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Allgemeine Psychologie II (Fach) / Volition 2 (Lektion)

Vorlesung (zweigeteilt)

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  • Folgen beeinträchtigter kognitiver Kontrolle - Patient Phineas Gage spricht normal und erinnert sich an alles, was mit ihm passiert ist erhaltener Intellekt Aber: Gravierende Probleme im Planen -> der einstmals zuverlässige Mann kann sein Leben nicht mehr organisieren "höfliche Freundlichkeit ist blankem Jähzorn und Respektlosigkeit gewichen" Durch seine merkmürdige Persönlichkeitsveränderung wird Gage zu einem Anschauungsobjekt der relativ neuen Hirnforschung sein Arzt macht 1868 die Verletzung des Frontalhirns dafür verantwortlich -> Die Eisenstange zerstörte die Regionen von Mitgefühl und Autoritätsgefühl, nun beherrschten animalische Leidenschaften seinen Charakter eine gewagte These in einer Gesellschaft, nach deren Glauben jeder Mensch von Gott auf die einzigartige Art und Weise geschaffen ist
  • Funktionen des präfrontalen Cortex - Frühe Studien Seit über hundert Jahren wird vermutet, dass der PFC an höheren kognitiven Funktionen (Denken, Planen, Entscheiden) beteiligt ist Läsionen des PFC lassen grundlegende sensorische und motorische Funktionen und Routinehandlungen weitgehend intakt Aber: Frühe Fallbeschreibungen von Frontalhirnpatienten deuten auf Beeinträchtigungen in Aufgaben hin, die abstraktes Denken, neue Kombinationen oder Unrteilsfähigkeit erfordern Zahlreiche neuere Untersuchungen mit sensitiveren neuropsychologischen Tests belegen zentrale Bedeutung des PFC für kognitive Planungs- und Kontrollfunktionen
  • Folgen beeinträchtigter kognitiver Kontrolle Dysexekutives Syndrom Verhalten erscheint reizabhängig statt durch Ziele gesteuert zu werden Perseveration und beeinträchtigte Flexibilität Ablenkbarkeit Mangelnde Inhibition von automatisierten Routinen => Funktionen, die einer Zentralen Exekutiven zugeschrieben werden
  • Konzept der Zentralen Exekutive Trägt wenig zum Verständnis kognitiver Kontrolle bei, solange nicht spezifiziert wird, wie - d.h. kraft welcher neuronalen und computationalen Mechanismen - der PFC die ihm zugeschriebenen Kontrollfunktionen realisiert Außerdem: PFC kein einheitliches System! verschiedene PFC-Regionen vermitteln unterschiedliche Kontrollfunktionen in komplexes Netzwerk corticaler und subcorticaler Hirnsysteme eingebunden in seiner Funktionsweise nicht weniger beeinflusst, als er seinerseits Prozesse in anderen Systemen moduliert
  • Vernetzung des präfrontalen Kortex Zwei Selbste: kognitiv und affektiv Lateraler Präfrontaler Cortex: SM, PM, FEF, PC, V2, A2 Ventromedialer Präfrontaler Cortex: Amy, MTL, S1, S2 Shared regions of connectivity: Tha BG, ACC (anteriorer cingualer Cortex), Ins
  • Messung kognitiver Kontrollfunktionen Aufgaben zur Messung von Kontrollfunktionen liefern keine "prozessreinen" Maße für einzelne Kontrollfunktionen Aufgaben beanspruchen mehrere kognitive Leistungen in unterschiedlicher Gewichtung Faktorenanalyse von Aufgabenbatterien -> Interkorrelationen zwischen den Leistungsparametern durch Modelle mit drei latenten Variablen beschreibbar Friedman et al (2011) Einstellungswechsel (set shifting) wird mit Aufgaben erfasst, in denen Probanden schnell zwischen verschiedenen Reaktionsregeln oder kognitiven Einstellungen wechseln müssen (z.B. task switching) Updating wird mit Aufgaben erfasst, die die Aufrechterhaltung, Überwachung und Aktualisierung von Informationen im Arbeitsgedächtnis erfordern Inhibition wird mit Aufgaben erfasst, in denen dominante Reaktionen unterdrückt werden müssen (z.B. Go/NoGo-,Stoppsignal- und Stroop-Aufgaben) => Variablen untereinander korreliert -> deutet darauf hin, dass es neben spezifischen auch generelle Kontrollfunktionen gibt, die in allen exekutiven Aufgaben beansprucht werden => der generelle Faktor spiegelt die Fähigkeit, Ziele und aufgabenrelevante Information aktiv aufrechtzuerhalten -> Inhibition irrelevanter Reaktionen als Nebeneffekt der Top-Down-Modulation der Verarbeitung durch aktiv gestaltene Zielpräsentationen
  • Kognitive Kontrollfunktionen des PFC Funktionen, die die Grundlage kognitiver Kontrolle und flexibler willentlicher Handlungen 1. Flexible Aktualisierung neuronaler Repräsentationen von Zielen, Aufgabenregeln und Kontextinformationen> bildet die Grundlage, dass kognitive Einstellungen und Verhaltensdispositionen flexibel umkonfiguriert und an wechselnde Ziele und Kontexte angepasst werden können 2. Aktive Aufrechterhaltung und Abschirmung aufgabenrelevanter Informationen und deren Abschirmung gegen störende Reize> Voraussetzung dafür, dass Reaktionsselektion nicht ausschließlich durch aktuelle äußere Reize, sondern durch innere Repräsentationen von Aufgabenregeln und weiteren Kontextinformationen bestimmt wird 3. Top-down-Modulation der Verarbeitung in perzeptuellen, motorischen, emotionalen und motivationalen Verarbeitungssystemen im Sinne aktiv gehaltener Ziele> Voraussetzung dafür, dass aufgabenrelevante Informationen mit Priorität verarbeitet und zielkonforme Reaktionen trotz konkurrierender Reaktionstendenzen ausgeführt werden können 4. Hierarchische Handlungsorganisation, Koordination multipler Ziele und zukunftsorientierte Handlungsplanung> Koordination abstrakter, hierarchisch strukturierter und zeitlich weiter in die Zukunft erstreckter Ziele und Pläne sowie Einsatz metakognitiver Strategien
  • Flexible (Um-)Konfiguration von Verhaltensdispositionen und kognitiven Einstellungen Herausragendes Merkmal willentlicher Handlungssteuerung Fähigkeit von Menschen, Verhaltensdispositionen sehr schnell aufgrund verbaler oder symbolischer Instruktionen auf neue Weise zu konfigurieren kognitive Einstellungen flexibel an wechselnde Ziele und Aufgaben anzupassen Instruktionsbasiertes Lernen und Anwenden neuer Reaktionsregeln Kontrolle von Verhalten durch, die spezifizieren, mit welchen Reaktionen auf Reize zu reagieren ist, um bestimmte Effekte zu erzielen corticostriatale Netzwerk (PFC + parientaler Kortex + Basalganglien) Ruge & Wolfensteller (2010): Versuchspersonen lernten Aufgabenregeln, die vier visuellen Reizen zwei manuelle Reaktionen zuordneten Anschließend sollten die Versuchspersonen gemäß der Regeln auf die in zufälliger Abfolge dargebotenen Reize reagieren Erwerb neuer Aufgabenregeln geht mit bemerkenswert schnellen Veränderungen in den beteiligten neuronalen Systemen einher initiale Encodierung und Implementierung neuer symbolischer Aufgabenregeln über den lateralen PFC nach wenigen Übungsdurchgängen zunehmende Einbindung prämotorischer Cortexregionen (konkrete Reiz-Reaktions-Assoziationen) und Basalganglien (instrumentelles Verstärkungslernen)
  • Flexible (Um-)Konfiguration von Verhaltensdispositionen und kognitiven Einstellungen - Beeinträchtigte kognitive Flexibilität bei Frontalhirnpatienten manifestiert sich in mangelnder Anpassung an wechselnde Aufgabenanforderungen und Neigung zur Perseveration Tendenz an einer einmal verwendeteten Verhaltensregel festzuhalten, selbst wenn diese nicht länger relevant ist Test zur Messung kognitiver Flexibilität: Wisconsin-Kartensortiertest
  • Flexible (Um-)Konfiguration von Verhaltensdispositionen und kognitiven Einstellungen - Wisconsin-Kartensortiertest Probanden sollen Karten nach einem ihnen unbekannten Kriterium sortieren (Farbe,Form,Anzahl) Feedback nach jeder Zuordnung; nach 10 korrekten Zuordnungen Wechsel des Klassifikationskriterium Frontalhirnpatienten (insbesondere DLPFC) machen mehr Perseverationsfehler und meistern weniger Kategorien Wisconsin-Kartensortiertest beinhaltet mehrere kognitive Anforderungen zwischen Sortierregeln wechseln vormals relevante Regel zu inhibieren Fehlerrückmeldungen nutzen Nur begrenzte Rückschhlüsse möglich Methoden notwendig, die genaueren Aufschluss über die relevanten Prozesse der flexiblen Anpassung liefern (=Kognitive Mechanismen des Aufgabenwechsels)
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  • Flexible (Um-)Konfiguration von Verhaltensdispositionen und kognitiven Einstellungen - Kognitive Mechanismen des Aufgabenwechsels Vpn müssen in schneller Folge zwischen zwei oder mehreren Aufgaben wechseln Wechseln zwischen zwei Aufgaben geht im Vergleich zur Wiederhohlung der gleichen Aufgabe mit verlängerten Reaktionszeiten einer und höheren Fehlerrate ein (Wechselkosten; switch costs) Wechselkosten spiegeln eine Reihe unterschiedlicher Prozesse und Einflussfaktoren wider (selbst wenn man über eine Sekunde Zeit hat bleibt ein Unterschied bestehen (residuale Wechselkosten) Abruf der (evtl. verbalen) Repräsentation der neuen Aufgabe, die spezifiziert, auf welche Reizmerkmale geantwortet werden soll Kann im Prinzip bereits vor dem Erscheinen des imperativen Reizes stattfinden Wechselkosten signifikant kleiner, wenn Probanden zwischen dem Aufgabenhinweis und dem imperativen Reiz genügend Zeit haben, um sich aktiv auf die neue Aufgabe vorzubereiten Goschke (2000): Effekt der Aufgabenverbalisierung auf den Aufgabenwechsel -> Probanden sollten entweder abwechselnd auf die Farbe oder Identität von Buchstaben reagieren oder wiederhohlt die gleiche Aufgabe ausführen. Während des 1,5 s langen Reaktions-Stimulus-Intervalls sollten sie entweder die nächste Aufgabe laut aussprechen oder aber die Wochentage aufsagen, wodurch die Aufgabenverbalisierung unterbunden wurde -> Reaktionszeiten erhöhen sich wenn zusätzliche Aufgabe dazu kommt und die Selbstinstruktion wird verlangsamt Personen instruieren sich bei einem Aufgabenwechsel über inneres Sprechen selbst 2. In Bereitschaft setzen aufgabenrelevanter Reiz-Reaktions-Assoziationen z.B: Wenn das Objekt rot ist, dann drücke die linke Taste Etablierung einer neuen Aufgabeneinstellung (task-set)
  • Flexible (Um-)Konfiguration von Verhaltensdispositionen und kognitiven Einstellungen - Neuronale Korrelate des Aufgabenwechsels Derfuss et al (2005): inferiore frontale Kreuzungsregion (inferior frontal junction) (BA 44/6) für Selektion und Abruf von Aufgabenregeln => eigentliche Implmentierung der konkreten Reiz-Reaktions-Regeln einer Aufgabe wird mit Aktivierungen im superioren Parietalcortex und DLPFC in Verbindung gebracht
  • Aktive Aufrechterhaltung und Top-Down-Modulation der Aufmerksamkeit Zentrale Voraussetzung für willentliches Handeln: Hinweisreize, Instruktionen, Zielrepräsentationen oder Aufgabenregeln im Arbeitsgedächtnis aufrechterhalten und gegen Störungen abschirmen Beeinträchtigte Fähigkeit zur Aufrechterhaltung von Informationen bei PFC Patienten, insbesondere wenn diese gegen Störreize abgeschirmt werden müssen -> Die Patienten können Störreize nicht adäquat abschirmen und die Information vor dem Störreiz geht verloren / kann nicht mehr abgerufen werden Experiment Druzgal & D'Esposito (2003): Encoding -> Gesichter merken, Delay, Retrieval -> Gesicht erkennen = Je mehr Gesichter man sich merken muss, desto mehr Aktivität im PFC; In Encoding und Retrieval Phase hohe Aktivität in FFA Experiment Funahasi et al (1989): Affe bekommt Symbole gezeigt (rechts oben) -> Delay Phase = langhaltige Aktivierung im Arbeitsgedächtsnis = Wenn bei Delay keine Aktivierung vorhanden ist wird der Affe mit Sicherheit einen Fehler machen Experiment Wallis et al (2001): Nicht der Reiz selbst, nicht die Reaktion, sondern die Kombination von beidem = Aktivität beim Abrufen der encodierten Regel
  • Aktive Aufrechterhaltung und Top-Down-Modulation der Aufmerksamkeit - Sensorische Restrukturierungshypothese Im PFC wird nicht die sensorische Information selbst aufrechterhalten sondern abstrakte Aufgabenpräsentationen aktiv gehalten Dadurch wird die neuronale Verarbeitung in posterioren Hirnregionen top-down dahingehend moduliert, dass aufgabenrelevante Informationen mit höherer Priorität verarbeitet werden Die eigentliche Aufrechterhaltung aufgabenrelevanter Objekte findet in den gleichen posterioren Cortexregionen statt, die auch an der Verarbeitung der jeweiligen Informationen in der Wahrnehmung beteiligt sind
  • Top-Down-Modulation motorischer Systeme Reaktionsinhibition Unterdrückung unerwünschter automatisierter oder gewohnheitsmäßiger Reaktionen als eine Form von Top-Down-Modulation durch aktive Zielrepräsentationen Mangelnde Unterdrückung automatisierter Reaktionen und erhöhte Reizabhängigkeit des Verhaltens bei Patienten mit Frontalhirnverletzungen Benutzungsverhalten (utilisation behavior) Experiment: Vor Patient werden Alltagsgegenstände auf den Tisch gelegt Einige Frontalhirnpatienten führen Gewohnheitshandlungen aus, die mit den Gegenständen assoziiert sind -> z.B. Brille aufsetzen, obwohl Patient keine Brille braucht (Die Handlung "Brille aufziehen" wurde mit dem Sehen der Brille ausgelöst, da diese so im Gedächtnis verknüpft wurde Verhalten tritt auch auf, wenn Patient keine entsprechende Absicht zu haben scheint oder instruiert wird, die Handlung zu unterlassen => Umweltabhängigkeitssyndrom (environmental dependency syndrome) Rechter inferiorer PFC -> das Ausmaß einer Läsion wirkt sich auf stop-signal-task aus -> weiterer Beleg dafür, dass PFC für top-down verantwortlich ist (Reaktionsinhibition in der Stop-Signal-Aufgabe) die neuronalen Systeme, die an der Inhibition einfacher motorischer Reaktionen beteiligt sind, sind auch relevant für die Impulskontrolle in alltäglichen Kontexten
  • Top-Down-Modulation affektiver Systeme: Emotionsregulation Strategien, mit denen die Intensität, Qualität oder der Ausdruck eigener Emotionen beeinflusst werden soll Unterdrückung des mimischen Ausdruck einer Emotion Ablenkung der Aufmerksamkeit von emotionsauslösenden Reizen Kognitive Uminterpretation der Bedeutung emotionaler Reize => Beauregard et al (2001): willentliche Emotionsunterdrückung korreliert mit reduzierter Aktivierung der Amygdala => Je stärker der PFC bei der Emotionsregulation aktiviert ist, desto schwächer ist die Amygdala aktiviert
  • Top-Down-Modulation motivationaler Bewertungssysteme - Intertemporale Entscheidungskonflikte und Selbstkontrolle Ökonomische Entscheidungstheorie: Rationale Entscheidungsregel -> Wähle das Ziel, bei dem das Produkt von möglichem Gewinn und Gewinnwahrscheinlichkeit maximal ist Erwartung-Wert-Theorien: Menschen verwenden (approximativ) rationale Entscheidungsregeln Probleme rationaler Entscheidungstheorien: Empirische Befunde zeigen mitunter Abweichungen von optimaler ("rationaler") Entscheidungsregel Menschen tun immer das, was sie als vernünftig betrachten oder wofür sie sich entschieden haben impulsives Verhalten ("Willensschwäche") Gewohnheiten, die im Widerspruch zu vernünftigen Abwägungen und Intentionen stehen Kleiner sofortige vs. größere verzögerte Belohnnung Kleiner sofortiger Verlust vs. verzögerter großer Gewinn => Selbstkontrolle: Wahl der langfristig vorteilhaften Option; Inkaufname kurzfristiger Verluste oder Verschlechterungen der Bedürfnislage
  • Top-Down-Modulation motivationaler Bewertungssysteme - Zwei-Systeme-Modelle McClure et al (2004): Wenn Probanden zwischen Geldbeträgen auswählten, die unmittelbar verfügbar war, ging dies mit erhöhter Aktivität im medialen Präfrontalcortex und in limbischen Hirnregionen einher, die an der Verarbeitung von Belohnungen beteiligt sind. Wählten die Probanden eine größere spätere Belohnung, wurden präfrontale und parietale Cortexregionen relativ stärker aktiviert als limbische Regionen Impulsives System: Sensitiv für unmittelbar verfügbare Belohnungen/Bestrafungen Anreizmotivation durch sofortig verfügbare Belohnung u.a. Amygdala, Striatum, N. acc. Reflektiertes System: Vermittelt Antizipation zukünftiger Belohnungen/Bestrafungen Unterdrückung aktueller emotionaler Reaktionen PFC, ACC, OFC, Hippokampus
  • Top-Down-Modulation motivationaler Bewertungssysteme - Modulation eines einheitlichen Wertsignals Hare et al (2009): Vpn (in Diät) schätzten Nahrungsmittel nach Geschmack und Gesundheit ein -> Vpn sollten zwischen neutral schmeckendem Nahrungsmittel mittlerer Gesundheit und zweitem Nahrungsmittel auswählen Aktivität im VMPFC (impulsives System) korreliert mit subjektivem Wert des Nahrungsmittels (=wie sehr es relativ zum neutralen Referenzobjekt präferiert wurde) => Repräsentation des subjektiven Werts von Belohnungen Bei selbstkontrollierten Probanden korreliert die VMPFC-Aktivität mit subjektiver Schmackhaftigkeit UND Gesundheit der Nahrungsmittel Bei impulsiven Probanden NUR mit der Schmackhaftigkeit -> Gesundheit hat für impulsive Personen keinen Wert DLPFC bei selbstkontrollierten Entscheidungen (leckeres aber ungesundes Essen zurückweisen) stärker aktiviert als bei impulsiven Eintscheidungen Je stärker die Aktivierung im DLPFC, umso geringer die Aktivierung im VMPFC => Herunterregulierung des subjektiven Werts leckeren Essens durch langfristige Ziele (Gesundheit)
  • Handlungsplanung Planen: Generieren von Handlungssequenzen durch die versuchsweise Neukombination von Teilhandlungen "mentale Simulation" solcher Sequenzen vor ihrer eigentlichen Ausführung im Sinne eines inneren Probehandelns Häufig beeinträchtigte Planungsprozesse bei Patienten mit Frontalhirnschädigungen Falsch strukturierte Handlungssequenzen (nicht mehr in geordneter Folge) Auslassen relevanter Handlungsschritte Einfügung falscher Handlungsschritte Test zur Untersuchung: Turm von Hanoi => Patienten mit Läsionen im linken anterioren PFC zeigten Beeinträchtigungen im TOH im Vergleich zu Probanden mit posterioren Läsionen Aktivitätszunahme im DLPFC + frontopolaren PFC mit zunehmender Planungsschwierigkeit (d.h. mit der Zahl der zur Zielerreichung notwendigen Züge
  • Koordination multipler Ziele Viele Tätigkeiten beinhalten multiple Unterziele und Teilaufgaben / müssen in eine zeitliche Abfolge gebracht werden / müssen bezüglich ihrer Wichtigkeit, Dringlichkeit und Schwierigkeit geordnet werden Aufrechterhaltung eines Oberziels, bei gleichzeitiger Abarbeitung von Unterzielen Teilaufgaben müssen zugunsten momentan wichtigerer Tätigkeit unterbrochen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufgenommen werden Multiple errands test (Shallice&Burgess, 1991) Frontalhirnprobanden wurden istruiert, Reihe von Alltagshandlungen zu erledigen 6 einfache Aufgaben (Brot kaufen); 2 komplexere Aufgaben (nach 15 min an einem bstimmten Platz sein, 4 bestimmte Informationen beschaffen) Bestimmte Regel waren zu beachten (keinen Laden betreten, ohne etwas zu kaufen) Frontalhirnpatienten führten Aufgaben häufig nicht oder nicht korrekt aus und verstießen gegen Regeln Sixelements test (Shallice&Burgess, 1991) Vpn haben 15 Minuten, um 3 Aufgaben mit jeweils 2 Teilaufgaben zu bearbeiten (z. B. 2 Sets von Rechenaufgaben lösen, 2 Wegbeschreibungen geben) Zusätzliche Instruktion: a) keine zwei Teilaufgaben aus dem gleichen Set nacheinander bearbeiten; b) frühere Aufgaben innerhalb eines Aufgabensets bringen mehr Punkte als spätere Optimale Strategie: von selbst nach einiger Zeit auf eine andere Aufgabe wechseln Patienten verhaften an einer Aufgabe: Planungsdefizit -> subgoal nicht präsent Branching Frontopolarer Cortex speziell in Aufgaben aktiviert, in denen Vpn übergeordnetes Ziel aufrechterhalten mussten, während sie gleichzeitig Unterziele abarbeiten mussten
  • Prospektives Gedächtnis Gedächtnis für Absichten, die erst zu einem späteren Zeitpunkt oder in Reaktion auf geeignete Auslösebedingungen auszuführen sind z.B wenn man sich morgens vornimmt, nach der Arbeit eine wichtige Besorgung zu machen
  • Präventive Selbstverpflichtung Vpn sollten zwischen kleinen sofortigen Belohnungen und größeren späteren Belohnungen wählen in einer Selbstverpflichtungsbedingung konnten Vpn, die sich für das Warten entschieden hatten, wählen: a) ob die während des Warteintervalls weiterhin die Option haben, sich noch um zu entscheiden oder B) ob diese Option ausgeschlossen sein sollte => entspricht einer präventiven Selbstverpflichtung => Frontopolarer Kortex aktiv beim Wählen der späteren Belohnung -> zukunftsorientiertes Denken Gemeinsamkeit vieler Aufgaben, in denen der frontopolare Cortex aktiviert wird: erfordern zukunftsorientiertes Denken mentales Durchspielen möglicher Handlungspläne imaginieren möglicher zukunftsorientierter Szenarien