Prof. Krems (Fach) / Kognition 1 (Lektion)

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• Kognition (Definition) Untersuchung der grundlegenden Mechanismen und Prinzipien der menschlichen Informationsverarbeitung. Dazu gehören: Wahrnehmen, erkennen, enkodieren Speichern und erinnern Denken & Problemlösen motorische Steuerung Gebrauch der Sprache
• Beobachtung (Klassifizierung) Klassifikation nach 4 Dimensionen möglich:   Ausmaß der Standardisierung (standardisierte / halbstandardisierte / freie Beobachtung) Distanz des Beobachters zum Beobachteten (aktiv teilnehmend, passiv teilnehmende und nicht teilnehmende Beobachtung) Wissen des Beobachtenden über das beobachtet werden (wissentlich und unwissentliche Beobachtung) Art der Stichprobe (Zeitstichprobe oder Ereignisstichprobe)
• Experiment (Die Methode der Psychologie) Zielstellung und wichtige Vorraussetzungen Zielstellung: Überprüfen von Kausalzusammenhängen (Urache-Wirkung) Planmäßige Variation von unabhängigen Variablen (UV) Beobachtung der Effekte auf abhängige Variablen (AV)   Außerdem: Unter kontrollierten Bedingungenrandomisierte Zuordnung von Probanden
• Verschiedene Versuchspläne (mit Kontrollgruppen): 2- oder Mehrgruppenpläne (z.B: ABAB-Design) Extremgruppenvergleich Faktorielle Pläne (Interaktion mehrere Faktoren-> mehr als eine UV) Multivariate Pläne (mehr als eine AV)
• Validität nach Cook&Campell (4) Statistische Validität (Kovariation von UV und AV) Interne Validität (ist die Wirkung der UV auf die AV eindeutig? Gibt es Alternativerklärungen? z.B: Zwischenzeitliche Ereignisse zwischen Vorher und Nachher-Messungen Reifung (der VP) Selektion  Selektiver "drop out" (Je nach Versuchsbedingungen verlassen die Vp eine Versuchsbedingung häufiger früher)     3. Konstruktvalidität (Wie lässt sich der Zusammenhang der UV auf           die  AV theoretisch erklären?     4. Externe Validität: Generalisierbar?
• Kognitive Modellierung (Definition &Vorteile) (stumpf auswendig lernen...) Definition Wallach: Die Spezifikation & Implementation virteuller kognitiver Systeme, bestehend aus rekonstruiertern repräsentationalen Strukturen und einer diese enkodierenden & interpretierenden kognitiven Architektur. Vorteile: präziser kommunizierbar als verbal formulierte Modelle gestatten präzisere empirische Vorhersagen gestatten anspruchsvollere Prüfungen (leichter Widerlegbar durch Punkt 2.) erleichtert das Aufdecken inkonsistenter, unvollständiger oder überflüssiger Annahmen
• Mentale Chronometrie steht für Reaktionszeiten (wie sind Mentale Prozesse zeitlich organisiert und aufeinander abgestimmt?)
• Messung von Blickbewegungen Fixationen: Über die Netzhaut werden Informationen aus der Umgebung aufgenommen, nach Vorverarbeitung weitergeleitet an das Gehirn. Sakkaden: Augenbewegung zwischen Fixationen, es werden keine visuellen Informationen aufgenommen
• Datenquellen/formen 1. Verhaltensdaten Häufigkeiten Urteile (z.B welcher Gegenstand schwerer, welche Stadt nördlicher) Mentale Chronometrie/Reaktionen (z.B Suche im Kurzzeitgedächntnis) Blickverhalten 2. (Neuro-)physiologische Daten Ereigniskorelierte Signale (ERPs) (Wellenformen im EEG!) Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Funktionelle Magnet-Resonanz-Tomographie (fMRI)
• Elektronenzephalografie Nicht invasiv! Gesamtreaktion des Gehirns wird gemessen! (mehrer Neuronen werden summiert) Vorteil: sehr detailiert kontinuierliche Messung möglich Nachteil: nur bei einfachen Prozessen anwendbar
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• PET Invasiv? Injektion einer radioaktiven Substanz.  Diese reichert sich dann in aktiven Gehirnarealen an. Messung der radioaktiven Strahlung
• fMRI nicht invasiv Bluttsauerstoffgehalt wird gemessen ist ein indirektes Maß neuronaler Aktivität  
• Vorläufer der Psychologie (9 Stück)   Platon (Idealismus) Aristoteles (Empirismus) Augustinus  Thomas von Aquin  Phillipp Melanchton (Psychologie als Wort erstmals gebraucht, 16 Jh.) Descartes  Locke Hume Kant  
• Gründer der Psychologie Bell & Magendie Purkinje (Wahrnehmungsphänomene) Johannes Müller (Spezifische Sinnesenergie) Weber Fechner Darwin Wundt (1879 erstes Institut für experimentelle Psychologie)
• Diziplinen aus der die Psychologie entstand: Philosophie (Aristoteles, Descartes, Hume) Pädagogik (Herbarth) Physiologie (Helmholtz)
• Würzburger Schule (Vertreter & Schwerpunkte) Vertreter: Oswald Külpe Karl Marbe Narziß Ach Karl Bühler Schwerpunkte: Assoziationspsychologie Denken&Gedächtnis Intro & Retrospektion
• Gestaltspsychologie (Vertreter & Ansätze & Schwerpunkte) Vertreter: Max Wertheimer Wolfgang Köhler Kurt Koffka Bühler Selz Duncker Ansätze Ganzheitliches Denken Experimentalmethodik Schwerpunkt: Wahrnehmung
• Psychoanlayse (Vertreter, Schwerpunkt & Besonderheit) Vertreter: Freud  Jung   Schwerpunkt: Motivation Psychopathologie Besonderheit: Einzelfalldaten
• Behaviorismus (Definition, Vertreter & Ansatz) Psychologie, wie der Behaviorist sie sieht, ist ein vollkommen objektiver, experimenteller Zweig der Naturwissenschaften. Ihr theoretisches Ziel ist die Vorhersage und Kontrolle von Verhalten“ (Watson)   Vertreter: Skinner Pavlov John B. Watson Thorndike Ansatz: nur objektive Verhaltensbeobachtung Experimente
• Klassische und Operante Konditionierung 1) Klassische Konditionierung: Pavlovsche Hunde UCS/Futter (Unbedingter Reiz- löst ohne vornagegangenes Lernen eine Reaktion aus.) -> UCR/Speichel (Unbedingte Reaktion-angeborene Reaktion auf UCS) UCS wird gekoppelt mit NS/Ton (Neutraler Reiz) -> UCR NS wird zu CS (Konditionierter Reiz) und löst Speichel/CR (erlernte Reaktion) aus. 2) Operante Konditionierung nach Skinner  Die auf das Verhalten folgende Konsequenz (Bestrafung o. Belohnung) und Kontingenz (Verstärkerverhältnis: kontinuierlich, nicht kont, fest, variabel) bestimmt die Auftretungswahrscheinlichkeit des Verhaltens
• Neuere Entwicklung (7 Punkte) Turing & Gödel Warren & McCulloch (formales Neuron) N. Wiener (Kybernetik) Shannon (Informationstheorie) Dartmouth College die wilden 60er: McCarthy, Simon, Minsky, Samuel, Feigenbaum Kognitive Wende
• Kognitive Wende (Vertreter& Ansatz) Vertreter:   Newell Simon Neisser Anderson Ansatz: Prozesstheorien von Input zu Output Informationsverarbeitung  Computersimulation Kognitive Wende = Beginn der Kognitionswissenschaft  
• Wahrnehmung (5 Stichpunkte) umfasst alle Prozesse, die der Orentierung in der Umwelt liegen ermöglicht mentale Reräsentation der Umwelt ermöglich Anpassung an sich verändernde Bedingungen erlaubt planvolle Eingriffe in die Umwelt hängt von den Signalverarbeitungsmechanismen der Sinnesorgane (und ihre Grenzen) und des Gehirns ab.
• Unterschied Halluzination & Illusion 1) Halluzination: Wahrnehmung ohne Reizgrundlage 2) Illusion Ein real vorhandener Sachverhalt wird verändert wahrgenommen
• Stufen der Wahrnehmung Distaler Reiz (physikalischer Gegenstand) Proximaler Reiz (Abbild de Gegenstands) Retinale Verarbeitung Nervus opticus /6.Großhirnrinde 7. ???
• Wahrnehmungsprozess (Kreis) verfügbare Stimuli beachtenden Stimuli Stimulus an den Rezeptoren (retinales Abbild entsteht) Transduktion (Licht löst chem. Reaktionen aus die bioelektrische Signale weiterleiten) neuronale Verarbeitung (der Signale im Gehirn)  Wahrnehmung Erkennen Handeln Einwirkung auf Punkt 5 und 6: Wissen
• 2 Verarbeitungsarten Top down (vorhandenes Wissen)  Bottom up (eingehende Daten)
• Spezifische Sinnesenergie (Problem der Transduktion und Lösung) Nach der Transduktion von physikalisch/chemischem Reiz zu neuronalem Signal ist die Quelle des Signals nicht mehr erkennbar! Woher ‚weiß‘ das Gehirn, welches Sinnessystem aktiviert wurde?   Johannes Müller: Nicht der äußere Reiz bestimmt die Qualität der Wahrnehmung, sondern die Eigenart des gereizten Sinnesorgans. Die Zuordnung der Faser entscheidet welches Sinnessystem aktiviert wurde
• Konstruktion oder Rekonstruktion? Sind Wahrnehmung und Empfindungen Abbilder der Welt?
• Vergleich Kamera und Auge (Gemeinsamkeiten & Unterschiede) Gemeinsamkeiten: umgekehrtes Abbild des Gegenstands an der Retina/Film Pupille/Blendenöffnung begrenzt Lichtmenge beide haben eine Linse Unterschiede: Unterschiede beim scharf stellen des Objektes Lichtempfindlichkeit unterscheidet sich. Bei der Kamera werden dann unterschiedliche Filme gebraucht, das Auge arbeitet mit Adaption.
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• Wahrnehmungsphänomene 1) Kontrastphänomen verstärkt empfundener Gegensatz zwischen zwei verschiedenen Wahrnehmungsinhalten des gleichen Sinnesgebiet. Folge der lateralen Hemmung 2) Scheinbewegungen stroboskopische Bewegung; aufeinanderfolgende Darbietung zweier stationärer Stimuli an leicht versetzten Positionen kann die Wahrnehmung einer Bewegung hervorrufen (Wertheimer) ›30ms = gleichzeitige Bewegung ‹90ms = Scheinbewegung ‹300ms = keine Bewegung 3) Scheinkonturen physikalisch nicht vorhandener, aber subjektiv wahrgenommenes Objekt (wenige Informationen reichen aus um etwas zu "konstruieren")  z.B Kanizsa Dreieck  4) Mehrdeutigkeit "Kippbilder" z.B Necker-Würfel oder Rubin-Becher
• Sichtbare Wellenlängen 380-720 nm
• Aufbau des Auges http://www.psychologie.uni-heidelberg.de/ae/allg/lehre/wct/w/w3_visuelles_system/w320_aufbau.htm
• Aufbau der Zellen im Auge 1) Rezeptorzellen Stäbchen/Rods (120 Mio.) (skotopische Sehen 10-1-10-6 in der Dämmerung, Menschen ohne Stäbchen sind Nachtblind) Zapfen/Cones (6 Mio.) (photopische Sehen in Helligkeit 10-107) 2) Bipolarzellen 3) Horizontal- und Amakrinzellen 4) Ganglienzellen (1 Mio.)
• Verteilung Stäbchen und Zapfen 0° Fovea centralis 10-20° Blinder Fleck   siehe: http://www.psychologie.uni-heidelberg.de/ae/allg/lehre/wct/w/w3_visuelles_system/w321_staebchen_und_zaepfchen.htm
• Verarbeitung neuronaler Schaltkreise (Verschaltung) 1) Lineare Verschaltung 1 zu 1 Verschaltung an der Fovea. (1 Zapfen -> 1 Bipolarzelle -> 1 Ganglienzelle) Feuerungsrate des Neuron B erhöht sich nicht, egal wieviele Zapfen um das Zapfen des Neuron B stimuliert werden. 2) Konvergenz summativ inhibierend
• Rezeptives Felder (RF) im CGL und striären Cortex Im Corpus geniculatum laterale: Zentrum-Umfeld Antagonismus: Zentrum und Umfeld des RF antworten entgegengesetzt auf elektrische Signale RF einer Ganglienzelle mit ON-Zentrum: reagiert auf einen Lichtpunkt im Zentrum mit hoher Feuerungsrate auf diffuse beleuchtung mit mittlerer Feuerungsrate auf Beleuchtung des Off-Umfeldes  mit gar keiner RF einer Ganglienzelle mit Off-Zentrum reagiert auf einen Lichtpunkt im Zentrum gar nicht auf diffuse Beleuchtung stark auf Beleuchtung des On-Zentrum mit starker Feuerungsrate Im striären Cortex: RF im Kortex für Objektmerkmale wie  Orentierung, Bewegung und Größe Beispiel Orentierung: senkrecht = höchste Feuerungsrate am kipppen = mittlere Feuerungsrate  waagerecht = gar keine
• Laterale Inhibitation Beispiele: Hermann Gitter Grautreppe Chevreul Mach'sche Bänder
• Struktur des visuellen Systems Auge: Retina, blinder Fleck, Fovea centralis, Rezeptortypen, Ganglienzellen, rezeptive Felder  Corpus Geniculatum Laterale Primärer visueller Cortex Extrastriärer visueller Cortex
• Gehirn (Anzahl Neuronen) ca 180 Milliarden Neuronen  jedes Neuron erhält durchschnittlich Signale von 1000 anderen Neuronen
• Sehbahn Auge Nervus opticus Chiasma Opticum Tractus opticus Colliculi superior CGL Opticus radiation visueller Cortex
• CGL bohnenförmig liegt im Thalamus wird von 90% der Fasern des Sehnervs erreicht erhält zusätzlich Informationen vom Hirnstamm, vom Thalamus und vom Cortex in Schichten aufgebaut retinotop
• retinotop bedeutet gleich aufgebaut wie die Retina im Auge.  Gleiche Signale landen an der selben retinotopen Karte im CGL. das Areal für die Signale des CGL ist aber 8-10% größer als auf der wirklichen Retina  
• Primärer visueller Cortex (Area Striata) im Okzipitallappen 250 Mio. Neuronen (15% des Cortex) wird von 15 Mio Axone aus dem CGL erreicht (in Schicht 4c) Neuronen sind selektiv empfindlich (Bewegung, Richtung, Größe s.RF) Fovea 0,01%, hier 8%
• Extrastriärer Cortex neben Area Striata noch etwa 30 weitere visuelle Areale nachgewiesen, diese werden zusammenfassend als Extrasträrer Cortex bezeichnet ca 60% des Cortex mit Sehen beschäftigt es gibt zwei Haupt(Informations-)Bahnen Parietaler Verarbeitungsstrom (Handlung, Bewegung, Position) Temporaler Verarbeitungsstrom (Farb, Muster, Formwahrnehmung, Objekterkennung)
• Optik (Linsengleichung) 1/f = 1/b + 1/g f      Brennweite (Brechkraft) b     Brechweite g     Gegenstandsweite
• Brechkraft des Auges Brennweite des Auges (Hornhaut) beträgt 24mm Formel für die Brechkraft angewandt: 1/0.024 ergibt dann aufgerundet 42 Dioptrin Die Brechkraft für die Linse beträgt 18 Dioptrin Zusammen also 60 Dioptrin entspricht einer Brennweite von 16.6 mm (gesundes Auge und großer Objektentfernung) Brechkraft kann durch Akkomodation bis zu 8,6 Dioptrin erhöht werden (also bis zu 68,6?!??)
• Visus ist die Sehschärfe an der Stelle des schärfsten Sehens. Die Winkel-Sehschärfe (alpha) ist das Vermögen die Lücke zwischen einem Testzeichen zu erkennen. Diese liegt bei Jugendlichen bei 1,0-1,6, bei älteren Menschen, bei 0,6-1,0 Landoldt Ringe: an welcher Position (Uhrzeit) liegt die Öffnung der Ringe? Kleinste Erkennbare Öffnung: 1 Winkelminute (unter optimalen Bedingungen) 
• Akkomodation Ist eine dynamische Anpassung der Brechkraft des Auges  Fern-Akkomodation: enstspannte Zilliarmuskeln, flache Linse Nah-Akkomodation: zusammengezogene Zilliarmuskeln, Runde linse
• Fehlsichtigkeit Myopie (Kurzsichtigkeit): die Distanz zwischen Linse und Retina bezogen auf die Brechkraft der Augenoptik ist zu groß (Konkave Linsen) Hypermetropie (Weitsichtigkeit): die Distanz zwischen Linse und Retina bezigen auf die Brechkraft der Augenoptik ist zu klein (Konvexe Linsen) Presbyohie (Altersweitsichtigkeit): Brechkraft der Linse wird im Alter vermindert. Dazu kommt es zur Verschiebung des Nahpunkts (Entfernung des Nahpunkts vom Auge nimmt zu)

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