TY - JOUR A1 - Fargier, Raphael A1 - Bürki-Foschini, Audrey Damaris A1 - Pinet, Svetlana A1 - Alario, F. -Xavier A1 - Laganaro, Marina T1 - Word onset phonetic properties and motor artifacts in speech production EEG recordings JF - Psychophysiology : journal of the Society for Psychophysiological Research N2 - Electrophysiological research using verbal response paradigms faces the problem of muscle artifacts that occur during speech production or in the period preceding articulation. In this context, this paper has two related aims. The first is to show how the nature of the first phoneme influences the alignment of the ERPs. The second is to further characterize the EEG signal around the onset of articulation, both in temporal and frequency domains. Participants were asked to name aloud pictures of common objects. We applied microstate analyses and time-frequency transformations of ERPs locked to vocal onset to compare the EEG signal between voiced and unvoiced labial plosive word onset consonants. We found a delay of about 40 ms in the set of stable topographic patterns for /b/ relative to /p/ onset words. A similar shift was observed in the power increase of gamma oscillations (30-50 Hz), which had an earlier onset for /p/ trials (similar to 150 ms before vocal onset). This 40-ms shift is consistent with the length of the voiced proportion of the acoustic signal prior to the release of the closure in the vocal responses. These results demonstrate that phonetic features are an important parameter affecting response-locked ERPs, and hence that the onset of the acoustic energy may not be an optimal trigger for synchronizing the EEG activity to the response in vocal paradigms. The indexes explored in this study provide a step forward in the characterization of muscle-related artifacts in electrophysiological studies of speech and language production. KW - EEG KW - motor artifact KW - phonetics KW - picture naming KW - speech production Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1111/psyp.12982 SN - 0048-5772 SN - 1469-8986 VL - 55 IS - 2 PB - Wiley CY - Hoboken ER - TY - JOUR A1 - Dimigen, Olaf A1 - Kliegl, Reinhold A1 - Sommer, Werner T1 - Trans-saccadic parafoveal preview benefits in fluent reading: A study with fixation-related brain potentials JF - NeuroImage : a journal of brain function N2 - During natural reading, a parafoveal preview of the upcoming word facilitates its subsequent recognition (e.g., shorter fixation durations compared to masked preview) but nothing is known about the neural correlates of this so-called preview benefit. Furthermore, while the evidence is strong that readers preprocess orthographic features of upcoming words, it is controversial whether word meaning can also be accessed parafoveally. We investigated the timing, scope, and electrophysiological correlates of parafoveal information use in reading by simultaneously recording eye movements and fixation-related brain potentials (FRPs) while participants read word lists fluently from left to right. For one word the target (e.g., "blade") parafoveal information was manipulated by showing an identical ("blade"), semantically related ("knife"), or unrelated ("sugar") word as preview. In boundary trials, the preview was shown parafoveally but changed to the correct target word during the incoming saccade. Replicating classic findings, target words were fixated shorter after identical previews. In the EEG, this benefit was reflected in an occipitotemporal preview positivity between 200 and 280 ms. In contrast, there was no facilitation from related previews. In parafoveal-on-foveal trials, preview and target were embedded at neighboring list positions without a display change. Consecutive fixation of two related words produced N400 priming effects, but only shortly (160 ms) after the second word was directly fixated. Results demonstrate that neural responses to words are substantially altered by parafoveal preprocessing under normal reading conditions. We found no evidence that word meaning contributes to these effects. Saccade-contingent display manipulations can be combined with EEG recordings to study extrafoveal perception in vision. KW - EEG KW - Eye tracking KW - Active vision KW - Eye-fixation-related potentials (EFRP) KW - Parafoveal vision KW - Boundary technique Y1 - 2012 U6 - https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2012.04.006 SN - 1053-8119 SN - 1095-9572 VL - 62 IS - 1 SP - 381 EP - 393 PB - Elsevier CY - San Diego ER - TY - JOUR A1 - Bosch, Sina A1 - Krause, Helena A1 - Leminen, Alina T1 - The time-course of morphosyntactic and semantic priming in late bilinguals: A study of German adjectives JF - Bilingualism : language and cognition. N2 - How do late proficient bilinguals process morphosyntactic and lexical-semantic information in their non-native language (L2)? How is this information represented in the L2 mental lexicon? And what are the neural signatures of L2 morphosyntactic and lexical-semantic processing? We addressed these questions in one behavioral and two ERP priming experiments on inflected German adjectives testing a group of advanced late Russian learners of German in comparison to native speaker (L1) controls. While in the behavioral experiment, the L2 learners performed native-like, the ERP data revealed clear L1/L2 differences with respect to the temporal dynamics of grammatical processing. Specifically, our results show that L2 morphosyntactic processing yielded temporally and spatially extended brain responses relative to L1 processing, indicating that grammatical processing of inflected words in an L2 is more demanding and less automatic than in the L1. However, this group of advanced L2 learners showed native-like lexical-semantic processing. KW - Inflection KW - EEG KW - Grammatical Processing KW - Mental Lexicon Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1017/S1366728916000055 SN - 1366-7289 SN - 1469-1841 VL - 20 SP - 435 EP - 456 PB - Cambridge Univ. Press CY - New York ER - TY - JOUR A1 - Hodapp, Alice A1 - Rabovsky, Milena T1 - The N400 ERP component reflects an error-based implicit learning signal during language comprehension JF - European journal of neuroscience N2 - The functional significance of the N400 evoked-response component is still actively debated. An increasing amount of theoretical and computational modelling work is built on the interpretation of the N400 as a prediction error. In neural network modelling work, it was proposed that the N400 component can be interpreted as the change in a probabilistic representation of meaning that drives the continuous adaptation of an internal model of the statistics of the environment. These results imply that increased N400 amplitudes should correspond to greater adaptation, which can be measured via implicit memory. To investigate this model derived hypothesis, the current study manipulated expectancy in a sentence reading task to influence N400 amplitudes and subsequently presented the previously expected vs. unexpected words in a perceptual identification task to measure implicit memory. As predicted, reaction times in the perceptual identification task were significantly faster for previously unexpected words that induced larger N400 amplitudes in the previous sentence reading task. Additionally, it could be demonstrated that this adaptation seems to specifically depend on the process underlying N400 amplitudes, as participants with larger N400 differences during sentence reading also exhibited a larger implicit memory benefit in the perceptual identification task. These findings support the interpretation of the N400 as an implicit learning signal driving adaptation in language processing. KW - adaptation KW - EEG KW - expectancy KW - implicit learning KW - prediction error Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1111/ejn.15462 SN - 0953-816X SN - 1460-9568 VL - 54 IS - 9 SP - 7125 EP - 7140 PB - Wiley CY - Oxford ER - TY - THES A1 - Ventura-Bort, Carlos T1 - Temporo-spatial dynamics of the impact of emotional contexts on visual processing and memory T1 - Zeitlich-räumliche Dynamik der Auswirkungen emotionaler Kontexte auf die visuelle Verarbeitung und das Gedächtnis N2 - It has frequently been observed that single emotional events are not only more efficiently processed, but also better remembered, and form longer-lasting memory traces than neutral material. However, when emotional information is perceived as a part of a complex event, such as in the context of or in relation to other events and/or source details, the modulatory effects of emotion are less clear. The present work aims to investigate how emotional, contextual source information modulates the initial encoding and subsequent long-term retrieval of associated neutral material (item memory) and contextual source details (contextual source memory). To do so, a two-task experiment was used, consisting of an incidental encoding task in which neutral objects were displayed over different contextual background scenes which varied in emotional content (unpleasant, pleasant, and neutral), and a delayed retrieval task (1 week), in which previously-encoded objects and new ones were presented. In a series of studies, behavioral indices (Studies 2, 3, and 5), event-related potentials (ERPs; Studies 1-4), and functional magnetic resonance imaging (Study 5) were used to investigate whether emotional contexts can rapidly tune the visual processing of associated neutral information (Study 1) and modulate long-term item memory (Study 2), how different recognition memory processes (familiarity vs. recollection) contribute to these emotion effects on item and contextual source memory (Study 3), whether the emotional effects of item memory can also be observed during spontaneous retrieval (Sstudy 4), and which brain regions underpin the modulatory effects of emotional contexts on item and contextual source memory (Study 5). In Study 1, it was observed that emotional contexts by means of emotional associative learning, can rapidly alter the processing of associated neutral information. Neutral items associated with emotional contexts (i.e. emotional associates) compared to neutral ones, showed enhanced perceptual and more elaborate processing after one single pairing, as indexed by larger amplitudes in the P100 and LPP components, respectively. Study 2 showed that emotional contexts produce longer-lasting memory effects, as evidenced by better item memory performance and larger ERP Old/New differences for emotional associates. In Study 3, a mnemonic differentiation was observed between item and contextual source memory which was modulated by emotion. Item memory was driven by familiarity, independently of emotional contexts during encoding, whereas contextual source memory was driven by recollection, and better for emotional material. As in Study 2, enhancing effects of emotional contexts for item memory were observed in ERPs associated with recollection processes. Likewise, for contextual source memory, a pronounced recollection-related ERP enhancement was observed for exclusively emotional contexts. Study 4 showed that the long-term recollection enhancement of emotional contexts on item memory can be observed even when retrieval is not explicitly attempted, as measured with ERPs, suggesting that the emotion enhancing effects on memory are not related to the task embedded during recognition, but to the motivational relevance of the triggering event. In Study 5, it was observed that enhancing effects of emotional contexts on item and contextual source memory involve stronger engagement of the brain's regions which are associated with memory recollection, including areas of the medial temporal lobe, posterior parietal cortex, and prefrontal cortex. Taken together, these findings suggest that emotional contexts rapidly modulate the initial processing of associated neutral information and the subsequent, long-term item and contextual source memories. The enhanced memory effects of emotional contexts are strongly supported by recollection rather than familiarity processes, and are shown to be triggered when retrieval is both explicitly and spontaneously attempted. These results provide new insights into the modulatory role of emotional information on the visual processing and the long-term recognition memory of complex events. The present findings are integrated into the current theoretical models and future ventures are discussed. N2 - Es wurde häufig beobachtet, dass einzelne emotionale Ereignisse effizienter verarbeitet und besser erinnert werden und länger anhaltende Gedächtnisspuren bilden als neutrales Material. Wenn jedoch emotionale Informationen als Teil eines komplexen Ereignisses wahrgenommen werden, wie beispielsweise im Kontext oder in Bezug auf andere Ereignisse und/oder Quellendetails, sind die modulierenden Einflüsse von Emotionen weniger klar. Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab zu untersuchen, wie emotionale, kontextuelle Quelleninformationen die anfängliche Kodierung und den anschließenden langfristigen Abruf von zugehörigem neutralen Material (Itemgedächtnis) und kontextuellen Quellendetails (Quellengedächtnis) modulieren. Dazu wurde ein Zwei-Aufgaben-Experiment verwendet, bestehend aus einer nicht instruierten Enkodierungsaufgabe, bei der neutrale Objekte eingebettet in verschiedene kontextuelle Hintergrundszenen dargeboten wurden, die in ihrem emotionalen Inhalt variierten (unangenehm, angenehm und neutral), und einer verzögerten Abrufaufgabe (1 Woche), bei der zuvor enkodierte und neue Objekte präsentiert wurden. In einer Reihe von Studien wurden Verhaltensindizes (Studien 2-5), ereigniskorrelierte Potenziale (EKPs; Studien 1-4) und funktionelle Magnetresonanztomographie (Studie 5) verwendet, um zu untersuchen, ob emotionale Kontexte die visuelle Verarbeitung der zugehörigen neutralen Informationen kurzfristig verändern können (Studie 1) und das Langzeitgedächtnis modulieren (Studie 2), wie verschiedene Prozesse des Wiedererkennens (Vertrautheit vs. Rekollektion) zu diesen Emotionseffekten auf das Item- und das kontextuelle Quellengedächtnis beitragen (Studie 3), ob die emotionalen Effekte auf das Itemgedächtnis auch bei der spontanen Abfrage beobachtet werden können (Studie 4) und über welche Hirnregionen die modulierenden Effekte emotionaler Kontexte auf das Item- und kontextuelle Quellengedächtnis vermittelt werden (Studie 5). In Studie 1 wurde beobachtet, dass emotionale Kontexte durch emotionales assoziatives Lernen die Verarbeitung der zugehörigen neutralen Informationen kurzfristig verändern können. Neutrale Elemente, die mit emotionalen Kontexten verbunden sind (im Folgenden „emotional Assoziierte“ genannt), zeigten nach einer einzigen Paarung im Vergleich zu neutralen Elementen eine verbesserte perzeptuelle und elaboriertere Verarbeitung, wie durch höhere Amplituden in den P100- bzw. LPP-Komponenten nachgewiesen wurde. Studie 2 zeigte, dass emotionale Kontexte länger anhaltende Gedächtniseffekte erzeugen, was sich in einer besseren Itemgedächtnisleistung und größeren EKP-alt/neu Unterschieden für emotional Assoziierte zeigte. In Studie 3 wurde eine mnemonische Differenzierung zwischen Item- und kontextuellem Quellengedächtnis beobachtet, die durch Emotionen moduliert wurde. Das Itemgedächtnis wurde durch den Prozess der Vertrautheit getrieben unabhängig von den emotionalen Kontexten während der Enkodierung. Das kontextuelle Quellengedächtnis wurde dagegen durch Rekollektion getrieben und war besser für emotionales Material. Wie in Studie 2 wurden in EKPs, die mit Rekollektionsprozessen in Verbindung stehen, verstärkende Effekte von emotionalen Kontexten für das Itemgedächtnis beobachtet. Ebenso wurde für das kontextuelle Quellengedächtnis eine ausgeprägte Rekollektionsbezogene Potenzierung der EKPs ausschließlich für emotionale Kontexte beobachtet. Studie 4 zeigte, dass die langfristige Verstärkung der Rekollektion, die emotionale Kontexten im Itemgedächtnis verursachen, auch dann beobachtet werden kann, wenn der Abruf nicht explizit instruiert wird. Dieser Befund zum spontanen Erinnern deutet darauf hin, dass die gedächtnissteigernden Effekte von Emotionen nicht mit der Aufgabe zusammenhängen, die während des Abrufs gestellt wurde, sondern mit der motivationalen Relevanz des auslösenden Ereignisses. In Studie 5 wurde beobachtet, dass an der verstärkenden Wirkung von emotionalen Kontexten auf das Item- und kontextuelle Quellengedächtnis solche Hirnregionen beteiligt sind, die mit der Rekollektionsprozessen assoziiert werden, einschließlich der Bereiche des medialen Temporallappens, des posterioren parietalen Kortex und des präfrontalen Kortex. Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass emotionale Kontexte die anfängliche Verarbeitung der zugehörigen neutralen Informationen und der nachfolgenden, langfristigen Erinnerungen an Items und kontextuelle Quellen schnell modulieren. Die durch emotionaler Kontexte ausgelösten Gedächtniseffekte werden eher durch Rekollektions- und weniger durch Vertrautheitsprozesse vermittelt und zeigen sich sowohl bei expliziten als auch bei spontanen Abruf. Diese Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse über die modulierende Rolle emotionaler Informationen bei der visuellen Verarbeitung und der Langzeiterinnerung an komplexe Ereignisse. Die vorliegenden Erkenntnisse werden in aktuelle theoretische Modelle integriert und zukünftige Forschungsperspektiven werden diskutiert. KW - memory KW - fMRI KW - Emotion KW - emotion KW - EEG KW - Gedächtnis KW - EEG KW - fMRT Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-550236 ER - TY - GEN A1 - Jeglinski-Mende, Melinda A. A1 - Schmidt, Hendrikje T1 - Psychotherapy in the Framework of Embodied Cognition BT - Does Interpersonal Synchrony Influence Therapy Success? T2 - Postprints der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe N2 - Mental health problems remain among the main generators of costs within and beyond the health care system. Psychotherapy, the tool of choice in their treatment, is qualified by social interaction, and cooperation within the therapist-patient-dyad. Research into the factors influencing therapy success to date is neither exhaustive nor conclusive. Among many others, the quality of the relationship between therapist and patient stands out regardless of the followed psychotherapy school. Emerging research points to a connection between interpersonal synchronization within the sessions and therapy outcome. Consequently, it can be considered significant for the shaping of this relationship. The framework of Embodied Cognition assumes bodily and neuronal correlates of thinking. Therefore, the present paper reviews investigations on interpersonal, non-verbal synchrony in two domains: firstly, studies on interpersonal synchrony in psychotherapy are reviewed (synchronization of movement). Secondly, findings on neurological correlates of interpersonal synchrony (assessed with EEG, fMRI, fNIRS) are summarized in a narrative manner. In addition, the question is asked whether interpersonal synchrony can be achieved voluntarily on an individual level. It is concluded that there might be mechanisms which could give more insights into therapy success, but as of yet remain uninvestigated. Further, the framework of embodied cognition applies more to the current body of evidence than classical cognitivist views. Nevertheless, deeper research into interpersonal physical and neurological processes utilizing the framework of Embodied Cognition emerges as a possible route of investigation on the road to lower drop-out rates, improved and quality-controlled therapeutic interventions, thereby significantly reducing healthcare costs. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 708 KW - psychotherapy KW - embodied cognition KW - hyperscanning KW - motion energy analysis KW - neurofeedback KW - EEG KW - fMRI KW - fNIRS Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-503162 SN - 1866-8364 IS - 708 ER - TY - JOUR A1 - Jeglinski-Mende, Melinda A. A1 - Schmidt, Hendrikje T1 - Psychotherapy in the Framework of Embodied Cognition BT - Does Interpersonal Synchrony Influence Therapy Success? JF - Frontiers in Psychiatry N2 - Mental health problems remain among the main generators of costs within and beyond the health care system. Psychotherapy, the tool of choice in their treatment, is qualified by social interaction, and cooperation within the therapist-patient-dyad. Research into the factors influencing therapy success to date is neither exhaustive nor conclusive. Among many others, the quality of the relationship between therapist and patient stands out regardless of the followed psychotherapy school. Emerging research points to a connection between interpersonal synchronization within the sessions and therapy outcome. Consequently, it can be considered significant for the shaping of this relationship. The framework of Embodied Cognition assumes bodily and neuronal correlates of thinking. Therefore, the present paper reviews investigations on interpersonal, non-verbal synchrony in two domains: firstly, studies on interpersonal synchrony in psychotherapy are reviewed (synchronization of movement). Secondly, findings on neurological correlates of interpersonal synchrony (assessed with EEG, fMRI, fNIRS) are summarized in a narrative manner. In addition, the question is asked whether interpersonal synchrony can be achieved voluntarily on an individual level. It is concluded that there might be mechanisms which could give more insights into therapy success, but as of yet remain uninvestigated. Further, the framework of embodied cognition applies more to the current body of evidence than classical cognitivist views. Nevertheless, deeper research into interpersonal physical and neurological processes utilizing the framework of Embodied Cognition emerges as a possible route of investigation on the road to lower drop-out rates, improved and quality-controlled therapeutic interventions, thereby significantly reducing healthcare costs. KW - psychotherapy KW - embodied cognition KW - hyperscanning KW - motion energy analysis KW - neurofeedback KW - EEG KW - fMRI KW - fNIRS Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.3389/fpsyt.2021.562490 SN - 1664-0640 VL - 12 PB - Frontiers Research Foundation CY - Lausanne ER - TY - THES A1 - Ribback, Sven T1 - Psychophysiologische Untersuchung mentaler Beanspruchung in simulierten Mensch-Maschine-Interaktionen N2 - In der vorliegenden Untersuchung wurde ein arbeitspsychologisches Problem thematisiert, dass in Mensch-Maschine-Systemen auftritt. In Mensch-Maschine-Systemen werden Informationen in kodierter Form ausgetauscht. Diese inhaltlich verkürzte Informationsübertragung hat den Vorteil, keine lange Zustandsbeschreibung zu benötigen, so dass der Mensch auf die veränderten Zustände schnell und effizient reagieren kann. Dies wird aber nur dann ermöglicht, wenn der Mensch die kodierten Informationen (Kodes) vorher erlernten Bedeutungen zuordnen kann. Je nach Art der kodierten Informationen (visuelle, akustische oder alphanumerische Signale) wurden Gestaltungsempfehlungen für Kodealphabete entwickelt. Für Operateure resultiert die mentale Belastung durch Dekodierungsprozesse vor allem aus dem Umfang des Kodealphabetes (Anzahl von Kodezeichen), der wahrnehmungsmäßigen Gestaltung der Kodes und den Regeln über die Zuordnung von Bedeutungen zu Kodezeichen. Die Entscheidung über die Güte von Kodealphabeten geschieht in der Arbeitspsychologie in der Regel über Leistungsindikatoren. Dies sind üblicherweise die zur Dekodierung der Kodes benötigte Zeit und dabei auftretende Zuordnungsfehler. Psychophysiologische Daten werden oft nicht herangezogen. Fraglich ist allerdings, ob Zeiten und Fehler allein verlässliche Indikatoren für den kognitiven Aufwand bei Dekodierungsprozessen sind, da im hochgeübten Zustand bei gleichen Alphabetlängen, aber unterschiedlicher Kodezeichengestaltung sich häufig die mittleren Dekodierungszeiten zwischen Kodealphabeten nicht signifikant unterscheiden und Fehler überhaupt nicht auftreten. Die in der vorliegenden Arbeit postulierte Notwendigkeit der Ableitung von Biosignalen gründet sich auf die Annahme, dass mit ihrer Hilfe zusätzliche Informationen über die mentale Beanspruchung bei Dekodierungsprozessen gewonnen werden können, die mit der Erhebung von Leistungsdaten nicht erfasst werden. Denn gerade dann, wenn sich die Leistungsdaten zweier Kodealphabete nicht unterscheiden, können psychophysiologische Daten unterschiedliche Aspekte mentaler Beanspruchung erfassen, die mit Hilfe von Leistungsdaten nicht bestimmt werden können. Daher wird in Erweiterung des etablierten Untersuchungsansatzes vorgeschlagen, Biosignale als dritten Datenbereich, neben Leistungsdaten und subjektiven Daten mentaler Beanspruchung, abzuleiten, um zusätzliche Informationen über die mentale Beanspruchung bei Dekodierungsprozessen zu erhalten. Diese Annahme sollte mit Hilfe der Ableitung von Biosignalen überprüft werden. Der Begriff mentaler Beanspruchung wird in der bisherigen Literatur nur unzureichend definiert und differenziert. Daher wird zur Untersuchung dieses Konzepts, die wissenschaftliche Literatur berücksichtigend, ein erweitertes Modell mentaler Beanspruchung vorgestellt. Dabei wird die mentale Beanspruchung abgegrenzt von der emotionalen Beanspruchung. Mentale Beanspruchung wird weiterhin unterschieden in psychomotorische, perzeptive und kognitive Beanspruchung. Diese Aspekte mentaler Beanspruchung werden jeweils vom psychomotorischen, perzeptiven oder kognitiven Aufwand der zu bearbeitenden Aufgabe ausgelöst. In der vorliegenden Untersuchung wurden zwei zentrale Fragestellungen untersucht: Einerseits wurde die Analyse der anwendungsbezogenen Frage fokussiert, inwieweit psychophysiologische Indikatoren mentaler Beanspruchung über die Leistungsdaten (Dekodierungszeiten und Fehleranzahl) hinaus, zusätzliche Informationen zur Bestimmung der Güte von Kodealphabeten liefern. Andererseits wurde der Forschungsaspekt untersucht, inwieweit psychophysiologische Indikatoren mentaler Beanspruchung die zur Dekodierung notwendigen perzeptiven und kognitiven Aspekte mentaler Beanspruchung differenzieren können. Emotionale Beanspruchung war nicht Gegenstand der Analysen, weshalb in der Operationalisierung versucht wurde, sie weitgehend zu vermeiden. Psychomotorische Beanspruchung als dritter Aspekt mentaler Beanspruchung (neben perzeptiver und kognitiver Beanspruchung) wurde für beide Experimentalgruppen weitgehend konstant gehalten. In Lernexperimenten hatten zwei anhand eines Lern- und Gedächtnistests homogenisierte Stichproben jeweils die Bedeutung von 54 Kodes eines Kodealphabets zu erwerben. Dabei wurde jeder der zwei unahbhängigen Stichproben ein anderes Kodealphabet vorgelegt, wobei sich die Kodealphabete hinsichtlich Buchstabenanzahl (Kodelänge) und anzuwendender Zuordnungsregeln unterschieden. Damit differierten die Kodealphabete im perzeptiven und kognitiven Aspekt mentaler Beanspruchung. Die Kombination der Abkürzungen entsprach den in einer Feuerwehrleitzentrale verwendeten (Kurzbeschreibungen von Notfallsituationen). In der Lernphase wurden den Probanden zunächst die Kodealphabete geblockt mit ihren Bedeutungen präsentiert. Anschließend wurden die Kodes (ohne deren Bedeutung) in sechs aufeinanderfolgenden Prüfphasen randomisiert einzeln dargeboten, wobei die Probanden instruiert waren, die Bedeutung der jeweiligen Kodes in ein Mikrofon zu sprechen. Während des gesamten Experiments wurden, neben Leistungsdaten (Dekodierungszeiten und Fehleranzahl) und subjektiven Daten über die mentale Beanspruchung im Verlauf der Experimente, folgende zentralnervöse und peripherphysiologische Biosignale abgeleitet: Blutdruck, Herzrate, phasische und tonische elektrodermale Aktivität und Elektroenzephalogramm. Aus ihnen wurden zunächst 13 peripherphysiologische und 7 zentralnervöse Parameter berechnet, von denen 7 peripherphysiologische und 3 zentralnervöse Parameter die statistischen Voraussetzungen (Einschlusskriterien) soweit erfüllten, dass sie in die inferenzstatistische Datenanalyse einbezogen wurden. Leistungsdaten und subjektive Beanspruchungseinschätzungen der Versuchsdurchgänge wurden zu den psychophysiologischen Parametern in Beziehung gesetzt. Die Befunde zeigen, dass mittels der psychophysiologischen Daten zusätzliche Erkenntnisse über den kognitiven Aufwand gewonnen werden können. Als weitere Analyse wurden die Kodes post hoc in zwei neue Kodealphabete eingeteilt. Ziel dieser Analyse war es, die Unterschiede zwischen beiden Kodealphabeten zu erhöhen, um deutlichere reizbezogene psychophysiologische Unterschiede in den EEG-Daten zwischen den Kodealphabeten zu erhalten. Dazu wurde diejenigen, hinsichtlich ihrer Bedeutung, parallelen Kodes in beiden Kodealphabeten ausgewählt, die sich in der Dekodierungszeit maximal voneinander unterschieden. Eine erneute Analyse der EEG-Daten erbrachte jedoch keine Verbesserung der Ergebnisse. Drei Hauptergebnisse bezüglich der psychophysiologischen Parameter konnten festgestellt werden: Das erste Ergebnis ist für die psychophysiologische Methodik bedeutsam. Viele psychophysiologische Parameter unterschieden zwischen den Prüfphasen und zeigen damit eine hinreichende Sensitivität zur Untersuchung mentaler Beanspruchung bei Dekodierungsprozessen an. Dazu gehören die Anzahl der spontanen Hautleitwertsreaktionen, die Amplitude der Hautleitwertsreaktionen, das Hautleitwertsniveau, die Herzrate, die Herzratendifferenz und das Beta-2-Band des EEG. Diese Parameter zeigen einen ähnlichen Verlauf wie die Leistungsdaten. Dies zeigt, dass es möglich ist, die hier operationaliserte Art mentaler Beanspruchung in Form von Dekodierungsprozessen psychophysiologisch zu analysieren. Ein zweites Ergebnis betrifft die Möglichkeit, Unterschiede mentaler Beanspruchung zwischen beiden Gruppen psychophysiologisch abzubilden: Das Hautleitwertsniveau und das Theta-Frequenzband des Spontan-EEG zeigten Unterschiede zwischen beiden Stichproben von der ersten Prüfphase an. Diese Parameter indizieren unterschiedlichen kognitiven Aufwand in beiden Stichproben über alle Prüfphasen. Das wichtigste Ergebnis betrifft die Frage nach einem Informationsgewinn bei Einsatz psychophysiologischer Methoden zur Bewertung der Güte von Kodealphabeten: Einen tatsächlichen Informationsgewinn gegenüber den Leistungsdaten zeigte die Amplitude der elektrodermalen Aktivität und die Herzraten-Differenz an. Denn in den späteren Prüfphasen, wenn sich die Leistungsdaten beider Kodealphabete nicht mehr unterschieden, konnten unterschiedliche Ausprägungen dieser psychophysiologischen Parameter zwischen beiden Kodealphabeten verzeichnet werden. Damit konnten unterschiedliche Aspekte mentaler Beanspruchung in beiden Kodealphabeten in den späteren Prüfphasen erfasst werden, in denen sich die Leistungsdaten nicht mehr unterschieden. Alle drei Ergebnisse zeigen, dass es, trotz erheblichen technischen und methodischen Aufwands, sinnvoll erscheint, bei der Charakterisierung mentaler Belastungen und für die Gestaltung von Kodealphabeten auch psychophysiologische Daten heranzuziehen, da zusätzliche Informationen über den perzeptiven und kognitiven Dekodierungsaufwand gewonnen werden können. N2 - In this study a problem from the work psychology was focussed, which appears in human-machine systems. In human-machine systems informations were exchanged as codes. Using this kind of shortened information transmission needs no long description of the system state, so that the operator can react to the changed system state in a quick and efficient way. This is possible only in this case, if the operator has learned the meaning of the codes before. For the different kinds of coded informations (visual, acoustic or alphanumeric signals) special recommendations for their design were developed. Mental workload caused by decoding processes resulting from the size of the code alphabet, the percepted design of the codes, and the rules about the allocation of code meanings. The decision about the validity of code alphabets in work psychology is normally made by indicators of performance, which are the decoding times and decoding mistakes. Nearly all studies do not refer to psychophysiological data. It is questioned, if times and mistakes alone are valid indicators for the cognitive cost, because in well learned state and for the same size of the code alphabet but different design of the codes, the decoding times between code alphabets are not significantly different, and mistakes do not appear. This study postulates a necessity for the registration of psychophysiological data, so that additionally informations, which are not included in the performance data, can be examined. If the performance data does not differ between two code alphabets, psychophysiological data measures different aspects of mental workload, which could not be detected by performance data. To enlarge the established approach, it is recommended to registrate biosignals as a third domain of data to get additional informations about decoding processes. These hypotheses should be verified by registration of biosignals. There are vague definitions and deficient differentiations of the concept of mental workload in the scientific publications. To examine mental workload an enlarged model of mental workload is presented. Mental workload is delimited from emotional strain. Furthermore mental workload is differentiated in psychomotoric, perceptive, and cognitive aspects. These aspects of mental workload are caused by the psychomotoric, perceptive, and cognitive cost, which are initiated by the assigned task. Two main questions were examined in this study. First question refers to applied research. Do psychophysiological indicators of mental workload provide more information about the validity of code alphabets than performance data? The second question refers to what extent psychophysiological indicators of mental workload necessary for the decoding process could differentiate the perceptive and cognitive aspects of mental workload. >The emotional strain was not the objective of this study, therefore it was excluded from the experimental design. Psychomotoric workload as the third aspect of mental workload was a constant value for both experimental samples. In two learning experiments two samples with identical habituational memory performance were instructed to learn the meaning of 54 codes of a code alphabet. Both samples was presented another code alphabet, which differed in the number of included letters and the allocation rules. Thus the two code alphabets differed in the perceptive and in the cognitive aspect of mental workload. The combination of abbreviations was comparable to those used in a fire station. In a learning phase the code alphabets were presented with their meanings. Afterwards the codes were presented without their meanings in six following tests phases. Subjects were instructed to answer in a microphone. During the whole experiment performance data, subjective data of perceived strain, and psychophysiological data were registrated. The psychophysiological data contained: blood pressure, heart rate, phasic and tonic electrodermal activity, and the EEG. Thirteen peripherphysiological and seven EEG parameters were extracted from these raw data. Seven peripherphysiological and three EEG parameters accomplished the statistical premises and were included to further statistical analysis. Performance data and subjective data were set in relation to the psychophysiological parameters. The outcomes showed that using psychophysiological data generate additional informations about the cognitive cost. For further analysis the code items were divided into two new code alphabets. The intention of this analysis was to maximize the difference between the two code alphabets to get more stimuli based psychophysiological differences in the EEG data. This analysis included those pairs of codes with identical meaning and maximum difference in their decoding time. This further analysis did not improve the outcomes. Three main outcomes in respect to the psychophysiological data were detected. The first one is an important outcome for psychophysiological methodology. Many psychophysiological parameters differ between the test phases and thus show a sufficient sensitivity to examine mental workload in decoding processes. The number of spontaneous electrodermal responses, the amplitude of electrodermal responses, the electrodermal level, the heart rate, the heart rate difference, and the beta-2 frequency band of the EEG belong to these parameters. These parameters show a similar distribution like performance data. This shows the possibility of the operationalized mental workload through decoding processes analysable with psychophysiological methods. A second outcome concerns the possibility to show differences in mental workload between both samples in psychophysiological parameters: The electrodermal level and the theta frequency band of the EEG showed differences between both samples beginning from the first test phase. These parameters indicate different cognitive cost in both samples in all test phases. The most important outcome regards to the profit of information by using psychophysiological methods to test the validity of code alphabets. The amplitude of the electrodermal responses and the heart rate difference shows a surplus of information compared to performance data. Thus in later test phases, in which the performance data did no longer differ, different characteristics of psychophysiological parameters between both code alphabets were registrated. Therefore different aspects of mental workload could be quantified. All three outcomes showed that, nevertheless of the considerable technical and methodological expenditure, it is reasonable to use psychophysiological data to design code alphabets, because it supplies additional information about the perceptional and cognitive cost of the decoding processes. KW - Psychophysiologie KW - mentale Beanspruchung KW - Dekodierung KW - Stress KW - EEG KW - Herzrate KW - EKG KW - Herzratenvariabilität KW - EDA KW - Psychophysiology KW - mental workload KW - decoding process KW - mental stress KW - EEG KW - heart rate KW - ECG KW - heart rate variability KW - electrodermal activity Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000833 ER - TY - JOUR A1 - Bürki-Foschini, Audrey Damaris A1 - Viebahn, Malte Clemens A1 - Gafos, Adamantios I. T1 - Plasticity and transfer in the sound system BT - exposure to syllables in production or perception changes their subsequent production JF - Language, cognition and neuroscience N2 - This study focuses on the ability of the adult sound system to reorganise as a result of experience. Participants were exposed to existing and novel syllables in either a listening task or a production task over the course of two days. On the third day, they named disyllabic pseudowords while their electroencephalogram was recorded. The first syllable of these pseudowords had either been trained in the auditory modality, trained in production or had not been trained. The EEG response differed between existing and novel syllables for untrained but not for trained syllables, indicating that training novel sound sequences modifies the processes involved in the production of these sequences to make them more similar to those underlying the production of existing sound sequences. Effects of training on the EEG response were observed both after production training and mere auditory exposure. KW - Language production KW - EEG KW - syllables KW - phonetic encoding KW - transfer Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1080/23273798.2020.1782445 SN - 2327-3798 SN - 2327-3801 VL - 35 IS - 10 SP - 1371 EP - 1393 PB - Routledge, Taylor & Francis Group CY - Abingdon ER - TY - THES A1 - Allefeld, Carsten T1 - Phase synchronization analysis of event-related brain potentials in language processing N2 - Das Forschungsthema Synchronisation bildet einen Schnittpunkt von Nichtlinearer Dynamik und Neurowissenschaft. So hat zum einen neurobiologische Forschung gezeigt, daß die Synchronisation neuronaler Aktivität einen wesentlichen Aspekt der Funktionsweise des Gehirns darstellt. Zum anderen haben Fortschritte in der physikalischen Theorie zur Entdeckung des Phänomens der Phasensynchronisation geführt. Eine dadurch motivierte Datenanalysemethode, die Phasensynchronisations-Analyse, ist bereits mit Erfolg auf empirische Daten angewandt worden. Die vorliegende Dissertation knüpft an diese konvergierenden Forschungslinien an. Ihren Gegenstand bilden methodische Beiträge zur Fortentwicklung der Phasensynchronisations-Analyse, sowie deren Anwendung auf ereigniskorrelierte Potentiale, eine besonders in den Kognitionswissenschaften wichtige Form von EEG-Daten. Die methodischen Beiträge dieser Arbeit bestehen zum ersten in einer Reihe spezialisierter statistischer Tests auf einen Unterschied der Synchronisationsstärke in zwei verschiedenen Zuständen eines Systems zweier Oszillatoren. Zweitens wird im Hinblick auf den viel-kanaligen Charakter von EEG-Daten ein Ansatz zur multivariaten Phasensynchronisations-Analyse vorgestellt. Zur empirischen Untersuchung neuronaler Synchronisation wurde ein klassisches Experiment zur Sprachverarbeitung repliziert, in dem der Effekt einer semantischen Verletzung im Satzkontext mit demjenigen der Manipulation physischer Reizeigenschaften (Schriftfarbe) verglichen wird. Hier zeigt die Phasensynchronisations-Analyse eine Verringerung der globalen Synchronisationsstärke für die semantische Verletzung sowie eine Verstärkung für die physische Manipulation. Im zweiten Fall läßt sich der global beobachtete Synchronisationseffekt mittels der multivariaten Analyse auf die Interaktion zweier symmetrisch gelegener Gehirnareale zurückführen. Die vorgelegten Befunde zeigen, daß die physikalisch motivierte Methode der Phasensynchronisations-Analyse einen wesentlichen Beitrag zur Untersuchung ereigniskorrelierter Potentiale in den Kognitionswissenschaften zu leisten vermag. N2 - The topic of synchronization forms a link between nonlinear dynamics and neuroscience. On the one hand, neurobiological research has shown that the synchronization of neuronal activity is an essential aspect of the working principle of the brain. On the other hand, recent advances in the physical theory have led to the discovery of the phenomenon of phase synchronization. A method of data analysis that is motivated by this finding - phase synchronization analysis - has already been successfully applied to empirical data. The present doctoral thesis ties up to these converging lines of research. Its subject are methodical contributions to the further development of phase synchronization analysis, as well as its application to event-related potentials, a form of EEG data that is especially important in the cognitive sciences. The methodical contributions of this work consist firstly in a number of specialized statistical tests for a difference in the synchronization strength in two different states of a system of two oscillators. Secondly, in regard of the many-channel character of EEG data an approach to multivariate phase synchronization analysis is presented. For the empirical investigation of neuronal synchronization a classic experiment on language processing was replicated, comparing the effect of a semantic violation in a sentence context with that of the manipulation of physical stimulus properties (font color). Here phase synchronization analysis detects a decrease of global synchronization for the semantic violation as well as an increase for the physical manipulation. In the latter case, by means of the multivariate analysis the global synchronization effect can be traced back to an interaction of symmetrically located brain areas.
The findings presented show that the method of phase synchronization analysis motivated by physics is able to provide a relevant contribution to the investigation of event-related potentials in the cognitive sciences. T2 - Phase synchronization analysis of event-related brain potentials in language processing KW - Synchronisation KW - EEG KW - Sprachverarbeitung KW - Multivariate Analyse KW - synchronization KW - EEG KW - language processing KW - multivariate analysis Y1 - 2004 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001873 ER -