessen Aus ( sparsam)

• Verstärkung der Aufmerksamkeit genügt um Antwortkonflikt zu überwinden

• Neuronale Korrelate für kognitive Kontrolle (anteriores Cingulum)

Stroop-Effekt, auch: Farb-Wort-Interferenz, Effekt der auftritt, wenn Wörter in Farben auf einer Projektionsfläche dargestellt werden (Experiment). Die Aufgabe der Versuchspersonen ist es, die Farbe, in der die Worte geschrieben sind, zu benennen, aber nicht die Worte selbst zu lesen. Die Worte können dabei neutral sein (Kontrollbedingung) oder selbst wiederum eine Farbe bezeichnen: Hierbei kann Kongruenz bestehen (das Wort hat die Wortbedeutung der Farbe: z.B. “rot” in roter Farbe geschrieben) oder Inkongruenz (das Wort hat nicht die Wortbedeutung der Farbe: z.B. “rot” in grüner Farbe geschrieben). In der Kongruenzbedingung erfolgt die Benennung der Farben schneller als in der Kontrollbedingung (Reaktionszeit). Sehr schwer fällt es den Versuchspersonen, die Farben in der Inkongruenzbedingung zu nennen. Häufig setzt sich das Wort gegen die Farbe in der Nennung durch. Lesen ist eine derartig automatisierte Tätigkeit, daß es oft unmöglich ist, das Lesen zu unterdrücken, obwohl dies in der Instruktion gefordert ist

Es werden nacheinander sog. Flankerreize gezeigt. Diese bestehen aus einem – oft zentral präsentierten – Target (Zielreiz, der von den Pbn bearbeitet werden muss) und mind. einem, meist jedoch mehreren flankierenden Distraktorreizen (Flanker). Bei kongruenten Reizen legen die Distraktoren die gleiche Reaktion nahe wie das Target, oft sind Distraktoren und Target in diesen Fällen auch identisch. Bei inkongruenten Reizen legen die Distraktoren eine andere als die Target-Reaktion nahe. Die dem Target zugeordnete Reaktion soll typischerweise so schnell und korrekt wie möglich ausgeführt werden. In kongruenten Durchgängen erfolgt die Reaktion i. d. R. schneller und mit weniger Fehlern.

Oft werden Buchstaben als Reize eingesetzt, wobei z. B. zwei Buchstaben (z. B. W und K) der linken Reaktion (z. B. linker Zeigefinger) und zwei andere Buchstaben (z. B. T und P) der rechten Reaktion (z. B. rechter Zeigefinger) arbiträr zugeordnet werden. Im Bsp.fall wären WWW, WKW, KKK, KWK, TTT, TPT, PPP, PTP kongruent, WTW, WPW, KTK, KPK, TWT, TKT, PWP, PKP dagegen inkongruent. Auch Zahlen, Bilder, Farbkleckse, Symbole etc. werden als Stimuli eingesetzt. Neben der arbiträren Zuordnung von Stimuli zu Reaktionen können auch direktionale Reize (z. B. Pfeile) eingesetzt werden, bei denen die Zuordnung eines Reizes zu einer Reaktion bereits vorgegeben ist (Einsatz auch oft im Negative Priming, Priming-Paradigma). Der resultierende Kompatibilitäts- oder Kongruenzeffekt wird zu großen Teilen über motorische Interferenz durch die – aufgrund der distrahierenden Flanker – gleichzeitig (vor-)aktivierte (jedoch falsche) Reaktion erklärt. Alternative Ansätze: z. B. Interferenzeffekte auf perzeptuellen oder semantischen Stufen und gedächtnisbezogene Erklärungen.

Kongruent ist eine Nachricht, wenn sie in sich stimmig ist. In einem solchen Fall weisen alle gegebenen Signale bei der Kommunikation in die gleiche Sinnrichtung. Inkongruent ist demnach eine Nachricht, bei der die ausgesendeten Signale nicht zueinander passen und sich im Extremfall sogar widersprechen.

Kontexteffekt, auch Priming-Effekt, beeinflußt die Beantwortung von Fragen. Wird z.B. eine Frage nach dem Interesse für Politik gestellt, ist die Beantwortung dieser Frage stark davon abhängig, welche ähnlichen Fragen zuvor gestellt wurden

Die kognitive Flexibilität ist die Fähigkeit des Gehirns, das Verhalten und Gedanken an neue, sich verändernde oder unerwartete Ereignisse anzupassen. Die kognitive Flexibilität beschreibt die Fähigkeit, zu erkennen, dass eine Handlungsstrategie nicht funktioniert und entsprechende Veränderungen vorzunehmen, um sich an die Situation anzupassen.

Mentale Verlagerung (Shifting) ist die Hauptkomponente der kognitiven Flexibilität.

• Synchronisationstest UPDA-SHIF: Bei deisem Test bewegt sich ein Ball auf dem Bildschirm. Der Nutzer folgt diesem Ball mit dem Mauszeiger so sorgfältig und genau wie möglich.

• Simultanitätstest DIAT-SHIF: Der Nutzer folgt dem Ball, der sich willkürlich auf dem Bildschirm bewegt, so genau wie möglich, während er seine Aufmerksamkeit auf die Worte lenkt, die in der Mitte des Bildschirms erscheinen. Wenn das Wort der Farbe, in der es geschrieben ist, entspricht, muss der Nutzer reagieren. Diese Aktivität zwingt den Nutzer dazu, sich an Veränderungen anzupassen, richtig zu antworten und seine mentale Flexibilität sowie visuelle Kapazitäten gleichzeitig zu nutzen.

• Unaufmerksamkeitstest FOCU-SHIF: Ein Licht erscheint in jeder Ecke des Bildschirms. Der Nutzer muss so schnell wie möglich auf das gelbe Licht klicken, darf jedoch nicht auf das rote Licht klicken.

• Abruf

• Veränderung

• Ersetzung