folie 5 Wahrnehmung Aufmerksamkeit (Fach) / folie 5 Wahrnehmung Aufmerksamkeit (Lektion)

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• Aufmerksamkeit  selektive Verarbeitung von Informationen  z.B. Unaufmerksamkeitsblindhei
•  Fokussierte Aufmerksamkeit  eine Situation, in der versucht wird, die Aufmerksamkeit nur auf eine Informationsquelle zu richten, während andere Stimuli ignoriert werden (= selektive Aufmerksamkeit)
•  Geteilte Aufmerksamkeit  eine Situation, in der zwei Aufgaben gleichzeitig bearbeitet werden (= Multitasking)
• Fokussierte auditive Aufmerksamkeit  Cocktail-Party Problem  Wie gelingt es einer Unterhaltung zu folgen, wenn mehrere andere Personen gleichzeitig sprechen?  Herausforderungen  Geräusche trennen (sound segregation): welche Geräusche gehören zusammen und welche nicht  Ausrichtung der Aufmerksamkeit auf interessierende Geräusche / Stimme  Trennung schwierig  moderne Spracherkennung funktioniert nur bei einer Stimme  Überlagerung auditiver Signale (statt Überdeckung visueller Signale)
•  Untersuchung des Cocktail-Party Problems mittels Aufgabe des dichotischen Hörens (Cherry, 1952) - Trennung möglich bei physikalischen Unterschieden der Sprache (z.B. Tonhöhe, Intensität, Geschlecht, Richtung des Sprechers) - Trennung bei ähnlichen physikalischen Eigenschaften nur schwer möglich - kaum Wahrnehmung des anderen Signals (z.B. rückwärts, andere Sprache)  außer bei physikalischer Änderung (z.B. konstanter Ton) - physikalische Unterschiede in Sprache zentral für Fähigkeit zur Segregation
• Fokussierte auditive Aufmerksamkeit  Wo sitzt der „bottleneck“ (Flaschenhals)?  Wann wird Information aussortiert / gefiltert?  frühe vs. späte Selektion  Broadbent (1958): Filter-Theorie der frühen Selektion - ein Filter (bottleneck) lässt die Information aus einem Input oder einer Mitteilung auf Basis seiner physikalischen Charakteristika passieren - der restliche Input verbleibt kurz in einem sensorischen Puffer und wird verworfen, sofern er nicht innerhalb kurzer Zeit beachtet wirdTreisman (1964): Dämpfungs-Theorie der flexiblen Selektion - die Lokation des bottlenecks ist flexibler- Dämpfung nicht beachteter Reize (statt Filterung)  basierend auf physikalischen Hinweisreizen  -hierarchische Verarbeitung  Silben, Wörter, grammatikalische Strukturen und Bedeutungen - falls die Verarbeitungskapazität für vollständige Verarbeitung unzureichend ist, werden spätere Prozesse ausgelassen - gedämpfte Reize fallen dabei eher weg – abhängig von Schwelle- Bedeutung von top-down-Prozessen - Übersprung von Wort aus dem nicht beachteten Kanal, wenn passend für beachteten Kanal  Wahrnehmung beeinflusst durch Erwartung / aktivierten Kontext  mehr Verarbeitung als von Filter-Theorie vorhergesagt Deutsch und Deutsch (1963): Theorie der späten Selektion- alle Stimuli werden im Wahrnehmungsprozess vollständig analysiert  der wichtigste oder relevanteste Stimulus determiniert letztendlich die Antwort - Bottleneck kurz vor der Antwort > späte Selektion
•  Vorhersagen: für unbeachteten eingehenden Reiz (Input)  Broadbents Theorie  wenig oder keine Verarbeitung unbeachteter akustischer Information  Treismans Theorie  Verarbeitungsumfang unbeachteter akustischer Information ist flexibel  Deutsch & Deutschs Theorie  einigermaßen vollständige Verarbeitung unbeachteter Informationen  eine Verarbeitung unbeachteter Informationen findet statt, jedoch in geringerem Ausmaß als die von beachteten Informationen
•  Bentin et al. (1995): Zusammenfassung Befunde unbeachteter reize - Wörter im unbeachteten Ohr wurden auch semantisch verarbeitet- Ausmaß semantischer Verarbeitung jedoch für unbeachtete Wörter geringer als für beachtete Wörter- Besonders relevante Stimuli werden auch im nicht beachteten Ohr (Kanal) wahrgenomme-Reaktion auf eigenen Namen (Moray, 1959) -Personen-spezifische Shadowing Fehler (Li et al., 2011)  = Wort aus nicht beachtetem Kanal wird genannt  Personen, die nicht mit ihrem Gewicht zufrieden waren: bei Wörtern, die mit Gewicht zu tun hatten (z.B. fett, dünn) - Top-Down Effekte  Musiker können besser einer Melodie folgen als Nicht-Musiker bei gleichzeitige Präsentation von Distraktor-Reizen (Marozeau et al., 2010) -Wissen und Expertise spielen eine Rolle
• Vertrautheit der Zielstimme -  wenn viele Personen gleichzeitig sprechen, ist die Genauigkeit der Wahrnehmung des Gesagten einer bestimmten Person deutlich höher, wenn der Zuhörer die jeweilige Stimme zuvor separat gehört hat (McDermott, 2009) (vgl. auch Gesichtswahrnehmung)- visuelle Information wird einbezogen, um dem Sprecher zu folgen - Neuronale Evidenz (Kurt et al., 2008)  “winner-takes-all”-Mechanismus (Akzentuierung, gute Gestalt)  Verarbeitung eines bestimmten akustischen Inputs (winner) unterdrückt die Gehirnaktivität aller anderen Inputs (losers)
• fokussiertee visuelle Aufmerksamkeit  Posner (1980): visuelle Aufmerksamkeit wie Scheinwerfer  andere Psychologen (e.g., Eriksen & St James, 1986): visuelle Aufmerksamkeit eher wie Zoomlinse  können Bereich der fokalen Aufmerksamkeit flexibel vergrößern oder verkleinern  wie eine Zoomlinse kann Aufmerksamkeit adjustiert werden, um den abgedeckten visuellen Bereich zu vergrößern  Ansatz der geteilten Aufmerksamkeit (e.g., Awh & Pashler, 2000)  Verteilung der Aufmerksamkeit auf zwei (oder mehr) nicht-benachbarte Regionen des visuellen Raumes
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• Was wird ausgewählt? - obwohl wir typischerweise Objekte mit potentieller Relevanz anvisieren, sind wir auch in der Lage räumliche Bereiche zu fokussieren - objekt-basierte Aufmerksamkeit ist im Alltag gebräuchlicher als räumlich-basierte Aufmerksamkeit - visuelle Aufmerksamkeit wird gesteuert durch Kombination aus räumlichen, objekt- und merkmals-basierten Faktoren  Beispiel Merkmal: Suche nach einer Person mit roter Kleidung
• Fokussierte visuelle Aufmerksamkeit  verschiedene weitere Faktoren beeinflussen visuelle Aufmerksamkeit  strategische Prozesse (bewusst und nicht pur automatisch)  kürzlich gemachte Erfahrungen  interindividuelle Differenzen
•  Hypothese: Hemmung der Rückkehr  die Wahrscheinlichkeit, dass die visuelle Aufmerksamkeit auf einen kurz zuvor beachteten Ort oder ein Objekt gerichtet wird, ist verringert  Befunde eher inkonsistent und Effekte klein  aber in einigen Studien Effekt sowohl für Orte als auch Objekte gefunden
•  Was passiert mit unbeachteten visuellen Stimuli? - werden weniger verarbeitet als beachtete (Martinez et al., 1999)- keine Unterschiede ERPs in der frühen Verarbeitung (bis 50 msec)  danach ERPs von beachteten Stimuli größer als die unbeachteter Stimuli - oft ist es schwer oder unmöglich, aufgabenirrelevante Stimuli zu ignorieren
•  Wird die Leistung in einer Aufgaben von ablenkenden Stimuli beeinträchtigt? Load-Theorie (Lavie, 2005; 2010)- Wahrscheinlichkeit der Ablenkung abhängig von zwei Arten der Belastung Beanspruchung (load) - Belastung der Wahrnehmung (perceptual load)  perzeptuelle Anforderungen der aktuellen Aufgabe hoher perzeptueller Load: Nutzung fast unserer gesamten perzeptuellen Kapazität geringere Ablenkungseffekte durch irrelevante Reize, da wenig Ressourcen übrig sind für deren Verarbeitung (im Vgl. zu niedrigem perzeptuellen Load)  Belastung der weiteren Informationsverarbeitung / Kognition (cognitive load)  u.a. Anforderungen an das Arbeitsgedächtnis  hoher kognitiver Load reduziert die Fähigkeit, die kognitive Kontrolle für die Unterscheidung des Ziel- von dem Ablenkungsstimulus einzusetzen  Ablenkungseffekte sind größer (im Vgl. zu niedrigem Load  perzeptueller und kognitiver Load (Belastung) involvieren verschiedene Prozesse  Effekte auf die Aufmerksamkeit sind relativ unabhängig voneinander  perzeptueller Load involviert automatische Prozesse  kognitiver Load involviert bewusste Prozesse
• Load-Theorie (Lavie, 2005; 2010) Befunde - hoher perzeptueller Load reduziert Ablenkung von externalen und internalenStimuli - potenziell ablenkende präsentierte Stimuli - Aufgaben-irrelevante Gedanken- hoher kognitiver Load führt zu einer erhöhten Anfälligkeit gegenüber Ablenkung
• Fokussierte visuelle Aufmerksamkeit Allgemeine Theorien der Aufmerksamkeit  Zwei Aufmerksamkeits-Netzwerke Modell (u.a. Posner, 1980)  endogen – zielorientiert (aus der Person kommend)  exogen – stimulusorientiert (aus der Umwelt kommend)  versteckte Aufmerksamkeit  Aufmerksamkeit auf ein Objekt, ohne die Augen dort hin zu bewegen
• endogenes System  von individuellen Intentionen und Erwartungen kontrolliert (=top down)  involviert bei Verarbeitung zentral präsentierter Hinweisreize (Cues)
• exogenes System  automatisch verlagerte Aufmerksamkeit (=bottom up)  involviert bei Verarbeitung peripherer Cues  Reaktion auch bei wenig validen Cues  saliente Cues (und Cues die den Zielreizen ähneln) werden am wahrscheinlichsten verarbeitet
• Fokussierte visuelle Aufmerksamkeit  Zwei Netzwerke Modell (Corbetta & Shulman, 2011): Meta-Analyse dorsales Aufmerksamkeits-Netzwerk  zielorientiert (≈ endogen ≈ top-down)  aktiviert, wenn Personen einen Stimulus erwarten, der noch nicht präsentiert wurde  vorwiegend dorsale Hirnregionen  superiorer Parietallappen (SPL)  intraparietaler Sulcus (IPS)  inferior-frontales Kreuzungsareal (IFJ)  frontales Augenfeld (FEF)  mittlerer temporaler Bereich (MT)  V3A
• Fokussierte visuelle Aufmerksamkeit  Zwei Netzwerke Modell (Corbetta & Shulman, 2011) ventrales Aufmerksamkeits-netzwerk  stimulusorientiert (≈ exogen ≈ bottom-up)  aktiviert, wenn Personen unerwartete / seltene Reize automatisch entdecken  vorwiegend ventrale Hirnregionen (rechts-hem.)  inferior-frontales Kreuzungsareal (IFJ)  inferior-frontaler Gyrus (IFG)  supramarginaler Gyrus (SMG)  superior-temporaler Gyrus (STG)  Insula (Ins)
• Fokussierte visuelle Aufmerksamkeit  Befunde  Unterschiedliche Hirnareale sind mit top-down und bottom-up Prozessen assoziiert (z.B. Corbetta & Shulman, 2011) – aber Überlappungen  beide Netzwerke interagieren miteinander  Defizite bei Störung des ventralen (exogen) und dorsalen (endogen) Netzwerks korrelieren stark  Kognitive Neuropsychologie: Studien an Patienten mit Hirnschädigungen Läsionen am superioren Parietallappen  größere Probleme bei top-down Prozessen als mit stimulusorientierter Aufmerksamkeitsverarbeitung  Läsionen des temporalen parietalen Kreuzungsareal  Probleme mit stimulusorientierter Aufmerksamkeitsverarbeitung  stützten das Modell der dorsalen und ventralen Aufmerksamkeits- Netzwerke
• Neglect (Auslassung) typischerweise bei rechtshemisphärischer Läsion, bei der die linke Seite von Objekten und/oder Objekte im linken visuellen Feld nicht erfasst werden  subjekt-zentrierter oder egozentrischer Neglect  mangelnde / keine Erfassung von Stimuli auf der linken Seite des visuellen Feldes  Informationenaus linkem visuellen Feld werden in der rechten Hemisphäre verarbeitet  objekt-zentrierter oder allozentrischer Neglect  mangelnde Erfassung der linken Seite von Objekten und nicht des gesamten linken visuellen Feld
• Auslöschung (extinction) Auslöschung (extinction)  Stimulus, der auf der gegenüberliegenden Seite der Hirnläsion präsentiert wird, wird nicht erfasst, wenn anderer Stimulus gleichzeitig auf der anderen Seite (Seite der Hirnläsion; normalerweise rechts) präsentiert wird  Auslöschung und Neglect sind sich ähnlich, die meisten Befunde legen jedoch nahe, dass es unterschiedliche Arten von Defiziten sind  Auslöschung normalerweise problematischer
• Welche Hirnareale sind bei Patienten mit Störungen der visuellen Aufmerksamkeit beschädigt? Neglect  Neglect heterogener Zustand, bei dem involvierte Hirnareale über verschiedene Patienten stark variieren  typischerweise sind die im stimulus-orientierten / ventralen Aufmerksamkeits-Netzwerk lokalisierten Bereiche involviert aufmerksamkeitsbezogene Probleme von Neglect-Patienten hängen von Gehirn-Netzwerken und nicht (nur) von einzelnem Gehirnareal ab
• Welche Hirnareale sind bei Patienten mit Störungen der visuellen Aufmerksamkeit beschädigt? Auslöschung  verzerrte Konkurrenz um Aufmerksamkeit (rechte Seite stärker)  reduzierte aufmerksamkeitsbasierte Kapazität  rechter Stimulus (der links-hemisphärisch verarbeitet wird) „überschreibt“ linken Stimulus
• Fokussierte visuelle Aufmerksamkeit: Störungen  Erklärungsansätze Auslöschung - verzerrte Konkurrenz um Aufmerksamkeit (rechte Seite stärker) - reduzierte aufmerksamkeitsbasierte Kapazität  rechter Stimulus (der links-hemisphärisch verarbeitet wird) „überschreibt“ linken Stimulus
• Visuelle Suche  Feature-Integrations-Theorie (Treisman & Gelade,1980)  Unterscheidung zwischen Objekt-Features (= Eigenschaften; z.B. Farbe, Größe, Linienorientierung, Buchstabe) und den Objekten selbst  zwei Verarbeitungsphasen - schnelle, prä-attentive und parallele Verarbeitung basaler visueller Features in der gesamten Szene - Erkennen von einzelnen Features schnell und unabhängig von Gesamtzahl präsentierter Reize - langsamere Verarbeitung mit gerichteter Aufmerksamkeit, um Merkmale zu Objekten zu verbinden - Erkennen von Objekten mit kombinierten Merkmalen langsamer und abhängig von Anzahl der Reize
• Visuelle Suche  Feature-Integrations-Theorie: Bewertung  Stärken  einfache Theorie zur Differenzierung zentraler Prozesskomponenten  Kernannahmen bezüglich Phasen empirisch gut gestützt
•  Feature-Integrations-Theorie: Bewertung Schwächen  weitere Faktoren identifiziert, die Reaktionszeit beeinflussen (z.B. Ähnlichkeit der Distraktoren untereinander und zum Zielreiz)  klare Trennung zwischen paralleler und serieller Verarbeitung nicht möglich  Effekte der Display-Größe auf Reaktionszeit (Anstieg) unterschiedlich  mehr parallele Verarbeitung als angenommen  Thornton & Gilden (2007): 29 visuelle Suchaufgaben  72% der Aufgaben parallele Verarbeitung  nur bei sehr komplexen Aufgaben serielle Verarbeitung  starke Nutzung von Textur und peripheren Cues in realen Situationen nicht berücksichtigt
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• Visuelle Suche  Textur-Nutzungs-Modell (Rosenholtz et al., 2012)  Visuelle Suchaufgaben; Manipulation der peripheren Info  Befunde  zentral wahrgenommene Informationen bedingen Leistung in visueller Suchaufgabe  Aber: Geschwindigkeit der visuellen Suche fast perfekt durch Informationsgehalt peripherer Reize vorhergesagt
• Visuelle Suche  Zwei-Pfad Modell (Wolfe et al., 2011)  Bedeutung realer Erfahrungen & Wissen Gebrauch von top-down-Prozessen  unser Wissen über wahrscheinliche Lokationen von Objekten wichtigste Determinante der visuellen Suche im realen Kontext  Wo ist der Fußgänger?
• Visuelle Suche  Zwei-Pfad Modell (Wolfe et al., 2011) zwei Pfade  selektiver Pfad  limitierte Kapazität (wegen bottleneck)  Objekte werden individuell zur Wiedererkennung selektiert  nicht-selektiver Pfad  nur die Kernaussage (Gist) einer Szenerie wird verarbeitet  Hilft. die Verarbeitung innerhalb des selektiven Pfads zu leiten  wird in realem Kontext viel häufiger verwendet als in traditionellen Labor- Paradigmen
• Visuelle Suche  Zwei-Pfad Modell (Wolfe et al., 2011)  die Kapazität des selektiven Pfads ist limitiert  Features werden verbunden, wodurch Objekte wiedererkannt werden  der non-selektive Pfad verarbeitet die Kernaussage (Gist) einer Szenerie  beide Wege gleichzeitig aktiv, um effektive visuelle Suche zu ermöglichen
• Visuelle Suche: Cross-modale Effekte  Aufmerksamkeitssteuerung in unterschiedlichen Modalitäten (auditiv vs. visuell) nicht unabhängig  Cross-modale Effekte  die Koordination der Aufmerksamkeit über zwei oder mehr Modalitäten hinweg  in realem Kontext müssen / können Informationen aus zwei oder mehreren Sinnesmodalitäten oft koordiniert werden (Cross-modale Aufmerksamkeit)  Bsp.: Lippen lesen  wir verwenden die visuelle Information der Lippenbewegungen eines Sprechers, um das Verstehen des Gesagten zu erleichtern
• Visuelle Suche: Cross-modale Effekte  Bauchredner-Effekt  fälschliche Wahrnehmung, dass Geräusche von einer scheinbaren Quelle kommen (wie beim Bauchreden)  Voraussetzung für die Bauchredner-Illusion  visuelle und akustische Stimuli müssen in zeitlicher Nähe auftreten  Geräusch muss der Erwartung entsprechen, die durch die visuellen Stimuli hervorgerufen wurde  z.B. die Erwartung, dass hohe Töne von einem kleinen Objekt kommen  die Quellen der visuellen und akustischen Stimuli sollten auch räumlich nah beieinander liegen 
• Geteilte Aufmerksamkeit: Dual-Task-Performance  Multiple-Ressourcen-Theorie (Wickens, 1984, 2008): Bewertung Stärken  Empirische Stützung der Annahme unterschiedlicher, unabhängiger Ressourcen
• Geteilte Aufmerksamkeit: Dual-Task-Performance  Multiple-Ressourcen-Theorie (Wickens, 1984, 2008): Bewertung Schwächen   Koordination und Organisation der Anforderungen der Aufgaben erfordert höhere Kognition  keine Aussagen über konkrete kognitive Prozesse  Verwendung komplexer Strategien nicht berücksichtigt
• Geteilte Aufmerksamkeit: Dual-Task-Performance  Strang-Kognitions-Theorie (Salvucci & Taatgen, 2008, 2011) verschiedene kognitiveRessourcen (z.B. deklaratives Gedächtnis, Aufgabenkontrolle, visuelle Wahrnehmung) -können parallel verwendet, aber auch für eine einzelne Aufgaben eingesetzt werden - Fähigkeit,gleichzeitigzweiAufgaben zu bearbeiten, hängt davon ab, welche kognitiven Ressourcen benötigt werden - Theorie verbindet Hirnregionen mit bestimmten kognitiven Ressourcen 
• Geteilte Aufmerksamkeit: Dual-Task-Performance  Strang-Kognitions-Theorie: weitere Annahmen & Einordnung  keine zentrale Exekutive, die über die Aufteilung der Verarbeitungsressourcen entscheidet (vgl. Arbeitsgedächtnismodell Baddeley)  stattdessen kontrolliert jeder Strang die Ressourcen in einer gierigen, aber höflichen Art  Stränge beanspruchen Ressourcen gierig, wenn sie erforderlich sind entlassen sie aber höflich, wenn sie nicht mehr gebraucht werden  demzufolge können mehrere Ziele gleichzeitig verfolgt werden, jeweils assoziiert mit einem bestimmten Strang  Ähnlichkeit zu Wickens Multiple-Ressourcen Theorie  beide Theorien nehmen an, dass es mehrere unabhängige verarbeitende Ressourcen gibt (und keine übergreifende Exekutive)
• Geteilte Aufmerksamkeit: Dual-Task-Performance  Strang-Kognitions-Theorie: Bewertung  Stärken - Fortschritt bei der Identifikation der wichtigsten kognitiven Ressourcen- komputationale Modellierung ermöglichte die detaillierte Überprüfung theoretischer Vorhersagen- Stützung der Flexibilitäts-Annahme (abhängig von Priorität)- Personen haben oft weniger Probleme bei der gleichzeitigen Bearbeitung zweier Aufgaben als bisher angenommen
• Geteilte Aufmerksamkeit: Dual-Task-Performance  Strang-Kognitions-Theorie: Bewertung  keine übergeordnete Koordination zwischen Strängen (ggf. notwendig)  getestet lediglich in einfachen, eher unnatürlichen Aufgaben
• Automatisierte Verarbeitung  traditioneller Ansatz (Shiffrin & Schneider, 1977)  Kontrollierte Prozesse  begrenzte Kapazität  erfordern Aufmerksamkeit  können flexibel bei sich verändernden Umständen verwendet werden  Automatische / Automatisierte Prozesse  keine begrenzte Kapazität  erfordern keine Aufmerksamkeit  einmal erlernt, sind sie schwer zu modifizieren (unflexibel)

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