Thèses sur le sujet « Psychologie; Modellierung »

Lesen zielt darauf ab, Bedeutung aus geschriebenem Text zu extrahieren. Interessanterweise unterscheiden sich Wörter beträchtlich hinsichtlich der Menge mit ihnen assoziierter Bedeutung, und es wurde kürzlich gezeigt, dass eine hohe Bedeutungshaltigkeit lexikalische und semantische Aufgaben erleichtert. Die vorliegende Dissertation kombiniert ereigniskorrelierte Potentiale (EKPs) und konnektionistische Modellierung, um einige offene Fragen zur Rolle der Bedeutungshaltigkeit bei der Wortverarbeitung anzugehen. Hierbei wurden EKPs verwendet, um den Zeitverlauf unabhängiger Einflüsse der Anzahl semantischer Merkmale und Assoziationen beim Wortlesen zu bestimmen sowie Einflüsse von Bedeutungshaltigkeit auf implizites Wortlernen zu untersuchen. Um die zugrundeliegenden Mechanismen besser zu verstehen, wurden die Ergebnisse anschließend mittels eines semantischen Netzwerk-Modells simuliert. Es zeigten sich keine Einflüsse der Anzahl der Assoziationen, aber eine schnelle Aktivierung semantischer Merkmale, die das EKP bereits ab 190 ms beeinflussten - nur 20 bis 30 ms nach und zeitlich überlappend mit der Aktivierung orthographischer Repräsentationen, die durch N1-Lexikalitätseffekte angezeigt wurden. Im weiteren Verlauf ging eine hohe Merkmalsanzahl mit größeren N400-Amplituden einher. Zudem verstärkten semantische Merkmale Wiederholungseinflüsse auf die Akkuratheit lexikalischer Entscheidungen und N400-Amplituden, was einen ersten Hinweis auf Einflüsse von Bedeutungshaltigkeit auf implizites Wortlernen darstellt. Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit merkmalsbasierten semantischen Netzwerk-Modellen. Simulationen legen nahe, dass semantische Aktivierung lexikalische Entscheidungen erleichtert, während Netzwerk-Fehler in engem Zusammenhang mit N400-Amplituden stehen. Da Netzwerk-Fehler psychologisch als implizite Vorhersagefehler interpretiert werden, deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass N400-Amplituden implizite Vorhersagefehler im semantischen System widerspiegeln.
Language ultimately aims to convey meaning. Importantly, the amount of associated semantic information varies considerably between words. Recent evidence suggests that the richness of semantic representations facilitates performance in lexical and semantic tasks, but much remains to be learned about semantic richness effects. The present dissertation combined event-related brain potentials (ERPs) and connectionist modeling to address several unresolved issues concerning the role of semantic richness in word processing. Specifically, ERPs were employed to investigate the time course of independent influences of the number of semantic features and associates during word reading (study 1) and influences of semantic richness on implicit word learning (study 2). Aiming at advancing a mechanistic understanding of the obtained results, both studies were subsequently simulated using a network model of semantic cognition (study 3). Results showed no influences of the number of associates, but fast access to semantic features, with influences of feature-based semantic richness starting at about 190 ms - a mere 20 to 30 ms after and temporally overlapping with the activation of orthographic representations as reflected by N1 lexicality effects. Later on, a high number of semantic features induced larger N400 amplitudes. Furthermore, the number of semantic features enhanced repetition priming effects on lexical decision accuracy and N400 amplitudes, providing initial evidence for influences of semantic richness on implicit word learning. These results are in line with feature-based network models of semantic cognition. Simulations with such a model suggest that semantic activation can facilitate lexical decisions, while network error closely corresponds to N400 amplitudes. In psychological terms, network error has been conceptualized as implicit prediction error. Thus, these results are taken to suggest that N400 amplitudes reflect implicit prediction error in semantic memory.

Wie schätzen Menschen quantitative Größen wie zum Beispiel den Verkaufspreis eines Autos? Oft benutzen Menschen zur Lösung von Schätzproblemen sogenannte Cues, Informationen, die probabilistisch mit dem zu schätzenden Kriterium verknüpft sind. Um den Verkaufspreis eines Autos zu schätzen, könnte man zum Beispiel Informationen über das Baujahr, die Automarke, oder den Kilometerstand des Autos verwenden. Um menschliche Schätzprozesse zu beschreiben, werden häufig linear additive Modelle herangezogen. In meiner Dissertation schlage ich alternative ein heuristisches Modell zur Schätzung quantitativer Größen vor: das Mapping-Modell. Im ersten Kapitel meiner Dissertation teste ich das Mapping-Modell gegen weitere, in der Literatur etablierte, Schätzmodelle. Es zeigte sich, dass das Mapping-Modell unter unterschiedlichen Bedingungen in der Lage war, die Schätzungen der Untersuchungsteilnehmer akkurat vorherzusagen. Allerdings bestimmte die Struktur der Aufgabe - im Einklang mit dem Ansatz der „adaptiven Werkzeugkiste“ - im großen Maße, welches Modell am besten geeignet war, die Schätzungen zu erfassen. Im zweiten Kapitel meiner Dissertation greife ich diesen Ansatz auf und untersuche, in wie weit die Aufgabenstruktur bestimmt, welches Modell die Schätzprozesse am Besten beschreibt. Meine Ergebnisse zeigten, dass das Mapping-Modell am Besten dazu geeignet war die Schätzungen der Versuchsteilnehmer zu beschreiben, wenn explizites Wissen über die Aufgabe vorhanden war, während ein Exemplar-Modell den Schätzprozess erfasste, wenn die Abstraktion von Wissen schwierig war. Im dritten Kapitel meiner Dissertation, wende ich das Mapping-Modell auf juristische Entscheidungen an. Eine Analyse von Strafakten ergab, dass das Mapping-Modell Strafzumessungsvorschläge von Staatsanwälten besser vorhersagte als eine lineare Regression. Dies zeigt, dass das Mapping-Modell auch außerhalb von Forschungslaboratorien dazu geeignet ist menschliche Schätzprozesse zu beschreiben.
How do people make quantitative estimations, such as estimating a car’s selling price? Often people rely on cues, information that is probabilistically related to the quantity they are estimating. For instance, to estimate the selling price of a car they could use information, such as the car’s manufacturer, age, mileage, or general condition. Traditionally, linear regression type models have been employed to capture the estimation process. In my dissertation, I propose an alternative cognitive theory for quantitative estimation: The mapping model which offers a heuristic approach to quantitative estimations. In the first part of my dissertation l test the mapping model against established alternative models of estimation, namely, linear regression, an exemplar model, and a simple estimation heuristic. The mapping model provided a valid account of people’s estimates outperforming the other models in a variety of conditions. Consistent with the “adaptive toolbox” approach on decision, which model was best in predicting participants’ estimations was a function of the task environment. In the second part of my dissertation, I examined further how different task features affect the performance of the models make. My results indicate that explicit knowledge about the cues is decisive. When knowledge about the cues was available, the mapping model was the best model; however, if knowledge about the task was difficult to abstract, participants’ estimations were best described by the exemplar model. In the third part of my dissertation, I applied the mapping model in the field of legal decision making. In an analysis of fining and incarceration decisions, I showed that the prosecutions’ sentence recommendations were better captured by the mapping model than by legal policy modeled with a linear regression. These results indicated that the mapping model is a valid model which can be applied to model actual estimation processes outside of the laboratory.

Eye movements are a powerful tool to examine cognitive processes. However, in most paradigms little is known about the dynamics present in sequences of saccades and fixations. In particular, the control of fixation durations has been widely neglected in most tasks. As a notable exception, both spatial and temporal aspects of eye-movement control have been thoroughly investigated during reading. There, the scientific discourse was dominated by three controversies, (i), the role of oculomotor vs. cognitive processing on eye-movement control, (ii) the serial vs. parallel processing of words, and, (iii), the control of fixation durations. The main purpose of this thesis was to investigate eye movements in tasks that require sequences of fixations and saccades. While reading phenomena served as a starting point, we examined eye guidance in non-reading tasks with the aim to identify general principles of eye-movement control. In addition, the investigation of eye movements in non-reading tasks helped refine our knowledge about eye-movement control during reading. Our approach included the investigation of eye movements in non-reading experiments as well as the evaluation and development of computational models. I present three main results : First, oculomotor phenomena during reading can also be observed in non-reading tasks (Chapter 2 & 4). Oculomotor processes determine the fixation position within an object. The fixation position, in turn, modulates both the next saccade target and the current fixation duration. Second, predicitions of eye-movement models based on sequential attention shifts were falsified (Chapter 3). In fact, our results suggest that distributed processing of multiple objects forms the basis of eye-movement control. Third, fixation durations are under asymmetric control (Chapter 4). While increasing processing demands immediately prolong fixation durations, decreasing processing demands reduce fixation durations only with a temporal delay. We propose a computational model ICAT to account for asymmetric control. In this model, an autonomous timer initiates saccades after random time intervals independent of ongoing processing. However, processing demands that are higher than expected inhibit the execution of the next saccade and, thereby, prolong the current fixation. On the other hand, lower processing demands will not affect the duration before the next saccade is executed. Since the autonomous timer adjusts to expected processing demands from fixation to fixation, a decrease in processing demands may lead to a temporally delayed reduction of fixation durations. In an extended version of ICAT, we evaluated its performance while simulating both temporal and spatial aspects of eye-movement control. The eye-movement phenomena investigated in this thesis have now been observed in a number of different tasks, which suggests that they represent general principles of eye guidance. I propose that distributed processing of the visual input forms the basis of eye-movement control, while fixation durations are controlled by the principles outlined in ICAT. In addition, oculomotor control contributes considerably to the variability observed in eye movements. Interpretations for the relation between eye movements and cognition strongly benefit from a precise understanding of this interplay.
Blickbewegungen stellen ein wichtiges Instrument dar, um kognitive Prozesse zu untersuchen. In den meisten Paradigmen ist allerdings wenig über die Entstehung von Sakkaden und Fixationen bekannt. Insbesondere die Kontrolle der Fixationsdauern wurde häufig außer acht gelassen. Eine wesentliche Ausnahme stellt die Leseforschung dar, in der sowohl zeitlichliche als auch räumliche Aspekte der Blickbewegungssteuerung im Detail betrachtet wurden. Dabei war der wissenschaftliche Diskurs durch drei Kontroversen gekennzeichnet, die untersuchten, (i), welchen Einfluss okulomotorische bzw. kognitive Prozesse auf die Blicksteuerung haben, (ii), ob Worte seriell oder parallel verarbeitet werden und, (iii), wie Fixationsdauern kontrolliert werden. Die vorliegende Arbeit zielt im wesentlichen darauf ab, die Dynamik von Fixationssequenzen zu erforschen. Ausgehend von den Erkenntnissen beim Lesen untersuchten wir Blickbewegungen in Nichtlese-Aufgaben, mit dem Ziel allgemeine Prinzipien der Blicksteuerung zu identifizieren. Zusätzlich versuchten wir mit Hilfe dieser Aufgaben, Erkenntnisse über Prozesse beim Lesen zu vertiefen. Unser Vorgehen war sowohl von der Durchführung von Experimenten als auch der Entwicklung und Evaluation computationaler Modelle geprägt. Die Hauptbefunde zeigten: Erstens, okulomotorische Phänomene des Lesens lassen sich in Suchaufgaben ohne Wortmaterial replizieren (Kapitel 2 & 4). Dabei bestimmen okulomotorische Prozesse die Fixationsposition innerhalb eines Objektes. Diese wiederum beeinflusst das nächste Sakkadenziel sowie die Fixationsdauer. Zweitens, wesentliche Vorhersagen von Modellen, in denen Blickbewegungen von seriellen Aufmerksamkeitsverschiebungen abhängen, konnten falsifiziert werden (Kapitel 3). Stattdessen legen unsere Erkenntnisse nahe, dass die Blicksteuerung von der parallelen Verarbeitung mehrerer Objekte abhängt. Drittens, Fixationsdauern werden asymmetrisch kontrolliert (Kapitel 4). Während hohe Verarbeitungsanforderungen Fixationsdauern unmittelbar verlängern können, führen niedrige Verarbeitungsanforderungen nur zeitlich verzögert zu einer Reduktion. Wir schlagen ein computationales Modell ICAT vor, um asymmetrische Kontrolle zu erklären. Grundlage des Modells ist ein autonomer Zeitgeber, der unabhängig von der momentanen Verarbeitung nach zufälligen Zeitintervallen Sakkaden initiiert. Unerwartet hohe Verarbeitungsanforderungen können die Initiierung der nächsten Sakkade hinauszögern, während unerwartet niedrige Verarbeitungsanforderungen den Beginn der nächsten Sakkade nicht verändern. Der Zeitgeber passt sich allerdings von Fixation zu Fixation neuen Verarbeitungsanforderungen an, so dass es zu einer zeitlich verzögerten Reduktion der Fixationsdauern kommen kann. In einer erweiterten Version des Modells überprüfen wir die Kompatibilität ICATs mit einer realistischen räumlichen Blicksteuerung. Die Ähnlichkeit von Blickbewegungsphänomenen über Aufgaben hinweg legt nahe, dass sie auf allgemeinen Prinzipien basieren. Grundlage der Blicksteuerung ist die verteilte Verarbeitung des visuellen Inputs, während die Kontrolle der Fixationsdauer auf den Prinzipien von ICAT beruht. Darüber hinaus tragen okulomotorische Phänomene wesentlich zur Variabilität der Blicksteuerung bei. Ein Verständnis dieses Zusammenspiels hilft entscheidend den Zusammenhang von Blickbewegungen und Kognitionen besser zu verstehen.

It sometimes happens that we finish reading a passage of text just to realize that we have no idea what we just read. During these episodes of mindless reading our mind is elsewhere yet the eyes still move across the text. The phenomenon of mindless reading is common and seems to be widely recognized in lay psychology. However, the scientific investigation of mindless reading has long been underdeveloped. Recent progress in research on mindless reading has been based on self-report measures and on treating it as an all-or-none phenomenon (dichotomy-hypothesis). Here, we introduce the levels-of-inattention hypothesis proposing that mindless reading is graded and occurs at different levels of cognitive processing. Moreover, we introduce two new behavioral paradigms to study mindless reading at different levels in the eye-tracking laboratory. First (Chapter 2), we introduce shuffled text reading as a paradigm to approximate states of weak mindless reading experimentally and compare it to reading of normal text. Results from statistical analyses of eye movements that subjects perform in this task qualitatively support the ‘mindless’ hypothesis that cognitive influences on eye movements are reduced and the ‘foveal load’ hypothesis that the response of the zoom lens of attention to local text difficulty is enhanced when reading shuffled text. We introduce and validate an advanced version of the SWIFT model (SWIFT 3) incorporating the zoom lens of attention (Chapter 3) and use it to explain eye movements during shuffled text reading. Simulations of the SWIFT 3 model provide fully quantitative support for the ‘mindless’ and the ‘foveal load’ hypothesis. They moreover demonstrate that the zoom lens is an important concept to explain eye movements across reading and mindless reading tasks. Second (Chapter 4), we introduce the sustained attention to stimulus task (SAST) to catch episodes when external attention spontaneously lapses (i.e., attentional decoupling or mind wandering) via the overlooking of errors in the text and via signal detection analyses of error detection. Analyses of eye movements in the SAST revealed reduced influences from cognitive text processing during mindless reading. Based on these findings, we demonstrate that it is possible to predict states of mindless reading from eye movement recordings online. That cognition is not always needed to move the eyes supports autonomous mechanisms for saccade initiation. Results from analyses of error detection and eye movements provide support to our levels-of-inattention hypothesis that errors at different levels of the text assess different levels of decoupling. Analyses of pupil size in the SAST (Chapter 5) provide further support to the levels of inattention hypothesis and to the decoupling hypothesis that off-line thought is a distinct mode of cognitive functioning that demands cognitive resources and is associated with deep levels of decoupling. The present work demonstrates that the elusive phenomenon of mindless reading can be vigorously investigated in the cognitive laboratory and further incorporated in the theoretical framework of cognitive science.
Beim Lesen passiert es manchmal dass wir zum Ende einer Textpassage gelangen und dabei plötzlich bemerken dass wir keinerlei Erinnerung daran haben was wir soeben gelesen haben. In solchen Momenten von gedankenverlorenem Lesen ist unser Geist abwesend, aber die Augen bewegen sich dennoch über den Text. Das Phänomen des gedankenverlorenen Lesens ist weit verbreitet und scheint in der Laienpsychologie allgemein anerkannt zu sein. Die wissenschaftliche Untersuchung von gedankenverlorenem Lesen war jedoch lange Zeit unzureichend entwickelt. Neuerer Forschungsfortschritt basierte darauf gedankenverlorenes Lesen durch Selbstberichte zu untersuchen und als ein Phänomen zu behandeln das entweder ganz oder gar nicht auftritt (Dichotomie-Hypothese). Hier stellen wir die ‚Stufen der Unaufmerksamkeit’-Hypothese auf, dass gedankenverlorenes Lesen ein graduelles Phänomen ist, das auf verschiedenen kognitiven Verarbeitungsstufen entsteht. Wir stellen zudem zwei neue Verhaltensparadigmen vor um verschiedene Stufen von gedankenverlorenem Lesen im Augenbewegungslabor zu untersuchen. Als erstes (in Kapitel 2) stellen wir das Lesen von verwürfeltem Text vor als ein Paradigma um Zustände von schwach gedankenverlorenem Lesen experimentell anzunähern, und vergleichen es mit dem Lesen von normalem Text. Die Ergebnisse von statistischen Augenbewegungsanalysen unterstützen qualitativ die ‚Unaufmerksamkeits’-Hypothese, dass kognitive Einflüsse auf Augenbewegungen beim Lesen von verwürfeltem Text reduziert ist, und die ‚Foveale Beanspruchungs’-Hypothese, dass die Reaktion der zoom lens visueller Aufmerksamkeit auf lokale Textschwierigkeit beim Lesen von verwürfeltem Text verstärkt ist. Wir stellen eine weiterentwickelte Version des SWIFT Modells (SWIFT 3) vor, welches die zoom lens der Aufmerksamkeit implementiert, und validieren dieses Modell am Lesen von verwürfeltem und normalem Text (Kapitel 3). Simulationen des SWIFT 3 Modells unterstützen die ‚Unaufmerksamkeits’ und die ‚Foveal Beanspruchungs’-Hypothese in einem vollständig quantitativen Modell. Zudem zeigen sie, dass die zoom lens der Aufmerksamkeit ein wichtiges Konzept ist um Augenbewegungen in Aufgaben zum Lesen und gedankenverlorenen Lesen zu erklären. Als zweites (Kapitel 4) stellen wir den sustained attention to stimulus task (SAST) vor um Episoden von spontaner externer Unaufmerksamkeit (also Entkopplung der Aufmerksamkeit oder Abschweifen der Gedanken) in einem Paradigma über Verhaltensparameter wie das Übersehen von Fehlern im Text und Signal-Detektions-Analysen von Fehlerentdeckung zu messen. Augenbewegungsanalysen im SAST decken abgeschwächte Einflüsse von kognitiver Textverarbeitung während gedankenverlorenem Lesen auf. Basierend auf diesen Befunden zeigen wir, dass es möglich ist Zustände von gedankenverlorenem Lesen online, also während dem Lesen, aus Augenbewegungen vorherzusagen bzw. abzulesen. Dass höhere Kognition nicht immer notwendig ist um die Augen zu bewegen unterstützt zudem autonome Mechanismen der Sakkadeninitiierung. Ergebnisse aus Analysen von Fehlerdetektion und Augenbewegungen unterstützen unsere ‚Stufen der Unaufmerksamkeit’-Hypothese, dass Fehler auf verschiedenen Textebenen verschiedene Stufen von Entkopplung messen. Analysen der Pupillengröße im SAST (Kapitel 5) bieten weitere Unterstützung für die ‚Stufen der Unaufmerksamkeit’-Hypothese, sowie für die Entkopplungs-Hypothese, dass abschweifende Gedanken eine abgegrenzte kognitiver Funktionsweise darstellen, welche kognitive Ressourcen benötigt und mit tiefen Stufen von Unaufmerksamkeit zusammenhängt. Die aktuelle Arbeit zeigt, dass das flüchtige Phänomen des gedankenverlorenen Lesens im kognitiven Labor mit strengen Methoden untersucht und weitergehend in den theoretischen Rahmen der Kognitionswissenschaft eingefügt werden kann.

The subject of this diploma thesis is the modelling and the analysis of mechanisms that enable multiagentsystems to establish communication relations and using them to control the interaction. With regards to the emergence of such symbol systems one groundwork of this paper is the realization that coordination problems aren't applicative to advance to evolution of "higher communication capabilities". With this in mind, this analysis uses a class of problems with explicit conflicts of interests between agents and the necessity of solving such interaction problems with the help of communication. The paper determines and discusses mechanisms and constraints that enable multiagentsystems to evolve such self-organisating social structures as well as preserving them.
Thema dieser Diplomarbeit ist die Modellierung und Untersuchung von Mechanismen, auf deren Grundlage Multiagentensysteme in der Lage sind, Kommunikationsbeziehungen aufzubauen und kommunikative Akte interaktionssteuernd zu verwenden. Hinsichtlich der Emergenz derartiger Symbolsysteme besteht eine wesentliche Erkenntnis, auf der diese Arbeit aufbaut, darin, dass Koordinationsprobleme als Kontext für MAS kein geeignetes experimentelles Umfeld für die Herausbildung "höherer kommunikativer Fähigkeiten" darstellen. Davon ausgehend werden für eine Klasse von Problemen, in denen die Abstimmung über eine Interaktion aufgrund von Interessenkonflikten einen expliziten Teil des kommunikativ zu lösenden Problems darstellt, Mechanismen und Constraints herausgearbeitet und diskutiert, die Agenten in die Lage versetzen, ein sich selbst organisierendes soziales Gefüge aufzubauen und zu erhalten.

Die Verarbeitung von Auftretenshäufigkeiten spielt eine wichtige Rolle in alltäglichen Urteilsprozessen. Die spontane Wahl eines Mittagessens in der Mensa, kann durch die Häufigkeit, mit der bestimmte Mahlzeiten früher gegessen wurden beeinflusst werden (Birch & Marlin, 1982). Für die Erforschung intuitiver Häufigkeitsschätzungen haben sich in der Vergangenheit zwei Forschungsstrategien etabliert. Zum einen die experimentelle Forschung hierbei stehen separate Hypothesen zur Häufigkeitsverarbeitung im Vordergrund. Zum anderen wurden formale Modelle entwickelt, um die Schätzungen von Auftretenshäufigkeiten abzubilden und zu simulieren. Formale Modelle bieten eine algorithmische Beschreibung kognitiver Prozesse, die einige Vorteile gegenüber einzelnen Hypothesen besitzen. Formale Modelle bilden den Prozess der Häufigkeitsschätzung ganzheitlich ab. Dadurch werden verschiedene Teilprozesse wie die Enkodierung, Lernen, Speichern und der Abruf von Informationen integriert und verbunden. Außerdem sind diese Modelle hinsichtlich ihrer Vorhersagen sehr präzise, denn es wird genau definiert, was während der einzelnen Teilprozesse geschieht und auch die Auswirkungen von anderen Einflussvariablen können in das Modell integriert werden. Für die Verarbeitung von Häufigkeiten wurden verschieden Modelle vorgeschlagen. Sedlmeier (1999) entwickelte mit den PASS Modellen neuronale Netzwerke auf Basis des assoziativen Lernens. MINERVA 2 ist ein instanzenbasiertes Modell, in dem jedes Ereignis separat gespeichert wird (Hintzman, 1988). TODAM 2 (Murdock, Smith & Bai, 2001) basiert auf Convolution und REM (Shiffrin & Steyvers, 1997) nutzt die Differentiation um Häufigkeitsverarbeitung zu erklären. Diese Modelle wurden genutzt, um spezifische Vorhersagen für verschiedene Experimente zur Häufigkeitsverarbeitung zu generieren. Dabei wurden die Bedeutung von Aufmerksamkeit, der Einfluss der Größe von Stimuli, die Auswirkung von Vorwissen und der Effekt der Ähnlichkeit von Stimulusmaterial experimentell untersucht. Mit Ausnahme der Größe konnten alle anderen Variablen als Einflussfaktoren bestätigt werden. Die Vorhersagen der PASS Modelle und von MINERVA 2 zeigten die besten Passungen zwischen Modellvorhersagen und empirischen Daten. Abschließend werden Verbesserungsvorschläge für die formalen Modelle und für die Erforschung von Häufigkeitsschätzungen erarbeitet und diskutiert.