Gedächtnis - Christian-Albrechts

Werbung
Lernen und Gedächtnis
Vorlesung
Christian Kaernbach
Teil 2: Gedächtnis
Ebbinghaus
• Ebbinghaus, H. (1885). Leipzig: Duncker & Humblot.
Über das Gedächtnis.
Untersuchungen zur experimentellen Psychologie.
• Erlernen von Listen (meist) sinnloser Silben (KVK)
bis zu einem gewissen Kriterium
(1x fehlerfreie freie Reproduktion in richtiger Reihenfolge)
• Test zu späterem Zeitpunkt:
„Ersparnismaß“ als Maß für Spurstärke
z.B.
Erstlernen: 36 Wiederholungen,
Zweitlernen 24 Wiederholungen,
Ersparnis 33%.
Ebbinghaus
• Ersparnis als Funktion der Retentionsdauer
20 Minuten bis 30 Tage
Ebbinghaus
x(t ) 
100  k
(log 10 t ) c  k
60
Ersparnis [%]
50
Woodworth &
Schlosberg (1954):
40
x(t )  d  a log t
30
20
10
Anderson (1983):
x(t )  x0t  
0
0
5
10
15
20
25
Retentionsintervall [Tage]
30
„Potenzgesetz“
• y = a  x  log(y) = log(a) +  · log(x)
• Ein potenzförmiger Zusammenhang wird in
doppeltlogarithmischer Darstellung linear.
log 10 (Ersparnis [%])
100
Anderson (1983):
x(t )  x0t  
10
10
100
1000
10000
log 10 (Retentionsintervall [Minuten])
100000
Potenzgesetz des Lernens
• Verbesserung der Produktionsrate beim Zigarrenrollen
als Funktion der Zahl der schon produzierten Zigarren
...und wo kommt das „Potenzgesetz“ her?
Memory is a mud trap
Über den Verlauf
des Vergessens
Christian Kaernbach
Universität Leipzig
Verteiltes versus massiertes Lernen
• Liste mit 12 Silben
• massiertes Lernen:
68 x wiederholt (nach 64 x war das Kriterium erreicht)
nach einem Tag 7 Wiederholungen nötig
• verteiltes Lernen:
an drei Tagen insgesamt 38 x wiederholt
nach einem weiteren Tag waren 6 Wiederholungen nötig
• Beim verteilten Lernen
ist der Lernaufwand geringer
und man behält besser
Die Jostschen Gesetze
• Sind zwei Spuren zu einem bestimmten Zeitpunkt (jetzt)
unter einer bestimmten Operationalisierung gleich stark
(aber verschieden alt),
– dann profitiert die ältere mehr von einer Wiederholung.
– dann wird zu einem späteren Zeitpunkt
die ältere stärker sein.
• Jost, A. (1897). Die Assoziationsfestigkeit in ihrer
Abhängigkeit von der Verteilung der Wiederholungen.
Zeitschrift für Psychologie und Physiologie der
Sinnesorgane, 14, 436-472.
Das Mehrkomponenten-Modell
Lebensdauer Kapazität
sensorische Register
Interferenz
Material
<1s
hoch
hoch
akategorial
10 s
72, 4
klein
kategorial
Tage, Jahre
hoch
klein
kategorial
Aufmerksamkeit
Kurzzeitgedächtnis
Einspeichern
Abruf
Langzeitgedächtnis
Atkinson & Shiffrin, 1968
„visuelles Kurzzeitgedächtnis“
George Sperling, 1960
P T Q B
D V M R
H Z L G
„visuelles Kurzzeitgedächtnis“
George Sperling, 1960
12
ISI
50 ms Inter
Stimulus
Intervall
# Bericht x Zeilen
P T Q B
D V M R
H Z L G
Vollbericht
10
Teilbericht
8
6
4
2
0
0
1
ISI [s]
2
„visuelles Kurzzeitgedächtnis“
George Sperling, 1960
12
ISI
50 ms Inter
Stimulus
Intervall
•
•
•
•
# Bericht x Zeilen
P T Q B
D V M R
H Z L G
Vollbericht
10
Teilbericht
8
Teilberichtsvorteil
6
4
2
0
0
1
ISI [s]
Ulric Neisser, 1967: Ikone (“icon”, “echo”)  Atkinson & Shiffrin 1968
George Sperling, 1960: VSTM, visual short-term memory !
Ralph Norman Haber, 1983: The impending demise of the icon.
Echogedächtnis: lange sensorische Speicher (Cowan) ähnlich zu KZG
2
Langer sensorischer Speicher
Lebensdauer:
periodisches Rauschen
KZG Peterson & Peterson
intern generiert
• Ikonischer Speicher: 0.2 s
• KZG: 5-10 s
– Brown (1958) / Peterson & Peterson (1959):
• Konsonantentrigramme, rückwärts zählen
Prozent korrekt
100
• Echogedächtnis: 5-10 s.
50
0
– Zykluslänge von periodischem Rauschen
0
5
10
15
Zykluslänge / Retentionsdauer [s]
Kapazität:
konstant
log(p(H|R))
– Miller (1956): The magical number seven plus or minus two.
– Cowan (2001): The magical number four in short-term memory.
-5
-10
-15
-20
-25
• Ikonischer Speicher: total (Averbach & Coriell, 1961)
• KZG (innerhalb der Kapazität): wenig
FPCSX
• Echogedächtnis: wenig.
Prozent richtig
A B C D E F A B C D E F A B
Interferenz:
randomisiert
0
• Ikonischer Speicher: angeblich „Retinabild wörtlich“
• KZG: wenige Items
• Echogedächtnis: wenige Items.
20
1
2
D
3
4
FKapazität
A B
5
100
50
Zufallsniveau
Hauptaufgabe
Störaufgabe
0
keine
visuelle auditive
Interferenz
6
Das Mehrkomponenten-Modell
Lebensdauer Kapazität
Interferenz
Material
sensorische Register
<1s
hoch
hoch
akategorial
Aufmerksamkeit
10 s
3
klein
akategorial
Kurzzeitgedächtnis
10 s
72, 4
klein
kategorial
Tage, Jahre
hoch
klein
kategorial
Einspeichern
Abruf
Langzeitgedächtnis
Atkinson & Shiffrin, 1968
Das Mehrkomponenten-Modell
Lebensdauer Kapazität
Interferenz
Material
sensorische Register
<1s
hoch
hoch
akategorial
Aufmerksamkeit
10 s
3
klein
akategorial
Kurzzeitgedächtnis
10 s
72, 4
klein
kategorial
Tage, Jahre
hoch
klein
kategorial
Einspeichern
Abruf
Langzeitgedächtnis
Atkinson & Shiffrin, 1968
Zwei Systeme?
60
Ersparnis [%]
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
Retentionsintervall [Tage]
• Ebbinghaus-Daten: Evidenz für 2 Systeme?
• Potenzfunktion, mud trap: evtl. doch ein System
Memorieren versus Elaboration
sensorische Register
• Aufenthaltsdauer von Information im KZG
bestimmt Wahrscheinlichkeit
für Übernahme ins LZG?
• Craik & Lockhart, 1972: Elaborationstiefe
Aufmerksamkeit
• Material: Listen von SPO-Sätzen
Kurzzeitgedächtnis
• Merkstrategien
Abruf
Langzeitgedächtnis
–
–
–
–
–
kurz betrachten
lange betrachten
wiederholt vorsagen
Vokale zählen
Satz ergänzen:
Elaboration
Einspeichern
– Der Arzt haßt den Anwalt
– ...
Arzt
Arzt
Patient
Anwalt
Anwalt
Kunstfehler
• Der Arzt haßt den Anwalt, weil...
der ihn wegen eines Kunstfehlers verklagt hat.
Je bedeutungshaltiger die Elaboration, desto besser die Retention.
Das Einspeichermodell
Shiffrin & Schneider, 1970
• KZG ist aktiviertes LZG
• LZG ist gegliedert nach Verarbeitungstiefe
–
–
–
–
sensorische Codes
...
...
semantische Codes
• Aktivierungsausbreitung
• Interferenz
Aktivierungsausbreitung im LZG
• Perlmutter & Anderson (unveröffentlicht):
...
Hund
- K atze
Zocker
- K arte
Knochen - F leisch
Knochen - F leisch
...
• RZ: 1.41 s
RZ: 1.53 s
120 ms Priming Effekt
Hund
Knochen
Katze
Fleisch
Zocker
Karte
Aktivierungsausbreitung im LZG
• Posner & Mitchell 1967: Buchstaben vergleichen
• simultaner
Vergleich
visuell
gleich
namensgleich
ungleich
AA
Aa
AX
507
556
Namensvergleich
454
visueller Vergleich
428
<
470

464
• sukzessiver Vergleich (0, 0.5, 1.0 1.5 s):
Der Unterschied
454
<
Es baut sich ein Unterschied
507
baut sich ab.
470
>
464
auf.
Aktivierungsausbreitung im Modell
• Klassisches Netzwerkmodell
Hund
Knochen
Katze
Zocker
Fleisch
• parallel distributed processing, PDP,
neuronale Netzwerke
Karte
Interferenz
Kapazität
Chemieprofessor zum Studenten, den er immer falsch anredet:
Interferenz: multiple Assoziationen
• Experimentalgruppe:
– Liste A:
Hund - 82
Tisch - 78
...
– Liste B:
Hund - 43
Tisch - 91
...
• Kontrollgruppe:
– Liste A:
Hund - 82
Tisch - 78
...
– Liste B:
Licht - 43
Glas - 91
...
• Behaltensleistung: Die Experimentalgruppe
– braucht länger, um Liste B zu erlernen, und
– behält Liste A weniger gut als die Kontrollgruppe.
Interferenz: multiple Assoziationen
• Erlernen von Satzlisten (Person/Ort)
mit Einzel- oder Doppelbezügen:
–
–
–
–
–
Der Arzt ist in der Bank.
Der Feuerwehrmann ist im Park.
Der Rechtsanwalt ist in der Kirche.
Der Rechtsanwalt ist im Park.
....
• Reaktionszeit:
(Wiedererkennung)
• Fächereffekt:
P1 O1: 1.11 s
P2 O1: 1.17 s
(P1 O1)
(P1 O2)
(P2 O1)
(P2 O2)
P1 O2: 1.17 s
P2 O2: 1.22 s
Anstieg der RZ mit Zahl der Assoziationen
Interferenz: multiple Assoziationen
• Fächereffekt (u.ä.):
Aktivierungsausbreitung
mit begrenzter „Aktivierungskapazität“
der stimulierten Knoten
Bank
Arzt
Kirche
Arzt
Kirche
Park
Interferenz mit
vorexperimentellem Wissen
• Lewis und Anderson (1976):
– Listen erfundener „Fakten“ über bekannte Personen:
• Napoleon stammte aus Indien.
• ... (im Experiment „wahr“)
• gelernte „wahre“ Aussagen
• echt wahre Aussagen
• falsche Aussagen
2.2
Reaktionszeit [s]
– 0,...,4 Aussagen pro Person
– Wiedererkennung:
2.4
2
1.8
falsch
gelernt
wahr
1.6
1.4
1.2
0
1
2
3
Zahl der fiktiven Fakten
4
Interferenz ?
Chemieprofessor zum Studenten, den er immer falsch anredet:
Interferenz und Redundanz
• Bradshaw und Anderson (1982):
– ein Faktum (Zielfaktum) über bekannte Person
• Abruf
sofort
92 %
• Newton wurde als Kind emotional instabil.
– Zielfaktum plus zwei irrelevante Fakten
• Locke war als Student in Westminster unglücklich.
• Locke erachtete Obst für Kinder als ungesund.
• Locke litt lange unter Rückenschmerzen.
– Zielfaktum plus zwei relevante Fakten
Newton
80 %
nach
1 Woche
62 %
Kind
45 %
Obst
Locke
Student
Rücken
94 %
• Mozart machte eine lange Reise von München nach Paris.
Mozart
• Mozart war vom Musikleben in Paris fasziniert.
• Mozart entzog sich romantischen Verstrickungen in München.
73 %
Paris
Reise
München
Das Arbeitsgedächtnis
• Allan Baddeley (1986):
– Ableitung von Subsystemen des
Arbeitsgedächtnis aus dual task Aufgaben
zentrale Exekutive
räumlichvisueller
Notizblock
artikulatorische
Schleife
• z.B. Hauptaufgabe: auditive Information erinnern
• auditive/visuelle Störaufgabe im Retentionsintervall
Die zentrale Exekutive
• Baddeley: „Ein vages Konzept zur Aufnahme
ungeklärter Prozesse im Arbeitsgedächtnis“
• Forschung zur Aufmerksamkeit wird oft als
Forschung zur zentralen Exekutive aufgefaßt.
Die Kapazität der
artikulatorischen Schleife
• alternatives Maß der Kapazität:
– nicht Items, sondern Dauer (1.5 Sekunden)
• Wortlängeneffekte (z. B. Listen von Ländernamen)
• Abhängigkeit von der Lesegeschwindigkeit
• Chinesische Kinder können sich mehr Ziffern
merken als walisische Kinder
• Silbenzahl in 1.5 Sekunden?
Arbeitsgedächtnis und KZG
• AG = KZG plus „Operationen“
–
–
–
–
merke 2
addiere 4
teile durch 3
addiere 5...
• KZG nicht obligatorische Durchgangsstation zum LZG
• KZG keine Strukturkomponente, kein Hirnareal,
sondern aktiviertes LZG
• AG involviert frontalen Kortex
(„zentrale Exekutive“, Aufmerksamkeitssteuerung)
Das Gedächtnismodell von Cowan
kurze sensorische Speicher
= Anfangsphase des
KZG-Prozesses
Langzeitgedächtnis
• sensorische Areale
• ...
Aufmerk• ...
samkeit
• ...
• semantische Areale
KZG-Prozeß
Cowan (1988, 1995)
zentrale
Exekutive =
Aufmerksamkeitssteuerung
Ähnlichkeiten und Unterschiede
der Speicherung
akategorialer und kategorialer Information
• Definition: Was unterscheidet
akategoriale von kategorialer Information?
– kategoriale Wahrnehmung (nächste Folie)
• Ähnlichkeiten:
– Lebensdauer, Kapazität, und Interferenz
• Unterschied:
– Rehearsal (s.u.)
kategoriale Wahrnehmung
• Kennzeichen:
– Stimuluskontinua werden nicht kontinuierlich,
sondern in Kategorien eingeteilt wahrgenommen
• Kategoriegrenzen
• typische Kategorievertreter
– scharfe Übergänge an den Kategoriengrenzen
– Zunahme der Unterscheidungsfähigkeit an den
Kategoriengrenzen
John R. Anderson, Kognitive Psychologie, Kapitel 2, S. 56-58
kategoriale Wahrnehmung
• b - d - g Kontinuum: Änderung von Formant f2
kategoriale Wahrnehmung
• b - d - g Kontinuum: Identifizierung
kategoriale Wahrnehmung
• b - d - g Kontinuum: Diskrimination
– Triaden 2 same - 1 different, Abweichler finden
– 33% Zufallstreffer. Chirps: nur f2 darbieten.
Rehearsal für akategoriale und
kategoriale Information
Sensorisches Rehearsal
Kategoriales Rehearsal
• keine Verbesserung der Behaltensleistung für
akategoriale (sensorische) Information durch Rehearsal
Rehearsal
Rehearsal von Tonhöhe
Kaernbach und Schlemmer
•
•
•
•
Shepard-Töne
(Tonklasse gut definiert, Oktave mehrdeutig)
S1-S2 Paradigma, 6 s (0.5 s) Retentionsintervall,
3 Instruktionen: kein / stilles / offenes Rehearsal
Tonaufnahme während offenem Rehearsal.
Durchschnittswerte 3 VPn
0.5 s
4.9  0.5 cent
6.0 s kein Reh.:
10.3  1.7 cent
6.0 s stilles Reh.:
9.0  1.5 cent
6.0 s offenes Reh.: 11.8  0.4 cent
Rehearsal
Rehearsal
Herunterladen