Gedächtnis: Paradigmen und Befunde
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Allgemeine Psychologie II Prof. Dietrich Albert WS 2003 / 2004 VO 03, 28.10.2003 WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 1 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Wiedererkennen • Verglichen mit dem freien Reproduzieren werden beim Wiedererkennen außerordentlich hohe Gedächtnisleistungen erzielt • Experimente von Shepard (1967) • Es wurden 300 häufige und 300 seltene Wörter ausgewählt, wovon 540 als Lernitems dargeboten wurden • Die restlichen 60 Wörter (Distraktoren) wurden zusammen mit 60 nach Zufall aus den 540 Lernitems ausgewählten Wörtern in der Testphase im Rahmen einer Multiple-Choice-Variante (zwei Alternativen) vorgegeben WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 2 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Wiedererkennen • Experimente von Shepard (1967) • Nach einmaliger Vorgabe resultierte eine durchschnittliche Erkennensleistung von 88%, was etwa 475 wiedererkannten Items entspricht • In einem weiteren Experiment waren die Lernitems 612 (bzw. 1224) Sätze, von denen nach einmaliger Darbietung 89% (bzw. 88%) korrekt wiedererkannt wurden • Shepard konnte darüber hinaus experimentell nachweisen, dass die Wiedererkennensleistung auch über lange Behaltensintervalle hinweg ausgesprochen hoch bleibt WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 3 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Wiedererkennen • Experimente von Shepard (1967) • Als Lernmaterial verwendete er hierzu 612 Bilder, die wegen ihrer geringen Verwechselbarkeit ausgewählt wurden • Die Testphase schloss sich sofort an die Lernphase an, zusätzlich gab es entweder einen Test nach zwei Stunden, drei Tagen, einer Woche oder vier Monaten • Der Prozentsatz richtig wiedererkannter Items liegt bei unmittelbar anschließender Testphase bei 97% und bei den verzögerten Testphasen bei 100%, 92%, 87% und 58% Zu bedenken ist: Durch das Werfen einer Münze, um die Antworten zu erzeugen, würde man ungefähr 50% richtiger Antworten erzielen können in Shepards Zwei-Fach-Wahl Bedingung. WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 4 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Wiedererkennen • Die Betrachtung der Wahrscheinlichkeit/relativen Häufigkeit (oder des Prozentsatzes) richtig wiedererkannter “alter” Items ist also kein eindeutiger Indikator für die Gedächtnisleistung, dies zeigt auch durch Folgendes: • Eine Versuchsperson, die alle in der Testphase präsentierten Items als “alt” beurteilt, hätte die “alten” Items perfekt wiedererkannt • Bei dieser extremen Antwortstrategie würden aber sämtliche Distraktoren fälschlicherweise als “alt” beurteilt • 50% der Items wären also richtig als „alt“ „wiedererkannt“ worden. • Im Allgemeinen ist es daher notwendig bei der Beurteilung der Gedächtnisleistung die Reaktionsneigung der Versuchsperson zu berücksichtigen WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 5 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Wiedererkennen • In den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde (in der Nachrichtentechnik) die Theorie der Signalentdeckung (signal detection theory, SDT) entwickelt, auf deren Basis eine Identifizierung und Differenzierung der eigentlichen Gedächtnisleistung und der jeweils beteiligten Entscheidungsprozesse erfolgen kann • Die Theorie der Signalentdeckung ist in vielen Bereichen der Psychologie einsetzbar (z.B. Messung von Sinnesleistungen, der Leistung bei Überwachungstätigkeiten oder der Schmerzmessung) • Wir werden diese Theorie und ihre Anwendung auf das Paradigma des Wiedererkennens später besprechen WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 6 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Transfer und Hemmung • Als Transfer bezeichnet man den Effekt der Beeinflussung einer Lernaufgabe durch eine vorherige • Man unterscheidet • Bei positivem Transfer erleichtert das Lernen einer Liste das Lernen einer zweiten Liste • Bei negativem Transfer erschwert das Lernen einer Liste das Lernen einer zweiten Liste. WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 7 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Transfer und Hemmung • Grundsätzlich kann man sich auch für die Beeinflussung des Behaltens einer Liste durch das Lernen einer vorherigen oder späteren Liste Interessieren, dann spricht man von Hemmung • Man spricht hierbei von - proaktiver Hemmung wenn das Behalten einer Liste durch eine vorher gelernte Liste beeinträchtigt wird - retroaktiver Hemmung wenn das Behalten einer Liste durch eine später gelernte Liste beeinträchtigt wird (natürlich in beiden Fällen im Vergleich zu Kontrollbedingungen) • Transfereffekte und Hemmungseffekte lassen sich gut im Rahmen des PaarAssoziations-Lernens untersuchen, indem man verschiedene Beziehungen zwischen den Reiz-Reaktions-Sequenzen der beteiligten Lernlisten Herstellt. WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 8 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Transfer und Hemmung • Maximaler positiver Transfer ist zu erwarten, wenn wenn die ReizReaktions-Sequenzen in den beiden Lernlisten identisch sind, symbolisiert durch: A-B, A-B • Negativer Transfer und Hemmung wird erwartet, wenn dieselben Reize in den Reiz-Reaktions-Sequenzen beider Lernlisten mit jeweils verschiedenen Reaktionen gepaart werden, symbolisiert durch: A-B, A-C • Die nachfolgend dargestellten Versuchpläne wurden zur Untersuchung von proaktiver und retroaktiver Hemmung im Rahmen des Paar-Assoziations-Lernens vorgeschlagen WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 9 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Transfer und Hemmung • Versuchsplan zur Untersuchung proaktiver Hemmung (zwischen Erlernen und Test von Liste 2: Behaltensintervall) WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 10 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Transfer und Hemmung • Versuchsanordnung zur Untersuchung retroaktiver Hemmung WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 11 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Transfer und Hemmung • Betrachtet man bei dem Versuchsplan zur Proaktiven Hemmung das Erlernen der 2. Liste, handelt es sich um Transfer. Der interessierende spezifische Transfer, der durch die Manipulation der Lernlisten bedingt ist, ist mit einem unspezifischen Transfer konfundiert. • Unspezifischer Transfer kann auf allgemeine Faktoren zurückgeführt werden, wie etwa Aufwärmeffekte, Ermüdung oder auf Erlernen des Lernens (learning to learn) • Zur Kontrolle des unspezifischen Transfers sollten in den dargestellten Versuchsanordnungen beide Versuchsgruppen zwei Listen Lernen, so dass der Unterschied beim Erlernen der zweiten Liste durch Unterschiede der ersten Listen zustande kommt, während der unspezifische Transfer in beiden Fällen als gleich angenommen werden kann. WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 12 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Transfer und Hemmung • In vielen experimentellen Untersuchungen wurden Transfer- und Hemmungseffekte für eine Reihe von Variablen untersucht, wie z.B. • Die Beziehungen zwischen den Items der zu lernenden und der intervenierenden Liste • Der Grad des Lernens der Listen • Der Einfluss der experimentellen Umgebung WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 13 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Transfer und Hemmung • Beziehungen zwischen den Items • Osgood (1949) zieht aus den bis zu diesem Zeitpunkt vorliegenden experimentellen Befunde die Schlussfolgerung, dass beispielsweise Transfereffekte von der Lokalisation der Ähnlichkeit zwischen zwei Itemlisten im Rahmen des Paar-Assoziations-Lernens abhängen • Sind die Antwortkomponenten identisch, so führt eine zunehmende Ähnlichkeit der Reizkomponenten zu positivem Transfer • Stehen die Antwortkomponenten in keiner Beziehung zueinander, so induziert eine zunehmende Ähnlichkeit der Reizkomponenten Interferenzeffekte bis hin zu negativem Transfer. WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 14 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Transfer und Hemmung • Grad des Lernens • Die auftretenden Hemmungseffekte hängen vom Grad des Lernens sowohl der ersten als auch der zweiten Liste ab • Retroaktive Hemmung: Mit zunehmendem Grad des Lernens der ersten Liste nimmt die retroaktive Interferenz ab (McGeoch, 1929), während sie mit zunehmendem Grad des Lernens der zweiten Liste zunimmt (Melton & Irvin, 1940) • Proaktive Hemmung: Mit zunehmendem Grad des Lernens der ersten Liste nimmt die proaktive Interferenz zu, während bei zunehmendem Grad des Lernens der zweiten Liste die proaktive Interferenz nicht monoton abnimmt (Melton & Irvin, 1940) WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 15 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Transfer und Hemmung • Einfluss der experimentellen Umgebung (Kontext) • Das Ausmaß der Ähnlichkeit der allgemeinen Umgebungsbedingungen beim Lernen der beiden Listen beeinflusst die auftretende Interferenz • In einem Experiment von Bilodeau & Schlosberg (1951) lernten Versuchpersonen eine Liste in einer schmutzigen Rumpelkammer, während eine zweite Liste entweder in derselben Rumpelkammer gelernt wurde oder in einem anderen Zimmer • Wurden beide Listen in verschiedenen Umgebungen gelernt, so traten geringere Interferenzeffekte auf als beim Lernen in derselben Umgebung WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 16 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Vergessen • Mit Hilfe der von ihm entwickelten Ersparnismethode charakterisierte bereits Ebbinghaus (1885) den Verlauf des Vergessens • Das Ausmaß des Vergessens wird dabei durch die Zeitersparnis beim Wiederlernen nach einem bestimmten Zeitintervall operationalisiert • Für acht Listen sinnarmer Silben von je 13 Items erhob Ebbinhaus auf diese Weise die so genannte Vergessenskurve, indem er die prozentuale Zeitersparnis beim Wiederlernen nach Zeitintervallen von 20 Minuten bis 31 Tagen bestimmte (wobei er tageszeitliche Schwankungen der Lernleistung berücksichtigte) WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 17 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Vergessen • Vergessenskurve nach Ebbinhaus (1885) WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 18 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Vergessen • Die Vergessenskurve zeigt einen charakteristischen Verlauf mit einem starken Abfall in den ersten Stunden nach dem Lernen und einem danach zunehmend flacheren Verlauf • Die typische Form der Vergessenskurve, die in vielen Experimenten bestätigt wurde, wird durch den “Zweiten Jost‘schen Satz” (Jost, 1897) folgendermaßen beschrieben • Sind zwei Assoziationen von gleicher Stärke, aber verschiedenem Alter, so fällt die ältere in der Zeit weniger ab WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 19 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Vergessen • Vergessenskurven lassen sich durch eine Potenzfunktion der Form d‘ = C · V -b approximieren, dabei bezeichnen d‘ ein Maß der Behaltensmenge (siehe SDT), V die Zeit der Verzögerung (Behaltensintervall) und C, b zwei Konstanten • Durch Logarithmieren erhält man aus dieser Gleichung log d‘ = log C - b · log V • In log-log-Koordinaten ergibt sich also ein linearer Zusammenhang WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 20 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Vergessen • Vergessenskurve aus einem Wiedererkennungsexperiment (Wickelgren, 1975) WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 21 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Vergessen • Vergessenskurven mit logarithmierter Zeitachse (Woodworth & Schlosberg, 1961) WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 22 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Vergessen • Viele frühe Forscher glaubten, dass der Nichtgebrauch (also das Nichtfortsetzen der Übung) die primäre Ursache des Vergessens sei • Bereits McGeoch (1932) betrachtete aber das Vergessen nicht als passiven Zerfallsprozess, sondern als Ergebnis der Interferenz mit neuen Aktivitäten im Behaltensintervall • Das Gedächtnis wäre perfekt, wenn das Behaltensintervall frei von jeglicher Aktivität wäre. Die Zerfallstheorie und die Interferenztheorie des Vergessens werden wir später noch ausführlicher besprechen WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 23 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Vergessen • Verhaltensänderungen in Lernexperimenten stellen ein Gleichgewicht dar zwischen Lern- und Vergessensprozessen • Das Lernen ist abhängig von Variablen, die zur Zeit der Itemdarbietung und davor wirksam sind • Das Vergessen ist abhängig von Bedingungen während des Behaltensintervalls • Von entscheidender Bedeutung sind dabei aber auch Interaktionen mit Gedächtnisprozessen bei Enkodierung und Speicherung bzw. Behalten und Abruf WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 24 Gedächtnis: Paradigmen und Befunde Vergessen Klassen von theoretischen Ansätzen zur Erklärung von Vergessen • Mangelnde Speicherung (retrograde Amnesie) • Verlust der Gedächtnisspur (Decay) • Gestörte Wiedergewinnung (Interferenz; Reproduktionskonkurrenz) • Fehlentscheidungen beim Reproduzieren (Diskriminationsprobleme) WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 25 Gedächtnis: Theorien des Lernens Einführung • Die im Rahmen der dargestellten experimentellen Paradigmen erhobenen Befunde bilden den Ausgangspunkt einer psychologischen Theorienbildung • Die von Estes (1950) entwickelte Reiz-Stichproben-Theorie (“Stimulus Sampling Theory”) ist ein übergreifender theoretischer Rahmen, der eine formale Darstellung von psychologischen Annahmen über Lernvorgänge gestattet WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 26 Gedächtnis: Theorien des Lernens Reiz-Stichproben-Theorie • Trotz ihres Namens ist die Reiz-Stichproben-Theorie keine empirische Theorie im eigentlichen Sinn • Wegen der Allgemeinheit der zugrundeliegenden Annahmen und der daraus resultierenden Flexibilität wird die Frage nach ihrer empirischen Gültigkeit sinnlos • Durch die Hinzunahme verschiedener einschränkender Annahmen ist es jedoch möglich, aus der Reiz-Stichproben-Theorie spezielle empirisch testbare Lerntheorien abzuleiten WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 27 Gedächtnis: Theorien des Lernens Reiz-Stichproben-Theorie • Die experimentelle Situation — gekennzeichnet durch das zu lernende Item, aber auch durch andere Aspekte der Umgebung — wird als eine Menge E von Reizelementen aufgefasst • Es wird angenommen, dass die Menge E eine bestimmte Anzahl N von Reizelementen umfasst • Diese Annahme bedeutet lediglich, dass die Lernsituation durch N (hypothetische) Reizelemente charakterisiert werden kann • Es wird nicht vorausgesetzt, dass eine eineindeutige Korrespondenz zwischen den Reizelementen und den Aspekten der experimentellen Situation hergestellt ist WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 28 Gedächtnis: Theorien des Lernens Reiz-Stichproben-Theorie • In jedem Durchgang nimmt die Versuchsperson nun einige dieser Elemente wahr, sie wählt also eine Teilmenge von E als Stichprobe aus • Diese Vorstellung begründet die Bezeichnung Reiz-StichprobenTheorie (“Stimulus Sampling Theory”) oder Reiz-AuswahlTheorie • Über die Art und Weise der Stichprobenauswahl können verschiedene Annahmen gemacht werden • Zwei Möglichkeiten, die in der Literatur am häufigsten diskutiert werden, sind nachfolgend dargestellt WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 29 Gedächtnis: Theorien des Lernens Reiz-Stichproben-Theorie • Stichprobenauswahl I • Jedes Element von E wird, unabhängig von den übrigen Elementen, mit einer konstanten Wahrscheinlichkeit θ ausgewählt • Die Anzahl der Elemente in der Stichprobe wird damit gemäß der Binomialverteilung über die Durchgänge variieren • Die Wahrscheinlichkeit für einen Stichprobenumfang von k ist damit • Für den Stichprobenumfang ergibt sich daher ein Erwartungswert von θ · N WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 30 Gedächtnis: Theorien des Lernens Reiz-Stichproben-Theorie • Stichprobenauswahl II • Eine feste Anzahl von Elementen wird zufällig nach dem Schema ohne Zurücklegen ausgewählt • Bei festem Stichprobenumfang n ist n / N die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein bestimmtes Element in der Stichprobe ist: • Für die Wahrscheinlichkeit des komplementären Ereignisses, dass das Element bei n sukzessiven Ziehungen nicht ausgewählt wird, gilt nämlich Erläuterung: Die Wahrscheinlichkeit, bei der ersten Ziehung das Element zu ziehen ist 1/N, es nicht zu ziehen die Gegenwahrscheinlichkeit (N-1)/N. Da ohne Zurücklegen ausgewählt wird, vermindern sich die Anzahlen der Elemente um 1, also Nenner und Zähler, also ist die Wahrscheinlichkeit, bei der zweiten Ziehung das Element nicht zu ziehen (N2)/(N-1) usw. WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 31 Gedächtnis: Theorien des Lernens Reiz-Stichproben-Theorie • Zur Festlegung der Beziehung zwischen dem beobachtbaren Verhalten der Versuchsperson und der gewählten Stichprobe von Reizelementen klassifiziert man die möglichen Antwortalternativen in richtige und falsche Antworten • Die Reiz-Stichproben-Theorie erlaubt verschiedene Alternativen der Koppelung • zwischen Reizelementen und Antwortalternativen • mit eventuell unterschiedlichen (Konditionierungs- oder) Assoziationsstärken. Im einfachsten Fall ist eine Assoziation (Koppelung) entweder gar nicht oder in voller Stärke vorhanden. WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 32 Gedächtnis: Theorien des Lernens Reiz-Stichproben-Theorie • Einfachster Fall der Koppelung von Reizelementen an die möglichen Anwortalternativen • Jedes Reizelement ist zu einem bestimmten Zeitpunkt mit genau einer der Antworten nach dem Alles-Oder-Nichts Prinzip verknüpft • Mehrere Reizelemente können mit der selben Antwort verknüpft sein • In jedem Durchgang beschreibt dann die Liste der Verknüpfungen von Reizelementen und Antworten den Lernzustand der Versuchsperson WS 2003 / 2004, Prof. Dietrich Albert 33
