Academic literature on the topic 'Arbeitsgedächtnis'

Zusammenfassung. In der Multikomponentenkonzeption des Arbeitsgedächtnisses wird explizit eine separate visuelle Teilkomponente postuliert, die in einen Speicher für statische visuelle Informationen (Visual Cache) und einen dynamischen (räumlichen) Wiederholungsprozess (Inner Scribe) unterteilt wird. In der vorliegenden Arbeit wird argumentiert, dass eine solche Aufteilung begrifflich unscharf und nicht geeignet ist, die empirischen Befunde angemessen zu erklären. Die Unterscheidung statisch versus dynamisch trifft nicht die richtige Dimension. Stattdessen sprechen neurowissenschaftliche Befunde eher für eine Trennung zwischen räumlich und visuell, wobei die räumliche Komponente zum Teil supramodal ist, während die visuelle Komponente eine Binnendifferenzierung entlang den repräsentierten Inhalten aufweist. Es wird die These aufgestellt, dass kein separater Speicher postuliert werden muss, um die in der Literatur dokumentierten Phänomene zu erklären. Die Annahme von temporär im visuellen Wahrnehmungsprozess entstehenden Repräsentationen reicht aus, um kurzzeitiges Erinnern zu erklären. Folglich wird das Arbeitsgedächtnis im gleichen verteilten neuronalen Netzwerk realisiert, das die visuelle Informationsverarbeitung in der Wahrnehmung leistet.

Zusammenfassung: In drei Experimenten wurde geprüft, ob die Phonologische Schleife an der Entstehung von Sprechfehlern (Spoonerismen) beteiligt ist. Die Experimente bedienten sich der SLIP-Technik zur Erzeugung von Spoonerismen. Variiert wurde in allen Experimenten der zeitliche Abstand der Induktoren von den mit ihnen phonologisch interferierenden und auszusprechenden Zielwortpaaren. Experiment 1 zeigt das erwartete Resultat: Ein phonologischer Primingeffekt ist nur nachweisbar, wenn die Primes innerhalb von zwei Sekunden vor dem Zielwortpaar dargeboten werden. Diese Ergebnisstruktur zeigte sich auch unter den Bedingungen “irrelevante Sprache” (Experiment 2) und “artikulatorische Unterdrückung” (Experiment 3). Das Ergebnis des dritten Experiments ist unter Zugrundelegung der Arbeitsgedächtnistheorie von Baddeley unerwartet.

ZusammenfassungDas Kurzzeitgedächtnis ist ein kapazitätslimitierter passiver Informationsspeicher. Seine Facette „Arbeitsgedächtnis“ hingegen ist nicht nur speicher-, sondern auch verarbeitungsorientiert, wodurch die aufgenommene Information ohne Zeitverzug für andere kognitive Prozesse zur Verfügung gestellt werden kann. Somit ist das Arbeitsgedächtnis ein dynamisches System zur Informationsverarbeitung, in dem alle bewussten Inhalte zusammentreffen. In den letzten 50 Jahren wurde das aus der Kognitiven Psychologie kommende Konstrukt „Arbeitsgedächtnis“ zunehmend mehr in klinische und pädagogische Kontexte übertragen. Insbesondere das hierarchische Mehrkomponentenmodell zum Arbeitsgedächtnis sensu Baddeley (1986, 2000) erhielt hohe Beachtung. Hier wird auf dessen ontogenetische Entwicklung, neuronalen Hintergrund, die Diagnostik im Kindesalter und klinische Relevanz des Konstrukts eingegangen.

Zusammenfassung. Anschauliches Denken ist ein vitaler Bestandteil der menschlichen kognitiven Grundausstattung. Im psychologischen Labor blieben die Befunde zum Einfluß der Vorstellbarkeit des Materials auf die Leistung in Denkaufgaben allerdings inkonsistent. Ausgangspunkt der vorliegenden Arbeit ist die Annahme, daß die Uneinheitlichkeit der Ergebnisse zum anschaulichen Denken auf eine Konfundierung visuell-bildhafter und räumlicher Prozesse im Arbeitsgedächtnis zurückgeht. Wir geben einen Überblick über die neuere Forschung einschließlich eigener Ergebnisse, wobei wir uns auf deduktive Schlußfolgerungen konzentrieren. Aufgaben unterschiedlicher Modalität, die das räumliche Arbeitsgedächtnis zusätzlich belasten, interferieren demnach mit anschaulichem Denken, nicht aber rein visuelle Aufgaben. Zudem begünstigt einfache räumliche Vorstellbarkeit die Leistung beim Schlußfolgern, während rein visuelles Vorstellen sogar beeinträchtigend wirken kann. In Experimenten mit Hilfe funktioneller Kernspintomographie (fMRT) findet sich außerdem erhöhte Aktivierung in Hirnregionen, die mit räumlichem Arbeitsgedächtnis in Verbindung gebracht werden, nicht aber in Arealen des visuellen Arbeitsgedächtnisses. Anscheinend hat anschauliches Denken, im Gegensatz zur landläufigen Meinung, mit räumlichen und nicht mit visuellen Repräsentationen und Prozessen im Arbeitsgedächtnis zu tun.

Der Zusammenhang zwischen repräsentationalem Neglect (RN) und Arbeitsgedächtnis wurde bei Patient JLA hinsichtlich des Abrufs von räumlich-geografischen und visuellen Informationen aus dem Gedächtnis untersucht. Der Patient erlitt einen rechtsseitigen fronto-temporo-parietalen Hirninfarkt und hatte einen leichten visuellen Neglect. Bei der Beschreibung eines öffentlichen Platzes zeigte JLA einen reproduzierbaren RN mit Blick aus Perspektive A. Bei mentaler Rotation um 180° bestand kein RN aus der Gegenperspektive B. Bei Beschreibung einer Wohnstrasse mit wenigen Objekten, zeigte der Patient auch nach Perspektivwechsel keinen RN. Eine vergleichbare Aufgabe mit mehr Items ergab bei Perspektivwechsel einen deutlichen RN. Die Gedächtnisdiagnostik zeigte Störungen im visuellen Arbeitsgedächtnis, die in Abhängigkeit von der Anzahl der Items variierten. Die verbalen Gedächtnisfunktionen waren leicht eingeschränkt.

Zusammenfassung. Arbeitsgedächtnismodelle betonen meist die Bedeutung des Arbeitsgedächtnisses als Informationsspeicher für höhere kognitive Aufgaben. Wir betrachten in unseren aktuellen Arbeiten zum Arbeitsgedächtnis einen anderen Aspekt: Aufbauend auf theoretischen Positionen, die eine enge Verbindung zwischen dem Arbeitsgedächtnis und dem Aufmerksamkeitssystem postulieren (z.B. Cowan, 1999 ), untersuchen wir die unwillkürliche Aufmerksamkeitsablenkung im Zusammenspiel mit zentralen Steuerprozessen als Grundlage für flexibles Verhalten. Dabei zeigt sich, dass neben den bekannten Speicher- und Kontrollprozessen, die Einstellung der Distrahierbarkeit und die willkürliche Reorientierung auf aufgabenspezifische Information wichtige Aspekte des Arbeitsgedächtnis darstellen. Insgesamt ergibt sich ein differenziertes Bild der Interaktion verschiedener Prozesse (Informationsspeicherung, Aufmerksamkeitssteuerung, sensorische Verarbeitung), das wir in einem Arbeitsgedächtnismodell zusammenfassen.

Die Rolle des Arbeitsgedächtnisses für die Sprachentwicklung, insbesondere die Wortschatzentwicklung ist mittlerweile überzeugend nachgewiesen (z.B. Hasselhorn & Werner, 2000). Daran anknüpfend beschäftigt sich die vorliegende Studie mit der Wortschatzentwicklung bei dysgrammatisch bzw. spezifisch sprachgestörten Grundschulkindern und mit dem Einfluss des phonologischen Arbeitsgedächtnisses auf diesen Entwicklungsprozess. Besonders die Arbeitsgruppe um Gathercole und Baddeley konnten in einer Vielzahl von Arbeiten (z.B. Gathercole & Baddeley, 1990 a, b, 1993) stabile Zusammenhänge zwischen Arbeitsgedächtnis und Wortschatz bzw. Sprache bei normalentwickelten Kindern und spezifisch sprachgestörten Kindern nachweisen. Sie differenzieren 2 Komponenten des phonologischen Arbeitsgedächtnisses: den phonetischen Speicher, in dem akustische Informationen 1,5 bis 2 s erhalten bleibt und dann zerfällt, wenn diese Information nicht durch den Rehearsalprozess, eine Art inneres Sprechen wiederholt und damit aufgefrischt und erhalten wird. Das Arbeitsgedächtnis wurde dabei bevorzugt über das Nachsprechen von Kunstwörtern erfasst. Bezüglich dieses Vorgehen gaben z.B. Snowling, Chiat und Hulme (1991) und Bowey (1996, 2001) zu bedenken, dass durch die Komplexität des Kunstwörternachsprechens und die Redundanz zu anderen Aspekten der sprachlichen Verarbeitung der Einfluss des phonologischen Arbeitsgedächtnisses überschätzt werden könnte. Sie schlagen daher vor, eher allgemein von phonologischer Verarbeitung zu sprechen und das phonologische Arbeitsgedächtnis nicht davon zu differenzieren, zumindest müsse die Unabhängigkeit des Einflusses des phonologischen Arbeitsgedächtnisses von der phonologischen Bewusstheit nachgewiesen werden. Die Leistungsfähigkeit des phonologischen Arbeitsgedächtnisses hängt von den Qualitätsmerkmalen seiner beiden Komponenten ab. Nach Hasselhorn, Grube und Mähler (2000) lassen sich für beide Komponenten jeweils zwei Merkmale identifizieren: Die Qualität des phonetischen Speichers hängt von dessen zeitlich dimensionierter Größe und von der Präzision ab, mit der er akustische Information ablegt und wiedergibt. Die Leistungsfähigkeit des subvokalen Rehearsalprozesses wird von seiner (automatischen) Aktivierbarkeit und seiner Geschwindigkeit bestimmt. Längsschnittlich zeigten Gathercole, Willis, Emslie, & Baddeley (1992) Zusammenhänge zwischen früherem Arbeitsgedächtnis und späterem Wortschatz im Alter bis zu sechs Jahren, im Grundschulalter kehrte sich der Zusammenhang um. Diese Beiträge motivierten die vorliegende Arbeit, in der die Fragen gestellt wurden, ob sich das phonologische Gedächtnis von der phonologischen Verarbeitung im allgemeinen differenzieren lässt, welche Qualitätsmerkmale des phonologischen Arbeitsgedächtnisses bei sprachgestörten Kindern defizitär sind und wie sich die Entwicklungsdynamiken zwischen phonologischem Arbeitsgedächtnis und Wortschatz bei sprachgestörten und sprachlich unauffälligen Kindern gestalten. Um dies zu klären, wurde eine Längsschnittstudie realisiert, bei der 64 normalentwickelte und 33 sprachgestörte Kinder im Laufe des ersten und zweiten Grundschuljahres dreimal untersucht wurden; der zweite und dritte Meßzeitpunkt bildeten im wesentlichen die Grundlage der vorliegenden Arbeit. Es fanden sich starke empirische Argumente für die Position, dass Störungen im phonologischen Arbeitsgedächtnis eine Hauptursache für die Sprachauffälligkeiten dysgrammatisch-sprachgestörter Kinder sind. Abweichend von den Ergebnissen bei sprachlich unauffälligen Kindern, zeigten die sprachgestörten Kinder geringere Leistungen in allen Bereichen, weniger und niedrigere Korrelationen, das phonologische Arbeitsgedächtnis ließ sich faktorenanalytisch von der phonologischen Bewusstheit und dem phonologischen Langzeitwissen klar trennen. Bei der Betrachtung der vier Merkmale des phonologischen Arbeitsgedächtnisses (Hasselhorn, Grube & Mähler, 2000) zeigte sich kein Einsatz der Rehearsalstrategie und eine geringere Geschwindigkeit (letzteres vielleicht auch der Ausdruck eingeschränkter Sprechmotorik, siehe Gathercole, Service et al., 1999). Es gab einen Gruppenunterschied bei der Variablen für die Qualität des phonetischen Speichers. Auch die zeitliche Dimension schien reduziert, die sprachgestörten Kinder zeigten bei langen Kunstwörtern einen größeren Leistungsabfall. Bei verrauscht dargebotenen Kunstwörtern ließ sich nach Ausschluss des Einflusses von Alter und Intelligenz kein Gruppenunterschied mehr nachweisen, der bei unverrauscht dargebotenen Kunstwörtern vorhanden war, so dass die Qualität des phonetischen Speichers eine wesentliche Rolle für die Sprachentwicklung zu spielen scheint. Bei den dysgrammatischen Kindern ließ sich weiterhin eine kausale Asymmerie zwischen phonologischem Arbeitsgedächtnis und Wortschatz finden, dergestalt, dass das frühere phonologische Arbeitsgedächtnis einen größeren Einfluss auf den späteren Wortschatz hatte, als umgekehrt. Diese wurde wegen des Entwicklungsrückstands der sprachgestörten Kinder in dieser Form erwartet, bei den sprachlich-unauffälligen Kindern ließ sich kein Zusammenhang zeigen. Die phonologische Bewusstheit zeigte keinen entwicklungsrelevanten Einfluss auf den Wortschatz. Zusammenfassend ist zu sagen, dass die Ergebnisse der vorliegenden Studie die Hypothese stützen, dass die Ursache für kindliche Störungen des Spracherwerbs im phonologischen Arbeitsgedächtnis und speziell in der Qualität des phonetischen Speichers zu suchen sind. Literatur Bowey, J. A. (1996). On the association between phonological memory and receptive vocabulary in five-year-olds. Journal of Experimantel Child Psychology, 63(1), 44-78. Bowey, J. A. (2001). Nonword repetition and young children`s receptive vocabulary: a longitudinal study. Applied Psycholinguistics, 22, 441-469. Gathercole, S. E. & Baddeley, A. D. (1990a). Phonological memory deficits in language disordered children: Is there a cusal connection? Journal of Educational Psychology, 29, 336-360. Gathercole, S. E. & Baddeley, A. D. (1990b). The role of phonological memory in vocabulary acquisition: A study of young children learning new names. British Journal of Psychology, 81, 439-454. Gathercole, S. E. & Baddeley, A. D. (1993). Working memory and language. Hove, UK: Erlbaum. Gathercole, S. E., Service, E., Hitch, G.J., Adams, A.-M. & Martin, A. J. (1999). Phonological short-term memory and vocabulary development: Furter evidence on the nature of relationship. Applied cognitive psychology, 13, 65-77. Gathercole, S. E., Willis, C., Emslie, H., & Baddeley, A. D. (1992). Phonological memory and vocabulary development during the early school years: a longitudinal study. Developmental Psychology, 28, 887-898. Hasselhorn, M., Grube, D. & Mähler, C. (2000). Theoretisches Rahmenmodell für ein Diagnostikum zur differentiellen Funktionsanalyse des phonologischen Arbeitsgedächtnisses. In M. Hasselhorn, W. Schneider & H. Marx, Diagnostik von Lese-Rechtschreib-Schwierigkeiten, Tests und Trends, Bd. 1 (S.167-182). Hogrefe: Göttingen. Hasselhorn, M. & Werner, I. (2000). Zur Bedeutung des phonologischen Arbeitsgedächtnisses für die Sprachentwicklung. In H. Grimm (Hrsg.), Sprachentwicklung (Enzyklopädie der Psychologie, Themenbereich C: Theorie und Forschung, Serie III Sprache, Bd. 3) (S. 363-378). Göttingen: Hogrefe. Snowling, M., Chiat, S., & Hulme. C. (1991). Words, non-words, and phonological processes: Some comments on Gathercole, Willis, Emslie, and Baddeley. Applied Psycholinguistics, 12(3), 369-373.

In der vorliegenden Habilitationsschrift wurde eine Serie von Studien zusammengefasst, die menschliches räumliches Arbeitsgedächtnis, den "Visuospatialen Skizzenblock", untersucht haben. Dieses Kurzzeitgedächtnissystem ist häufig im Rahmen von Erkrankungen des frontalen Kortex und seiner mit ihm verbundenen Hirnareale, z.B. dem Morbus Parkinson, dem Morbus Alzheimer oder der Schizophrenie, beeinträchtigt und für einen relevanten Teil der kognitiven Defizite dieser Patienten verantwortlich. Wir untersuchten sowohl Gesunde als auch Patienten mit fokalen Läsionen des Gehirns mit Varianten des "Gedächtnissakkaden"-Paradigmas, einem etablierten okulomotorischen Verfahren zur Untersuchung von Raumgedächtnis. Es wurden sowohl behaviorale Aspekte von Arbeitsgedächtnis als auch mögliche anatomische Substrate dieses Gedächtnissystems sowie zeitstabilerer "Langzeit"-Gedächtnissysteme untersucht. Ziel war es, klarere Korrelationen zwischen messbarem Verhalten einerseits und Anatomie/Physiologie von Raumgedächtnis andererseits zu etablieren. Wir konnten erstmals zeigen, dass menschliches räumliches Arbeitsgedächtnis selektiv für aktuelles Verhalten relevante Wahrnehmungsinhalte repräsentiert. Der Zugang verhaltensirrelevanter Rauminformationen zu räumlichem Arbeitsgedächtnis wird offenbar durch effiziente (Aufmerksamkeits-) Filtermechanismen verhindert. Für die Existenz solcher Filtermechanismen gab es bislang nur elektrophysiologische Belege im Tiermodell. Da die Speicherkapazität von Arbeitsgedächtnis gering ist, erlauben diese Filtermechanismen möglicherweise einen effizienteren Umgang mit der Fülle und Komplexität unserer Umwelt. Umgekehrt lässt die in unserem Experiment sichtbar gewordene enge Verzahnung von Arbeitsgedächtnis und Aufmerksamkeit die Hypothese zu, dass eine gestörte Arbeitsgedächtniskapazität sowohl durch eine primäre Beeinträchtigung der Speichermechanismen selbst als auch durch Störungen der attentionalen Kontrolle derselben zustande kommen kann. Des weiteren konnten wir erstmals zeigen, dass menschliches räumliches Arbeitsgedächtnis eine klare Zeitgrenze hat, die für einzelne räumliche items bei ungefähr 20 Sekunden liegt. Jenseits dieser Zeitgrenze scheint eine vom Arbeitsgedächtnis unabhängige Raumrepräsentation für menschliches Verhalten bedeutsam zu werden. Der Begriff "Arbeitsgedächtnis" sollte also für Gedächtnisaufgaben reserviert bleiben, deren Gedächtnisphase 20 Sekunden nicht überschreitet. Unsere Befunde zeigen weiterhin, dass bei ansonsten konstantem Design einer Gedächtnisaufgabe, die Dauer der Gedächtnisphase bereits wesentlich darüber entscheidet, welches Gedächtnissystem untersucht wird. Die von uns durchgeführten Läsionsstudien an Patienten und neurophysiologischen Studien an Gesunden bestätigen, dass räumliches Arbeitsgedächtnis durch ein Netzwerk kortikaler Areale kontrolliert wird, das unter anderem den Dorsolateralen Präfrontalen Kortex, den Posterioren Parietalen Kortex und das Frontale Augenfeld umfasst. Innerhalb dieses Netzwerks nehmen diese Areale jedoch klar verschiedene kognitive Partialfunktionen wahr. Der Dorsolaterale Präfrontale Kortex und der Posteriore Parietale Kortex scheinen in erster Linie der Repräsentation von Raum in perzeptuellen Koordinaten, d.h. einem räumlichen "Wahrnehmungsbild" zu dienen, mit einer nur kurzfristigen Rolle des Posterioren Parietalen Kortex und einer dominierenden Rolle des Dorsolateralen Präfrontalen Kortex während der Gedächtnisphase einer Arbeitsgedächtnisaufgabe. Das Frontale Augenfeld scheint der Repräsentation von Raum in okulomotorischen Koordinaten zu dienen, d.h. der kurzzeitigen Speicherung einer geplanten okulomotorischen Antwort auf einen räumlichen Wahrnehmungsinhalt. Schließlich sprechen unsere Ergebnisse dafür, dass es mit dem Wechsel von Arbeitsgedächtnis zu einer zeitstabileren Raumrepräsentation bei Gedächtnisphasen von mehr als 20 Sekunden Länge auch zu einem Wechsel der anatomischen Substrate von Raumgedächtnis kommt. Die von uns durchgeführten Läsionsstudien zeigen, dass jenseits der Zeitgrenzen von räumlichem Arbeitsgedächtnis neokortikale Areale des Medialen Temporallappens eine aktive Rolle für Raumgedächtnis spielen. Hier konnten wir erstmals zeigen, dass der menschliche Parahippokampale Kortex eigenständige und vom Hippokampus unabhängige Raumgedächtnisfunktionen wahrnimmt. Möglicherweise ist diese Region das Substrat eines intermediären Gedächtnissystems zwischen räumlichem Arbeitsgedächtnis und Hippokampus-abhängigem Langzeitgedächtnis. Es wird ferner deutlich, dass in einer Gedächtnisaufgabe allein durch die Wahl verschiedener Dauern der Gedächtnisphase verschiedene anatomische Substrate von Gedächtnis untersucht werden können. Die in dieser Habilitationsschrift zusammengefassten Studien zeigen am Beispiel des räumlichen Arbeitsgedächtnisses, dass es möglich ist, mit einfachen physiologischen Paradigmen Gedächtnissysteme am Menschen zu untersuchen. Bestimmte mnestische Subfunktionen lassen sich mit den hier verwandten Paradigmen präzise quantifizieren und bestimmten Hirnregionen zuordnen. Wir glauben, dass dieser methodische Ansatz sowohl eine präzisere Diagnostik von kognitiven Defiziten bei Hirnerkrankungen erlaubt, als auch die Möglichkeit eröffnet, die Therapie von Gedächtnisstörungen effektiv zu kontrollieren.
This publication summarizes a series of experimental studies examining spatial working memory, the "visuospatial scratch pad", in humans. This short-term memory system is frequently affected in disorders involving the frontal cortex and connected subcortical structures, e.g. in Parkinson's disease, Alzheimer's disease or schizophrenia. Healthy human subjects and patients with focal cerebral lesions were tested with a series of "memory-guided saccade" paradigms, i.e. oculomotor spatial memory tasks. We examined both behavioural aspects and possible anatomical substrates of spatial working memory and more stable "long-term" memory systems. Our aim was to clarify the relationship between behavioural measures of spatial memory and its neuronal substrates. In a first experiment, we were able to show that visuospatial working memory selectively represents behaviourally relevant information. Access of irrelevant visuospatial information to working memory appears to be prevented by efficient attentional filters. Facing the limited storage capacity of spatial working memory, these filters may allow for successful behaviour in perceptually complex environments. Furthermore, the tight coupling of spatial attention and spatial working memory allows for the conclusion, that spatial working memory deficits in patients may likewise result from deficient storage systems and deficient attentional control. In a second experiment, we were able to demonstrate a clear temporal limit of about 20 seconds for spatial working memory. Beyond this temporal limit, an independent and more stable spatial memory system, less susceptible to the passage of time, becomes behaviourally relevant. Thus, the term "working memory" should be confined to spatial memory tasks where the memory delay does not exceed 20 seconds. In addition, these results show that selection of a certain memory delay in a given spatial memory task is a decisive factor when examining spatial memory systems. A third series of lesion studies in patients and neurophysiological experiments in healthy subjects confirmed that cortical control of spatial working memory involves dorsolateral prefrontal cortex, posterior parietal cortex and frontal eye field. Within this network, the dorsolateral prefrontal cortex and posterior parietal cortex appear to store spatial information in perceptual coordinates, with a transient role of the posterior parietal cortex at the very beginning of the memory delay and a dominating role of the dorsolateral prefrontal cortex for most of the delay. By contrast, the frontal eye field appears to store spatial information in oculomotor coordinates, i.e. to maintain a prepared eye movement to a remembered target location across a delay. A fourth series of lesion studies in patients showed that spatial memory for delays longer than 20 seconds is controlled by anatomical substrates distinct from those controlling spatial working memory. Beyond the temporal limits of spatial working memory, neocortical regions of the medial temporal lobe appear to contribute significantly to spatial memory. Within these neocortical regions, the parahippocampal cortex may carry spatial memory functions independent of the hippocampal formation and distinct from spatial working memory. We propose that this region is the neuronal substrate of an intermediate memory system, linking spatial working memory and spatial long-term memory both functionally and anatomically. Moreover, these results show that selection of a certain memory delay in a given spatial memory task is a decisive factor when examining neuronal substrates of spatial memory. Taken together, our experiments show that human memory can effectively be investigated with simple physiological paradigms. Spatial memory functions can precisely be quantified with oculomotor paradigms and related to defined anatomical substrates. This approach may allow for precise diagnosis of cognitive deficits and efficient monitoring of treatment of memory disorders.

Die vorliegende Dissertation behandelt die Frage nach Prozesskomponenten eines flexiblen Zugriffs auf im verbalen Arbeitsgedächtnis gehaltene "mentale Objekte" sowie nach deren Eigenschaften. Ein gängiges Arbeitsgedächtnismodell geht davon aus, dass das aktuell bearbeitete Objekt im Fokus der Aufmerksamkeit steht und beliebigen mentalen Operationen zur Verfügung steht, während die übrigen in einer "Region des direkten Zugriffs" aufrechterhalten werden. Ein Wechsel des mentalen Objekts führt zu zeitlichen Kosten, weil unter den Kandidaten eine erneute Objektselektion stattfinden muss (Oberauer, 2002). Mit Hilfe von vier Experimenten konnte gezeigt werden, dass diese Sichtweise erweitert werden muss: Mentale Objekte werden nicht für beliebige sondern spezifisch für die aktuelle Aufgabe bereitgestellt, während nicht mehr ausgewählte Objekte, deren Merkmalsinformation zerfällt, durch subvokales Rehearsal verfügbar gehalten werden und einer Neuselektion zunächst wahrscheinlich als phonologische Codes zugrunde liegen. Der Zugriff auf ein mentales Objekt erfordert somit neben der Objektselektion auch (anforderungsabhängig) Prozesse des Merkmalsabrufs und der Merkmalsselektion innerhalb des mentalen Objekts, welche die aktuell relevante Objektinformation bereitstellen. Sequenzen von Vergleichen mit wechselndem Zugriff auf Elemente einer Gedächtnismenge aus einstelligen Zahlen oder einsilbigen Wörtern ergaben höhere Objektwechselkosten, wenn die mentalen Objekte phonologisch ähnlich waren (Objektselektion), und wenn der Vergleich stärker semantische Objektinformation erforderte (Merkmalsabruf), sowie Kosten für einen Wechsel der relevanten Merkmale innerhalb eines Objekts (Merkmalsselektion), nicht aber bei Objektwechsel, der in jedem Fall die Selektion neuer Merkmale einschließt. Die Resultate sprechen für die postulierte Anforderungsabhängigkeit der Selektion im Arbeitsgedächtnis.
The dissertation aims at identifying component processes of access to "mental objects" from verbal working memory and characterizing the involved memory codes. In one of the current working memory models it is assumed that the object actually selected for processing is in the focus of attention and can be subjected to any upcoming mental operation while the remaining candidates are maintained within the "region of direct access". When the focus is moved to a new object this results in time costs since it requires the selection of a new object from the set (Oberauer, 2002). This task-independent view of working memory access has to be extended: The mental object in focus is usually selected for a certain (not any) operation while feature information of objects outside the focus of attention is subject to decay. Maintenance of objects currently not selected objects is probably realized by subvocal rehearsal that provides phonological codes of the objects - being the basis of a new object selection. Consequently, when switching mental objects there is not only object selection necessary but also feature retrieval and feature selection processes within the object that provide the task-relevant object information. Four Experiments were conducted. They consisted of sequences of comparisons using randomly changing elements from a memory set of one-digit numbers or monosyllabic german nouns. Object switching costs are higher when the memory set contains phonologically similar elements (object selection) and when the task requires semantic rather than superficial information (feature retrieval). There are costs for changing the relevant features within an object (feature selection) but not with an object switch that always includes the selection of new object features. The results strongly support the view of task-dependent selection processes in working memory.

Erfolgreiches willkürliches Verhalten beruht auf der Selektion verhaltensrelevanter perzeptueller Informationen durch Aufmerksamkeit und deren kurzzeitiger Speicherung im Arbeitsgedächtnis. Bisherige Untersuchungen legen eine sowohl anatomische als auch funktionelle Interaktion beider kognitiver Funktionen nahe, insbesondere eine selektive Fazilitierung visueller Verarbeitung durch Arbeitsgedächtnisrepräsentationen. In der hier vorliegenden Arbeit wurde ein Gedächtnissakkadenparadigma (Gedächtnisphase von 6 Sekunden) mit einer visuellen Diskriminationsaufgabe kombiniert, die 1500, 2500 oder 3500 ms nach Präsentation des Gedächtnisstimulus durchzuführen war. Im Gegensatz zu den Erwartungen wurde eine transiente Verlängerung der Reaktionszeiten auf Diskriminationsstimuli beobachtet, die an aktuell erinnerten räumlichen Positionen präsentiert worden waren. In einem Kontrollexperiment ohne mnestische Anforderungen trat dieser Effekt hingegen nicht auf. Darüber hinaus hing die verzögerte Diskrimination von der Präzision der Gedächtnissakkaden und somit von der Güte der Arbeitsgedächtnisrepräsentation ab. Die räumliche Verteilung der Inhibition zeigte eine sog. „Center-Surround“-Organisation, wie sie für lokale neuronale Netzwerke im visuellen und präfrontalen Kortex bekannt ist. Es wird ein aktiver inhibitorischer Mechanismus postuliert, der den durch räumliches Arbeitsgedächtnis induzierten fazilitierenden Effekten entgegenwirkt und somit eine flexible Orientierung zu neuen Informationen während der Repräsentation von behavioral relevanten Informationen im räumlichen Arbeitsgedächtnis ermöglicht. Ein neurophysiologisches Korrelat für diesen Mechanismus könnte inhibitorische Gedächtnisphasenaktivität im präfrontalen Kortex darstellen, die über direkte präfrontotektale Projektionen vermittelt wird.
Voluntary behavior critically depends on attentional selection and short-term maintenance of perceptual information. Recent research suggests a tight coupling of both cognitive functions with visual processing being selectively enhanced by working memory representations. Here, a memoryguided saccade paradigm (6-s delay) was combined with a visual discrimination task, performed either 1,500, 2,500, or 3,500 ms after presentation of the memory cue. Contrary to what can be expected from previous studies, the results show that memory of spatial cues can transiently delay speeded discrimination of stimuli presented at remembered locations. This effect was not observed in a control experiment without memory requirements. Furthermore, delayed discrimination was dependent on the strength of actual memory representations as reflected by accuracy of memory-guided saccades. The spatial distribution of the observed discrimination inhibition showed a center-surround-organization reminiscent of activation patterns of local neuronal networks in prefrontal and visual cortex. An active inhibitory mechanism is proposed that counteracts facilitating effects of spatial working memory, promoting flexible orienting to novel information during maintenance of spatial memoranda for intended actions. Inhibitory delay-period activity in prefrontal cortex is a likely source for this mechanism which may be mediated by prefronto-tectal projections.