Einführung in das Gedächtnis

• kognitive Psychologie entwickelt sich als Reaktion auf den behaviorismus und die dort vorherrschende “BlackBox” Psychologie

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Konstrukt von mentalen Repräsentationen

(Dinge in unserem Kopf für die wir Konstrukte erstellen)

-> Informationsverarbeitung: aktuelle Gedankeninhalte sind die Summe vieler Informationsverabeitungsabschnitte

Kognitive Wende ist die Bezeichnung für eine Entwicklung innerhalb der Paradigmen der psychologischen Wissenschaftsgemeinde vom Behaviorismus hin zum Kognitivismus.

Anfänge der Psychologie:

• Psychologie entwickelt sich aus der Philosophie

  • Sokrates und Platon: 1. Natur des Wissens

    2.Frage nach Repräsentationsform des Wissens

• Behaviorismus:

• Klassisches Konditionieren: Stimulus.Stimulus Assoziationen

• Operantes Konditionieren: Reaktions-Konsequenz Assoziationen

• Beobachtbares Verhalten unter Kontrolle des Experimentators

Kognitionswissenschaft ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, die sich mit der Verarbeitung von Information im Rahmen von Wahrnehmungs-, Denk- und Entscheidungsprozessen befasst, sowohl beim Menschen als auch bei Tieren oder Maschinen.

• Erste Ideen, dass Computer eine Analogie zum Gehirn darstellt auf dem Hixon Symposium on Cerebral Mechanisms in Behavior vom September 1948

  -> biologische Prozesse und Parallelen zur erwachenden Informatik

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• interne Repräsentationen bei Ratten

• Voraussetzungen für das Basisexperiment:

  • hungrige/ durstige Ratten

  • Laborratten, aber auch nicht Laborratten

• Seine Theorie:

  "Wir glauben, dass sich im Laufe des Lernens so etwas wie eine Feldkarte der Umwelt im Gehirn der Ratte bildet."

• Versuchsaufbau:

  • Ratten laufen im Labyrinth rum

    • Gruppe 1: Belohnung. Tag 1-17

    • Gruppe 2: Exploration Tag 1-10

      Belohnung Tag 11-17

    • Gruppe 3: keine Belohnung Tag 1-17

• Ergebnis:

  • Die Ratten aus Gruppe 2 haben nach Tag 11 die wenigsten Fehlversuche und lernen schnell

  • Die Fehlversuche der Gruppe 3 werden weniger, aber nicht so wie bei Gruppe 1 & 2

    • Ratten lernen Labyrinth und können dieses Wissen verwenden, wenn es nötig ist

      
      

• Erklärung:

  • 􏰀Erfahrungen (äußere und innere Stimuli) führen zur Ausbildung von kognitiven Karten

  • 􏰀Von allen Stimuli werden nur die selektiert, die zum Aufbau der k.K. nötig und hilfreich sind => Bildung einer vorläufigen Karte

  • 􏰀Vorläufige k.K. führt zur Reaktion der Ratte

  
  

• Buch von Skinner: theoretische Analyse des sprachlichen Verhaltens aus der naturwissenschaftlichen Sichtweise der Verhaltensanalyse.

• prachliches Verhalten, so Skinner (1957), unterliegt denselben Gesetzmäßigkeiten wie anderes Verhalten auch. Sprachliches Verhalten zeichnet sich dadurch aus, dass es nicht durch die physikalische Umwelt direkt, sondern nur indirekt durch das Verhalten anderer Menschen verstärktwird.

  -> Eines der bedeutensten Werke des behaviorismus

• ursprüngliche Grundgedanke war dabei, für die natürliche Sprache eine mathematische Beschreibungsform zu finden.

• Die Chomsky-Hierarchie teilt formale Grammatiken in vier verschiedene Klassen ein, die sich in der Einschränkung der Produktionsregeln der verschiedenen Typen unterscheiden. Hierbei schränkt Typ-0 die Sprache überhaupt nicht ein, während Typ-3 die Grammatik sehr stark einschränkt.

+Erlaubt spezifische Vorhersagen

+Anwendbar auf viele versch. Informationstypen (visuell, räumlich,taktil, auditiv)

+Möglichkeit zur Simulation durch Computer und Modellierung durch mathematische Beschreibung

-Ignorant gegnüber sozialen und kulturellen Einflüssen und Bedürnissen

-Interaktionistsiches Geschehen zwischen Kognition, Emotion und Motivation wird unzureichend abgebildet

-Fragliche Übertragung der biologischen Prinzipien in Informationstheoretische Annahmen

Gedächtnis ist die Fähigkeit von Lebewesen, Informationen aufzunehmen (enkodieren), zu ehalten (speichern) und abzurufen (reproduzieren)

• Wiedererkennen (recognition):

  Eine Liste wird gelernt, anschließend müssen Probanden einzelne Elemente (Items) der Liste beurteilen, ob sie in der Liste enthalten waren oder nicht

• Freie Wiedergabe (free recall):

  nach der Lernphase versucht der Proband so viele Items wie möglich in beliebiger Reihenfolge wiederzugeben

• Wiedergabe in vorgegebener Reihenfolge (serial recall):

  Wiedergabe einer gelernten Liste in festgelegter Reihenfolge

• Wiedergabe mit Hinweisreizen (cued recall):

  Es werden Hinweisreize gegeben, die den probanden helfen sollen, die Elemente der Liste wieder zu erinnern

• Gezielte Wiedergabe (probed recall):

  es wid durch einen Indikator (probe) angezeigt, welches Item der Liste wieder gegeben werden soll

• Tagebuch

• Bibliothek

• Eimer mit Löchern, der mit Wasser gefüllt ist

• experimentelle Erforschung des Gedächtnisses: Unsinnige Silben

  • Er war Versuchsleiter und Versuchsperson in einer Person

  • Ebbinghaus experimentierte mit einer Fülle sinnloser Silben wie "WUX", "CAZ" und "BIJ".

  • Er notierte penibel, wie viele er davon behielt. Dabei berücksichtigte er die Anzahl von Wiederholungen ebenso wie den Einfluss der Zeit.

  • Es stellte sich heraus, dass Ebbinghaus nach einmaligem Lernen nie mehr als sieben Silben wiedergeben konnte. Und diese vergaß er bereits Sekunden später

  • Ebbinghaus hatte zum ersten Mal das Kurzzeitgedächtnis getestet.

Kurven des Lernens- und vergessens:

• Die Vergessenskurve zeigt auf, dass man nach 20 Minuten nur noch 60 % eines aufgenommenen Textes abrufen kann.

• Nach 60 Minuten steigt die Vergessenskurve an, sodass die Abrufmenge bei 45 % liegt und nach 24 Stunden bei 34 %.

• Nach 6 Tagen kommt die Vergessenskurve auf 23 %. Konstant bleiben nur 15 % der erlernten Texte gespeichert. Um seine Gedächtnisleistung als Grundlage für die Vergessenskurve zu messen, lernte Prof.

• Ebbinghaus inhaltslose Sätze auswendig. Er prägte sie sich so lange ein, bis er sie korrekt wiedergeben konnte. Zu unterschiedlichen Zeiten wurde festgehalten, welchen Inhalt Prof. Ebbinghaus wiedergeben konnte. 

• Der Verlust von Erlerntem und somit der Verlauf der Vergessenskurve hängt von der Zusammensetzung des zu lernenden Stoffes zusammen.

• Gängige Wortzusammensetzungen haften besser im Gedächtnisals zufällig zusammengesetzte Silben. Kritiker von Ebbinghaus warfen ihm vor, dass als Grundlage für die von ihm aufgestellte Vergessenskurve nur zufällig zusammengesetzte Silben verwendet wurden.

• entwickelte vor der kognitiven Wende eines der ersten Gedächtnismodelle

• Das Gedächtnis sei zwar nicht in der Lage, die Erinnerung aller Details eines Erlebnisses zu bewerkstelligen, könne aber das Wesentliche der Situation rekonstruieren und eine kodierende Zusammenfassung des Erlebnisses in Form eines Schemas speichern (Schematheorie).

• erzählte seinen Probanden Kurzgeschichten und ließ sie nach unterschiedlich langen Zeiträumen von ihnen rekonstruieren.

  • Die mit zunehmender verstrichener Zeit infolge des Vergessens spezifischer Inhalte immer kürzer ausfallenden Berichte wurden von den Versuchspersonen ausgeschmückt.

  • Die dazu verwendeten Informationen teilte Bartlett in sechs Gruppen ein:

    • in die erste Kategorie (omissions) fallen Auslassungen spezifischer bzw. als unpassend empfundener Fakten

    • die zweite Gruppe (rationalizations) die Hinzufügung für sinnvoll erachteter Inhalte umfaßt.

    • Die dritte Kategorie (dominant theme) beinhaltet die Einfügung subjektiv bedeutsamer Themen

    • die vierte Gruppe (transformation of information) die Ersetzung wenig bekannter Wörter durch bekanntere bezeichnet.

    • Gruppe 5 (transformation of sequence) beinhaltet eine Veränderung der Reihenfolge von Inhalten.

    • die sechste Kategorie (subject attitude) aus, daß die Einstellung einer Versuchsperson zum reproduzierenden Thema einen Einfluß auf die Güte der erbrachten Reproduktionsleistung hat.

• Engramm ist eine allgemeine Bezeichnung für eine physiologische Spur, die eine Reizeinwirkung als dauernde strukturelle Änderung im Gehirn hinterlässt. Die Gesamtheit aller Engramme – es sind Milliarden – ergibt das Gedächtnis.

  -> neuronale Repräsentation eines Gedächtnisinhalts

• unternahm umfangreiche, jedoch erfolglose Forschungen, um Engramme im Gehirn zu lokalisieren. Er suchte jedoch nur im Cortex (Großhirnrinde) des Gehirns.

• Versuch:

  • 60 normale Ratten und 127 Ratten mit Gehirnoperation wurden untersucht

  • Wie viele errors beim erlernen des Labyrinths?

    • Ergebnis:

      Fehleranzahl steigt erst nach massivem Eingriff und Entfernung von Hirnsubstanz

      => spricht gegen Engrammidee und verteilte Abspeicherung

Scoville-Milner-Syndrom, globale Amnesie nach operativen Eingriffen im Bereich der Hirnrinde mit Läsion der Corpora amygdaloidea (Amygdala) bzw. des Hippocampus.

Fall HM:

• HM litt unter Epilepsie seitdem er klein war und Zustand verschlimmerte sich

• Scoville hatte schon bei anderen Patienten den Hippocampi bileteral entnommen, aber das Vorgehen war „experimentell“.

• Tatsächlich wurden die epileptischen Anfälle nach dem Eingriff seltener, aber HM litt fortan unter einer anterograden Amnesie

• Das bedeutet: Er konnte keine neuen Erinnerungen mehr abspeichern.

• Gedächtnistheorien betrachten zum einen Zeitverläufe, zum anderen Prozesse => Systemtheorie und Prozesstheorien

Systemtheorie:

• Speichermodelle: Kurzzeit & Langzeitspeicher

  • Zeit vom Lernen zum Abruf als alleiniges Kriterium für den Aufenthaltsort eines gelernten Inhalts

  Prozesstheorien:

• Elaboration von Information, je mehr desto besser Zeit vom Lernen zum Abruf nicht mehr als wichtigstes Kriterium für den Aufenthaltsort eines gelernten Inhalts

Zeitverläufe und Prozesse

• Systeme sind von der Umwelt abgrenzbare, strukturierte Ganzheiten, deren Elemente in Wechselwirkungen miteinander stehen.

• Systemtheorien untersuchen den Aufbau von Systemen, ihre Dynamik und ihr Verhalten im Zeitablauf, wobei zunehmend dem Konzept der Selbstorganisationeine zentrale Rolle zukommt.

• Es werden verschiedene Systemebenen unterschieden, die ihrerseits in Wechselwirkung miteinander stehen (z.B. Zellsystem, psychisches System, Familiensystem, Rechtssystem).

• Transformation von einem Speicher in den anderen

• die 3 Speicher:

  • Kurzzeitgedächtnis

  • Sensorisches Register/Sensorisches Gedächtnis

  • Langzeitgedächtnis

  
  

• neue Informationen, die über die Sinnesorgane aufgenommen werden, durchlaufen das Sensorische Register

• speichert ankommende Informationen im Sinne eines ersten Abbildes

• sensorische Information wird bildgenau während einer sehr kurzen Zeitspanne gespeicher, dann aber durch neue Information überschrieben

• Es muss äußerst schnell sehr viele Informationen bewältigen

• Speicherung folgt aufmerksamkeitsunabhängig-> keine bewusste Wahrnehmung

• unbegrenze Kapazität

• Informationen gehen teilweise über ins KZG

• Einheitliches LZG?

  • Welches Format der Repräsentationen?

  • Motorisches Wissen (Eislaufen) vs. semantisches Wissen (aktuelle Regierung)

• Einheitliches KZG?

  • Telefonnummern vs. Memory spielen

• Unterscheidung KZG - LZG?

  • Format? Inhalt? Zugang?

• Muss Information durch das KZG ins LZG?

  • Notwendigkeit?

• Die Theorie der Verarbeitungstiefe (level of processing theory) ist eine kognitive Theorie des Lernens, die allgemeine Erklärungen für die Integration von Informationen in das vorhandene Wissen zu finden, wobei man unter Verarbeitungstiefe das Ausmaß der kognitiven Aktivitäten versteht, die eine Lernende bzw. ein Lernender darauf verwendet, eine dargebotene Information zu erlernen.

• Dabei können die für das Lernen erforderlichen Wiederholungen (innere Wiederholungen oder Mehrfachkontakte) reduziert werden, wenn der Lernende sinnvolle gedankliche Beziehungen zwischen und mit den aufgenommenen Informationen herstellen kann, da dies eine Einordnung der Informationen in das bestehende Wissen erleichtert.

• Dadurch werden mehr kognitive Operationen durchgeführt, was die Gedächtnisleistung verbessert.

• Die Verarbeitungstiefe ist z. B. gering, wenn die Informationen nur auf der sensorischen Ebene verarbeitet werden, während mit gedanklicher Entschlüsselung der Informationen die Verarbeitungstiefe zunimmt.

Ergebnis:

Tiefe der Verabeitung bestimmt Wiedererkennungsleistung

Neuropsychologische Daten legen Unterscheidung in versch. Gedächtnissysteme nahe:

• episodisches

• deklaratives

• autobiographisches

• prozedurales sowie Kurzzeit- und Lagnzeitgedächtnis

+ Evidenz für die Unterscheidung von KZG und LZG kommen aus Patientendaten und seriellen Positionskurven

• Patienten mit frontalen Läsionen => Beeinträchtigungen im KZG aber intaktes LZG

• Patient HM: intaktes KZG aber keine Weitergabe der Information in das LZG, intaktes prozedurales7implizites Gedächtnis

• oppelte Dissoziation: zwei Patienten (oder Patientengruppen), die verschiedene Hirnschäden (Läsionen) davongetragen haben und genau entgegengesetzte Krankheitsbilder zeigen.

  Während der eine Patient Beeinträchtigungen bei einer Aufgabe A zeigt, aber Aufgabe B problemlos bewältigen kann, zeigt der andere Patient Beeinträchtigungen bei der Aufgabe B, kann aber Aufgabe A problemlos bewältigen. Dies beweist, dass die beiden Aufgaben von zwei voneinander unabhängig funktionierenden Prozessen verarbeitet werden müssen und die in unterschiedlichen Hirnarealen lokalisiert sind. Über die Lokalisation der Läsionen können Rückschlüsse auf den Ort der Verarbeitung geschlossen werden.

• serielle Positionskurven: Lässt man eine Liste von Wörtern, die deutlich länger ist als die Nachsprechspanne nach einmaliger Darbietung, frei erinnern und stellt die Behaltensleistung für die einzelnen Listenwörter nach der Abfolge ihrer Darbietung beim Lernen dar, so erhält man die seriale Positionskurve. Es zeigt sich, dass die zuerst (Primacy-Effekt) und die zuletzt dargebotenen Wörter (Recency-Effekt) besser behalten werden als die in der Listenmitte dargebotenen Wörter.

• primacy effekt:

  • Man erinnert sich an die ersten Wörter am besten- Abruf auf LZG

• recency effekt:

  • Man erinnert sich an die letzten Wörter am besten- Abruf auf KZG

-Evidenz gegen eine Unterscheidung von KZG und LZG kommen der Existenz eines Langzeitrecency Effekt und allen Daten, die Distinktivität als Alternativerklärung nicht sicher ausschließen können

• Distinktivität ( unterscheidend )

  • Repräsentationen vergangener Ereignisse auf mentaler Zeitachse - Distinktivität nimmt ab mit zeitlicher Distanz zur Gegenwart

    • SIMPLE ( Brown, 2007)

      • Gedächtnisinhalte sind getrennt basierend auf dem ZP ihres Lernen in der Zeit/Kontext/Raum

      • Gedächtnisabruf ist ein Diskriminationsproblem

      • Verwirrung (d.h Probleme bei der Identifikation) ist abhängig vom Verhältnis :

        • (zeitlicher Abstand)/ (Zeitpunkt des Abruf s)^c

        • c = Konstante

      • Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Abrufs: 1/ Summe alternativer Erinnerungen

• Langzeitrecencyeffekt:

  • An aktuellere Dinge kann man sicher besser erinnern, als an weiter zurückliegende- jedoch kein permanenter Aufenthalt im KZG möglich

1. Getrennte Systeme

   • unterschiedliche Hirnanatomie

   • getrennte Repräsentation

   • Unabhängigkeit

2. Unterschiedliche Inhalte

   • z.B verbal vs visuell; generell vs. spezifisch

3. Unterschiedliche Prozesse

   • intentionaler vs. unintentionaler Zugriff