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Professur fürAllgemeine PsychologieVorlesung im WS 2013/14Lernen und GedächtnisKognitive Gedächtnispsychologie:Das MehrspeichermodellProf. Dr. Thomas Goschke1

Übersicht Informationsverarbeitungsansatz und Speichermetapher Das Mehrspeichermodell von Atkinson & Shiffrin Sensorische Speicher Kurzzeitgedächtnis Probleme des Mehrspeichermodells2

Kognitive Wende undInformationsverarbeitungsparadigma Kognition Informationsverarbeitung (Enkodierung, Speicherung,Transformation, Abruf von Information)Menschen reagieren nicht direkt auf Reize, sondern Reize werdenmental repräsentiert und im Lichte von Vorwissen interpretiertFunktionale Dekomposition: Zerlegung kognitiver Leistungen inVerarbeitungsstufen und SubsystemeGedächtnisEnkodierung5SpeicherungAbruf

Informationsverarbeitungsansatz:Teilprozesse des Gedächtnisses „Computermetapher“ 6Kognition Software („Programme“ und „Algorithmen“)Gehirn Hardware (Physikalische „Implementierung)Zentrale Begriffe Lernen Enkodierung von Information Gedächtnis Speicherung von Information Wissen Repräsentation von Information Erinnern Abruf gespeicherter InformationMethode Experimentelle Analyse von Gedächtnisleistungen unter kontrolliertenBedingungen Rückschluss von Verhaltensdaten (z.B. Reaktionszeiten, Fehler) aufnicht direkt beobachtbare Speicher- und Abrufprozesse

Metaphern des Gedächtnisses Wachstafel (Platon; Aristoteles) Vogelhaus (Platon) Haus (James, 1890) Grammophon (Pear, 1922) Wörterbuch (Loftus, 1977) Bibliothek (Broadbent, 1971) Zimmer in einem Haus (Freud, 1924) Tonband Datenbank Computerspeicher8nach Roediger, 1980

Aspekte der Speichermetapher Gedächtnisinhalte werden an bestimmten Orten imGehirn gespeichert.?Gespeicherte Gedächtnisinhalte „lagern“ passiv imSpeicher, bis sie wieder abgerufen werden?Erinnern besteht im Transfer gespeicherter Inhalte voneinem Speicher (Langzeitgedächtnis) in einen anderenSpeicher (Kurzzeit- oder Arbeitsgedächtnis)?Alle drei Annahmen sind problematisch und zu revidierenDas Gedächtnis ist kein passiver Speicher, sondern eindynamischer Prozess9

Einteilung von Gedächtnisformen anhand der Dauer 12William James (1890): Primäres Gedächtnis: aktueller Bewusstseinsinhalt Sekundäres Gedächtnis: langfristige Speicherung vonInformationen, die unbewusst bleiben, bis sie abgerufen werdenMüller & Pilzecker (1900) Reizwahrnehmung löst neuronales Erregungsmuster aus Langzeitige Speicherung beruht auf strukturellen Veränderungenim Gehirn, die als Folge der neuronalen Erregung stattfinden(Konsolidierung)Donald O. Hebb (1949) Kurzzeitige Aufrechterhaltung von Information in Form„kreisender“ neuronaler Aktivität Langzeitige Speicherung Bildung neuer / Stärkung bestehenderneuronaler Verbindungen

Das Mehrspeichermodell von Atkinson & Shiffrin tion)Reizinformation13SensorischeSpeicher(visuell /auditorisch /haptisch)Zerfall dächtnisSpeicherungAbrufInterferenz &Ersetzung durchneu sch /Semantisch /Prozedural)Interferenz /fehlendeAbrufhinweise /Spurenzerfall (?)

Mehrspeichermodell:Grundlegende Annahmen Speicher mit unterschiedlicher Haltedauer Ultrakurzzeitgedächtnis (sensorische Speicher)- Bruchteile einer Sekunde (visuelle Reize) bis etwas mehr als eineSekunde (akustische Reize) Kurzzeitgedächtnis (KZG)- Aufrechterhaltung einer begrenzten Informationsmenge durch aktiveWiederholung (inneres Sprechen; visuelle Vorstellungen) Langzeitgedächtnis (LZG)- Dauerhafte Speicherung einer großen Menge von Informationen, dieunbewusst bleibt, bis sie wieder abgerufen wird 15Kontrollprozesse Operationen mit KZG-Inhalten (z.B. aktives Wiederholen) Je häufiger Information im KZG wiederholt wird („Rehearsal“), umsohöher ist Wahrscheinlichkeit, dass sie im LZG gespeichert wird

Sensorische Speicher(Ultrakurzzeitgedächtnis)16

Das Mehrspeichermodell:Sensorische ssysteme(visuell /auditorisch /haptisch)WeitereVerarbeitungWieviel Information kann in einemMoment erfasst werden?Wie lange wird die Informationerinnert, wenn der Reizinput sofortdanach ausgelöscht wird?Segner (1740): untersuchte visuelles Nachbild - ca.100 ms17

Sensorische Speicher:Das Experiment von Sperling (1960)1. Buchstaben werden sehrkurzzeitig dargebotenQ C F TS K G OW R J B20

Sensorische Speicher:Das Experiment von Sperling (1960)2. Leerer Bildschirm21

Sensorische Speicher:Das Experiment von Sperling (1960)3. Vp können nur etwa 4-5 Buchstaben berichtenC, R, G, .22War die Zeit zu kurz,um alle Buchstabenwahrzunehmen?

Sensorische Speicher:Das Experiment von Sperling (1960)1. Buchstaben werdenfür 1/20 Sekunde dargebotenQ C F TS K G OW R J B25

Sensorische Speicher:Das Experiment von Sperling (1960)2. Leerer Bildschirm fürunterschiedlich lange Zeit(bis 1 Sek.)26

Sensorische Speicher:Das Experiment von Sperling (1960)3. Tonhöhe signalisiert diezu berichtende ZeileHOCHMITTELTIEF27 Teilbericht(partialreport)

Sensorische Speicher:Das Experiment von Sperling (1960)Teilbericht (partial report)28KZRMHochQBTVMittelSGNGTief

Sensorische Speicher:Das Experiment von Sperling (1960)Vp können etwas mehr als3 Buchstaben pro Zeile berichtenS, K, G, .29Da die Vp vor derReizdarbietung nichtwusste, welche Reihesie berichten sollte,müssen fast alleBuchstaben für kurzeZeit repräsentiertgewesen sein

Sensorische Speicher:Das Experiment von Sperling (1960)3,5Anzahl erinnerter Buchstaben3Anzahl erinnerter Buchstabenpro Zeile beim Teilbericht2,521,5Mittlere Anzahlerinnerter Buchstabenpro Zeile ung des Cues in msec1,1

Das Mehrspeichermodell:Sensorische Speicher: visuell /auditorisch /haptisch)AufmerksamkeitKurzzeitgedächtnisZerfall Kurzzeitige Aufrechterhaltung sensorischer Information inmodalitätsspezifischem Kode 35Visuell: Ikonisches GedächtnisAkustisch: Echo-GedächtnisGroße KapazitätGeringe Haltedauer: schneller Zerfall nicht beachteterInformationTransfer sensorischer Information ins Kurzzeitgedächtnisbenötigt Aufmerksamkeit

Das MehrspeichermodellKurzzeitgedächtnis36

KurzzeitgedächtnisBeispiele37 Telefonnummer „im Kopf“ behalten Kopfrechnen Einen sehr langen komplizierten Satz verstehen

KurzzeitgedächtnisKapazität: Messung der Gedächtnisspanne7654 Liste von zufälligen Zahlen93843 Sofortige Reproduktion in richtigerReihenfolge921212Bestimmung der maximalen Anzahlvon Items, die korrekt erinnertwerden können84631697 George Miller (1956): "magischeZahl 7, plus oder minus 538

Kurzzeitgedächtnis:ChunkingSASAT 39TRT LA RDZ DFRTLARDZDFChunking Gruppierung von Elementen zu vertrauten, bereitsgespeicherten EinheitenWie viel Information aufrecht erhalten werden kann, hängt vomim LZG gespeichertem Wissen abKurzzeitgedächtnis ist nicht unabhängig vom LZG!

Kurzzeitgedächtnis:Dauer Wie lange wird Information im KZG aufrecht erhalten? Merken Sie sich folgende Telefonnummer:Nummer?8 Wie5 lautete7 9die 16 340

Kurzzeitgedächtnis:RehearsalInhalte im KZG können durch inneresSprechen (Rehearsal) aktiv aufrechterhalten werdenReizinformation41SensorischeSpeicher(visuell /auditorisch boration)AufmerksamkeitKurzzeitGedächtnis

Kurzzeitgedächtnis:Unterbindung des RehearsalsMerken Sie sich folgende Telefonnummer6 2 8 50 9 4Zählen Sie in 3er-Schritten rückwärts von1324Wie lautete die Nummer? Ohne Rehearsal “zerfällt” der Inhalt desKurzzeitgedächtnisses sehr schnell42

Kurzzeitgedächtnis:Vergessenskurve in der Brown-Peterson-AufgabeBrown (1958); Peterson & Peterson(1959)1. Präsentation von dreiKonsonanten (z.B. CFK) und einerZahl (z.B. 231)2. Vpn zählen für unterschiedlicheZeit in Dreierschritten lautrückwärts Unterbindung desRehearsal3. Reproduktion des Trigramms44 Ohne Rehearsal wird Trigramm bereits nach wenigen Sek.nicht mehr erinnert Wurde zunächst als Beleg für passiven Zerfall betrachtet

Kurzzeitgedächtnis:Vergessenskurven in der Brown-Peterson-Aufgabe45Abb. Aus Quinlan & Dyson (2009). Cognitive Psychology. Pearson Education.

Kurzzeitgedächtnis:Zerfall oder Interferenz? 47Spiegelt Vergessen tatsächlich passiven Zerfall aus dem KZG,oder liegt die Ursache in Interferenz mit neuer Information?

Kurzzeitgedächtnis:Evidenz für Interferenz Kein Vergessen im erstenVersuchsdurchgangVergessen nimmt über dieVersuchsdurchgänge hinweg zuErgebnis: Zuvor gelernteInformation stört Behaltenneuer Information (proaktiveInterferenz) Vergessen im Brown-PetersonParadigma spiegelt nichtpassiven Zerfall, sondernInterferenz durch bereits imLZG gespeicherteInformationen49Keppel & Underwood (1962)

Kurzzeitgedächtnis:Proaktive Interferenz 51Reproduktion beruht auf einer Suche durch das GedächtnisAktuell zu behaltende Items werden mit früher gelernten Itemsverwechselt (Interferenz)Vorhersage: Interferenz sollte abnehmen, wenn alte und neueItems leicht zu unterscheiden sind

Kurzzeitgedächtnis:Aufhebung der proaktiven Interferenz (Wickens, 1972) In ersten 3 Lerndurchgängenmussten sich Vpn FrüchtemerkenIm 4. Durchgang entwedergleiche oder andereKategorie% Korrekte eFrüchte60402001234Lerndurchgänge53 Je unähnlicher die neue Kategorie, umso größereVerbesserung der Gedächtnisleistung

Proaktive vs. retroaktive Interferenz Proaktive Interferenz Retroaktive Interferenz 54Lernen neuer Items wird durch zuvor gelerntes MaterialbeeinträchtigtLernen neuer Items beeinträchtigt den Abruf von zuvorgelerntem Material

Kurzzeitgedächtnis:Zusammenfassung Funktion: aktive Aufrechterhaltung von InformationKapazität: beschränkt (7 /- 2 Chunks; nach neueren Theorienevtl. noch geringer)Dauer: kurz (Sekunden), wenn kein Rehearsal möglichVergessen: aufgrund von Interferenz mit gespeicherter oderneuer Information (evtl. auch edächtnis

Sind Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis separate Systeme?Funktionale Dissoziationen56

Funktionale DissoziationenEinfache DissoziationUV 1EffektKeinUV 1EffektKZGLZGEinfache DissoziationKeinUV 2 EffektUV 2Doppeldissoziation59EffektKZGLZG

Dissoziationen zwischen KZG und LZGFreie Reproduktion und seriale Positionskurve1. Liste von n Worten oder Zahlen einprägen (n Gedächtnisspanne)2. Freie Reproduktion3. Darstellung der Reproduktionswahrscheinlichkeit als Funktion der Position inder LernlisteLernen60Reproduktion1. Apfel% korrekt2. Tisch% korrekt3. Zebra% korrekt4. Kanne% korrekt5. Blume% korrekt6. Fenster% korrekt7. Apparat% korrekt8. Buch% korrekt9. Urlaub% korrektusw.usw.

Seriale PositionskurveRehearsalhäufigkeit (LZG)Items noch im KZGRecency effectPrimacy EffectList Length 20List Length 30List Length 40Percentage Recall100806040200481216202428323640Serial Position61Murdock, 1962

Seriale Positionskurve:Primacy-Effekt und RehearsalProbanden sollten Items laut wiederholen („overt rehearsal“)Items am Anfang der Liste wurden häufiger wiederholtLernlisteRehearsal1. ApfelApfel-Apfel-Apfel-Apfel2. BaumBaum-Apfel-Baum-Apfel3. TascheTasche-Baum-Apfel4. DurstDurst-Apfel-Baum-Durst5. KindKind-Baum-Durst-Apfel6. FernwehFernweh-Baum-Fernweh-Kind7. BuchBuch-Kind-Fernweh-Baum 20. TelefonTelefon-ALkohol63Rundus, 1971

Seriale Positionskurve:Primacy-Effekt und Rehearsal1480121060840642020Total rehearsals per itemKorrelation zwischenReproduktionswahrscheinlichkeit und Anzahlvon Wiederholungen ist aufAnfang und Mittelteil derPositionskurve beschränktPercentage Recall 16100048121620Serial Position64Rundus (1971)

Dissoziationen zwischen KZG und LZGGibt es Faktoren, die den Rezenzeffekt ( KZG)beeinflussen, nicht aber die übrige Positionskurve ( LZG)? und umgekehrt?65

Dissoziation von KZG und LZG:Effekte von Ablenkung und Präsentationsrate30-sekündige Ablenkung eliminiertden Rezenzeffekt, aber hat keinenEffekt auf andere Teile der ListePräsentationsrate beeinflusst frühenund mittleren Teil derPositionskurve, nicht aber denRezenzeffekt68Glanzer & Cunitz (1966)

Dissoziation von KZG und LZG:Länge der LernlisteLänge der Lernlistebeeinflusst frühenund mittleren Teilder Positionskurve,nicht aber denRezenzeffekt70

Dissoziation von KZG und LZG:Zusammenfassung Der Rezenzeffekt und der Anfang/mittlere Abschnitt derPositionskurve werden selektiv durch verschiedeneVariablen beeinflusstVariablen, die Anfang und Mitte der Positionskurvebeeinflussen Präsentationsrate, Listenlänge, Bedeutungshaltigkeit desMaterials, Alter, IntelligenzVariablen, die Rezenzeffekt beeinflussen- Ablenkungsaufgabe zwischen Lernen und Test71

Dissoziation zwischen KZG und LZGHirnschädigungenKorsakoffsche Krankheit72 Folge von Vitamin-B-Mangel durch chronischenAlkoholmissbrauch (Zerstörungen im medialen Thalamus undden Mammilarkörpern des Hypothalamus) Beeinträchtigung der Fähigkeit, sich neue Dinge zu merken(anterograde Amnesie) Schlechte Erinnerung an Ereignisse aus der Vergangenheit(retrograde Amnesie) Aber: normale Gedächtnisspanne!

Dissoziation zwischen KZG und LZG:HirnschädigungenAmnestiker & Kontroll-Vpn:normaler Rezenzeffekt beisofortiger Reproduktion intaktes KZG)Amnestiker & Kontrollvpn:Reduzierter Rezenzeffektbei verzögerterReproduktionAmnestiker: schlechteReproduktion früher undmittlerer Items( beeinträchtigtes LZG)73Baddeley & Warrington, 1970

Dissoziation zwischen KZG und LZG:Hirnschädigungen 74Patient K.F. (Shallice und Warrington,1970) Relativ intaktes Langzeitgedächtnis Aber: Gedächtnisspanne von nur 1 oder 2 Items! Kein Rezenzeffekt!

Schlussfolgerung und offene Fragen Funktionale Dissoziationen wurden als Beleg für einseparates Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis interpretiertAber: zunehmend wurden auch Probleme des MehrSpeicher-Modells deutlich nächste ll renzerfallSpeicherungAbrufLangzeitgedächtnis

Speicher, bis sie wieder abgerufen werden . Liste von zufälligen Zahlen . 20. Telefon Telefon-ALkohol Rundus, 1971 Probanden sollten Items laut wiederholen („overt rehearsal“) Items am Anfang der List