TY - GEN A1 - Ehlert, Antje A1 - Poltz, Nadine A1 - Quandte, Sabine A1 - Kohn-Henkel, Juliane A1 - Kucian, Karin A1 - Aster, Michael von A1 - Esser, Günter T1 - Taking a closer look: The relationship between pre-school domain general cognition and school mathematics achievement when controlling for intelligence T2 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe N2 - Intelligence, as well as working memory and attention, affect the acquisition of mathematical competencies. This paper aimed to examine the influence of working memory and attention when taking different mathematical skills into account as a function of children’s intellectual ability. Overall, intelligence, working memory, attention and numerical skills were assessed twice in 1868 German pre-school children (t1, t2) and again at 2nd grade (t3). We defined three intellectual ability groups based on the results of intellectual assessment at t1 and t2. Group comparisons revealed significant differences between the three intellectual ability groups. Over time, children with low intellectual ability showed the lowest achievement in domain-general and numerical and mathematical skills compared to children of average intellectual ability. The highest achievement on the aforementioned variables was found for children of high intellectual ability. Additionally, path modelling revealed that, depending on the intellectual ability, different models of varying complexity could be generated. These models differed with regard to the relevance of the predictors (t2) and the future mathematical skills (t3). Causes and conclusions of these findings are discussed. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 786 KW - intellectual ability KW - intelligence KW - pre-school KW - mathematical precursor KW - mathematical development KW - school mathematics KW - longitudinal KW - numerical skills KW - working memory KW - attention Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-562337 SN - 1866-8364 SP - 1 EP - 23 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Risse, Sarah T1 - Processing in the perceptual span : investigations with the n+2-boundary paradigm T1 - Verarbeitung in der Wahrnehmungsspanne : Untersuchungen mit dem n+2-Boundary Paradigm N2 - Cognitive psychology is traditionally interested in the interaction of perception, cognition, and behavioral control. Investigating eye movements in reading constitutes a field of research in which the processes and interactions of these subsystems can be studied in a well-defined environment. Thereby, the following questions are pursued: How much information is visually perceived during a fixation, how is processing achieved and temporally coordinated from visual letter encoding to final sentence comprehension, and how do such processes reflect on behavior such as the control of the eyes’ movements during reading. Various theoretical models have been proposed to account for the specific eye-movement behavior in reading (for a review see Reichle, Rayner, & Pollatsek, 2003). Some models are based on the idea of shifting attention serially from one word to the next within the sentence whereas others propose distributed attention allocating processing resources to more than one word at a time. As attention is assumed to drive word recognition processes one major difference between these models is that word processing must either occur in strict serial order, or that word processing is achieved in parallel. In spite of this crucial difference in the time course of word processing, both model classes perform well on explaining many of the benchmark effects in reading. In fact, there seems to be not much empirical evidence that challenges the models to a point at which their basic assumptions could be falsified. One issue often perceived as being decisive in the debate on serial and parallel word processing is how not-yet-fixated words to the right of fixation affect eye movements. Specifically, evidence is discussed as to what spatial extent such parafoveal words are previewed and how this influences current and subsequent word processing. Four experiments investigated parafoveal processing close to the spatial limits of the perceptual span. The present work aims to go beyond mere existence proofs of previewing words at such spatial distances. Introducing a manipulation that dissociates the sources of long-range preview effects, benefits and costs of parafoveal processing can be investigated in a single analysis and the differing impact is tracked across a three-word target region. In addition, the same manipulation evaluates the role of oculomotor error as the cause of non-local distributed effects. In this respect, the results contribute to a better understanding of the time course of word processing inside the perceptual span and attention allocation during reading. N2 - Die kognitive Psychologie beschäftigt sich traditionell mit dem Zusammenspiel von Wahrnehmung, Kognition und Verhaltenssteuerung. Die Untersuchung von Blickbewegungen beim Lesen bildet dabei ein Forschungsfeld, in dem die Prozesse und Interaktionen dieser Subsysteme in einem klar definierten Rahmen untersucht werden können. Dabei geht es speziell um die Frage, wie viel Information visuell wahrgenommen wird, wie die kognitive Weiterverarbeitung der visuellen Buchstabeninformation über lexikalische Wortverarbeitung hin zu einem inhaltlichen Satzverständnis zeitlich koordiniert ist, und wie sich diese Prozesse auf das Verhalten – die Steuerung der Blickbewegung – auswirken. Verschiedene Modelle zur Erklärung des spezifischen Blickbewegungsverhaltens beim Lesen wurden vorgeschlagen (für einen Überblick siehe Reichle, Rayner, & Pollatsek, 2003). Einige Modelle basieren auf der Annahme serieller Aufmerksamkeitsverschiebung von Wort zu Wort, wohingegen andere verteilte Aufmerksamkeit auf eine Region mehrerer Wörter im Satz gleichzeitig annehmen. Da Aufmerksamkeit eng mit der eigentlichen Wortverarbeitung assoziiert ist, besteht ein wesentlicher Unterschied zwischen den Modellen darin, dass die eigentlichen Wortverarbeitungsprozesse entweder ebenfalls strikt seriell oder parallel erfolgen. Trotz solch entscheidender Unterschiede im zeitlichen Verlauf der Wortverarbeitung können beide Modellklassen viele der Benchmark-Effekte beim Lesen hinreichend erklären. Tatsächlich scheint es nicht viel empirische Evidenz zu geben, die die Grundannahmen der Modelle falsifizieren könnte. Die Frage, ob und wie noch nicht direkt angesehene Wörter rechts der Fixation die Blickbewegung beeinflussen, wird in der Debatte über serielle oder parallele Wortverarbeitung oft als entscheidend betrachtet. Insbesondere wird diskutiert, bis zu welcher Entfernung parafoveale Wörter vorverarbeitet werden und wie das die gegenwärtige und folgende Wortverarbeitung beeinflusst. In einer Serie von vier Leseexperimenten wurde die Vorverarbeitung von Wörtern an den Grenzen der Wahrnehmungsspanne untersucht. Die vorliegende Arbeit versucht zudem, über einen einfachen Existenzbeweis der Vorverarbeitung von Wörtern in solchen Distanzen hinaus zu gehen. Mit einer Manipulation, die verschiedene Quellen solcher weitreichenden Vorverarbeitungseffekte dissoziiert, können Nutzen und Kosten der parafovealen Vorschau in einer einzigen Analyse untersucht und über eine Zielregion von drei Wörtern hinweg verfolgt werden. Dieselbe Manipulation überprüft gleichzeitig die Rolle okulomotorischer Fehler als Ursache für nicht lokale, verteilte Effekte beim Lesen. Die Ergebnisse tragen zu einem differenzierteren Verständnis der Wortverarbeitung in der Wahrnehmungsspanne und der zeitlich-räumlichen Verteilung der Aufmerksamkeit beim Lesen bei. KW - Blickbewegungen KW - Lesen KW - parafoveale Wortverarbeitung KW - Aufmerksamkeit KW - Preview Benefit KW - eye movements KW - reading KW - parafoveal processing KW - attention KW - preview benefit Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-60414 ER - TY - THES A1 - Meinke, Anja T1 - Nikotineffekte auf räumliche Aufmerksamkeitsprozesse bei Nichtrauchern T1 - Effects of nicotine on visual attention in non-smokers N2 - Nikotin in den unterschiedlichsten Darreichungsformen verringert bei verschiedenen Spezies im räumlichen Hinweisreizparadigma die Kosten invalider Hinweisreize. Welcher Teilprozess genau durch Nikotin beeinflusst wird, ist bislang nicht untersucht worden. Die gängige Interpretation ist, daß Nikotin das Loslösen von Aufmerksamkeit von einem bisher beachteten Ort erleichtert. In fünf Studien, drei elektrophysiologischen und zwei behavioralen wurden drei mögliche Mechanismen der Nikotinwirkung an Nichtrauchern untersucht. Experiment 1 und 2 gingen der Frage nach, ob Nikotin eine Modulation sensorischer gain Kontrolle bewirkt. Dazu wurden ereigniskorrelierte Potentiale (EKP) im Posner-Paradigma erhoben und die Wirkung von Nikotin auf die aufmerksamkeitsassoziierten Komponenten P1 und N1 betrachtet. Nikotin verringerte die Kosten invalider Hinweisreize bei Aufmerksamkeitslenkung durch endogene Hinweisreize, nicht aber bei exogenen Hinweisreizen. Die P1 und N1 Komponenten zeigten sich unbeeinflusst von Nikotin, damit findet also die Annahme einer Wirkung auf sensorische Suppression keine Unterstützung. In Experiment 3 und 4 wurde untersucht, ob Nikotin einen Effekt auf kostenträchtige unwillkürliche Aufmerksamkeitsverschiebungen, Distraktionen, hat. In Experiment 3 wurden in einem räumlichen Daueraufmerksamkeitsparadigma Distraktionen durch deviante Stimulusmerkmale ausgelöst und die Wirkung von Nikotin auf eine distraktionsassoziierte Komponente des EKP, die P3a, betrachtet. In Experiment 4 wurde in einem Hinweisreizparadigma durch zusätzliche Stimuli eine Distraktion ausgelöst und die Nikotinwirkung auf die Reaktionszeitkosten untersucht. Nikotin zeigte keinen Einfluss auf Distraktionskosten in beiden Studien und auch keine Wirkung auf die P3a Komponente in Experiment 3. In Experiment 4 wurde zusätzlich die Wirkung von Nikotin auf das Loslösen von Aufmerksamkeit untersucht, indem die Schwierigkeit des Loslösens variiert wurde. Auch hier zeigte sich keine Nikotinwirkung. Allerdings konnte in beiden Studien weder die häufig berichtete generelle Reaktionszeitverkürzung noch die Verringerung der Kosten invalider Hinweisreize repliziert werden, so dass zum Einen keine Aussage über die Wirkung von Nikotin auf Distraktionen oder den Aufmerksamkeitsloslöseprozess gemacht werden können, zum Anderen sich die Frage stellte, unter welchen Bedingungen Nikotin einen differentiellen Effekt überhaupt zeigt. Im letzten Experiment wurde hierzu die Häufigkeit der Reaktionsanforderung einerseits und die zeitlichen Aspekte der Aufmerksamkeitslenkung andererseits variiert und der Effekt des Nikotins auf den Validitätseffekt, die Reaktionszeitdifferenz zwischen valide und invalide vorhergesagten Zielreizen, betrachtet. Nikotin verringerte bei Individuen, bei denen Aufmerksamkeitslenkung in allen Bedingungen evident war, in der Tendenz den Validitätseffekt in der ereignisärmsten Bedingung, wenn nur selten willentliche Aufmerksamkeitsausrichtung notwendig war. Dies könnte als Hinweis gedeutet werden, dass Nikotin unter Bedingungen, die große Anforderungen an die Vigilanz stellen, die top-down Zuweisung von Aufmerksamkeitsressourcen unterstützt. N2 - Nicotine has consistently been shown to improve performance on a range of attentional tasks. In spatial cueing (Posner-type) paradigms, where a cue indicates the likely location of a subsequent target stimulus, nicotine influences the ability to react to invalidly cued targets across different species and ways of administration. Previous research suggested that the cholinergic effect is due to a facilitated disengagemant of attention from the cued location. In five studies with nonsmoking subjects, three candidate mechanisms of nicotinic action were examined. Experiment 1 and experiment 2 investigated whether nicotine modulates attentional processes of sensory gain control. In a Posner-paradigm event-related potentials (ERP) were measured and the effect of nicotine on the attention-related components P1 and N1 was assessed. Behaviorally, nicotine reduced the costs of invalid cueing when cues were endogenous, but not with exogenous cues. Electrophysiologically, the P1 and N1 components were not affected by nicotine. These data provide therefore no support for the notion of a nicotine-modulated attentional suppression. In experiment 3 and 4 the effect of nicotine on involuntary distracting attention shifts was investigated. In experiment 3 ERPs were measured in a spatial sustained attention paradigm, where rare changes in a target stimulus attribute were used as distractors. The effect of nicotine on the distraction-associated P3a component was assessed. In experiment 4 the effect of nicotine on the reaction time costs of additional distracting stimuli was studied in a Posner paradigm. In both studies nicotine did not show an effect on distractions, neither in the reaction time costs nor in the parameters of the P3a component. Experiment 4 also investigated whether nicotine has an effect on the disengagement of attention by varying the difficulty of disengaging one's focus from the cued location. Again, nicotine did not show an effect. However, experiment 3 and 4 also neither replicated the commonly reported general nicotinic reduction of reaction times nor the differential reduction of the costs of invalid cueing. Therefore, regarding the effect of nicotine on distraction and on the disengagement of attention the data remain inconclusive. However, these data suggest that there are conditions and mechanisms moderating nicotinic action, that are still unknown. Accordingly, experiment 5 made the attempt to determine such conditions. Response frequency and temporal characteristics of attention orientation were varied. In individuals, who evidently had shifted their attention, nicotine reduced the validity effect under uneventful conditions, when attention was not to be shifted in each trial. This might suggest that nicotine facilitates the top-down allocation of attentional resources in vigilance-demanding situations. KW - Nicotin KW - Aufmerksamkeit KW - Kognition KW - Acetylcholin KW - Ereigniskorreliertes Potenzial KW - attention KW - nicotine KW - actylcholine KW - cognition KW - event-related potentials Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-7659 ER - TY - GEN A1 - Dolcos, Florin A1 - Katsumi, Yuta A1 - Moore, Matthew A1 - Berggren, Nick A1 - de Gelder, Beatrice A1 - Derakshan, Nazanin A1 - Hamm, Alfons O. A1 - Koster, Ernst H. W. A1 - Ladouceur, Cecile D. A1 - Okon-Singer, Hadas A1 - Ventura-Bort, Carlos A1 - Weymar, Mathias T1 - Neural correlates of emotion-attention interactions BT - From perception, learning, and memory to social cognition, individual differences, and training interventions T2 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe N2 - Due to their ability to capture attention, emotional stimuli tend to benefit from enhanced perceptual processing, which can be helpful when such stimuli are task-relevant but hindering when they are task-irrelevant. Altered emotion-attention interactions have been associated with symptoms of affective disturbances, and emerging research focuses on improving emotion-attention interactions to prevent or treat affective disorders. In line with the Human Affectome Project's emphasis on linguistic components, we also analyzed the language used to describe attention-related aspects of emotion, and highlighted terms related to domains such as conscious awareness, motivational effects of attention, social attention, and emotion regulation. These terms were discussed within a broader review of available evidence regarding the neural correlates of (1) Emotion-Attention Interactions in Perception, (2) Emotion-Attention Interactions in Learning and Memory, (3) Individual Differences in Emotion-Attention Interactions, and (4) Training and Interventions to Optimize Emotion-Attention Interactions. This comprehensive approach enabled an integrative overview of the current knowledge regarding the mechanisms of emotion-attention interactions at multiple levels of analysis, and identification of emerging directions for future investigations. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 862 KW - emotion KW - attention KW - perception KW - learning and memory KW - individual differences KW - training interventions KW - psychophysiology KW - neuroimaging KW - affective neuroscience KW - health and well-being KW - linguistics Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-516213 SN - 1866-8364 ER - TY - GEN A1 - Chandra, Johan A1 - Krügel, André A1 - Engbert, Ralf T1 - Modulation of oculomotor control during reading of mirrored and inverted texts T2 - Postprints der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe N2 - The interplay between cognitive and oculomotor processes during reading can be explored when the spatial layout of text deviates from the typical display. In this study, we investigate various eye-movement measures during reading of text with experimentally manipulated layout (word-wise and letter-wise mirrored-reversed text as well as inverted and scrambled text). While typical findings (e.g., longer mean fixation times, shorter mean saccades lengths) in reading manipulated texts compared to normal texts were reported in earlier work, little is known about changes of oculomotor targeting observed in within-word landing positions under the above text layouts. Here we carry out precise analyses of landing positions and find substantial changes in the so-called launch-site effect in addition to the expected overall slow-down of reading performance. Specifically, during reading of our manipulated text conditions with reversed letter order (against overall reading direction), we find a reduced launch-site effect, while in all other manipulated text conditions, we observe an increased launch-site effect. Our results clearly indicate that the oculomotor system is highly adaptive when confronted with unusual reading conditions. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 659 KW - human behaviour KW - psychology KW - eye-movement control KW - e-z reader KW - ideal-observer model KW - fixation locations KW - landing positions KW - saccade generation KW - cognitive-control KW - dynamical model KW - decision-theory KW - attention Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-494879 SN - 1866-8364 IS - 659 ER - TY - GEN A1 - Liebe, Thomas A1 - Dordevic, Milos A1 - Kaufmann, Jörn A1 - Avetisyan, Araks A1 - Skalej, Martin A1 - Müller, Notger Germar T1 - Investigation of the functional pathogenesis of mild cognitive impairment by localisation-based locus coeruleus resting-state fMRI T2 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Gesundheitswissenschaftliche Reihe N2 - Dementia as one of the most prevalent diseases urges for a better understanding of the central mechanisms responsible for clinical symptoms, and necessitates improvement of actual diagnostic capabilities. The brainstem nucleus locus coeruleus (LC) is a promising target for early diagnosis because of its early structural alterations and its relationship to the functional disturbances in the patients. In this study, we applied our improved method of localisation-based LC resting-state fMRI to investigate the differences in central sensory signal processing when comparing functional connectivity (fc) of a patient group with mild cognitive impairment (MCI, n = 28) and an age-matched healthy control group (n = 29). MCI and control participants could be differentiated in their Mini-Mental-State-Examination (MMSE) scores (p < .001) and LC intensity ratio (p = .010). In the fMRI, LC fc to anterior cingulate cortex (FDR p < .001) and left anterior insula (FDR p = .012) was elevated, and LC fc to right temporoparietal junction (rTPJ, FDR p = .012) and posterior cingulate cortex (PCC, FDR p = .021) was decreased in the patient group. Importantly, LC to rTPJ connectivity was also positively correlated to MMSE scores in MCI patients (p = .017). Furthermore, we found a hyperactivation of the left-insula salience network in the MCI patients. Our results and our proposed disease model shed new light on the functional pathogenesis of MCI by directing to attentional network disturbances, which could aid new therapeutic strategies and provide a marker for diagnosis and prediction of disease progression. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Gesundheitswissenschaftliche Reihe - 7 KW - attention KW - locus coeruleus KW - mild cognitive impairment KW - resting-state fMRI Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-581772 IS - 7 SP - 5630 EP - 5642 ER - TY - GEN A1 - Wiemers, Michael A1 - Fischer, Martin H. T1 - Effects of hand proximity and movement direction in spatial and temporal gap discrimination T2 - Postprints der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe N2 - Previous research on the interplay between static manual postures and visual attention revealed enhanced visual selection near the hands (near-hand effect). During active movements there is also superior visual performance when moving toward compared to away from the stimulus (direction effect). The "modulated visual pathways" hypothesis argues that differential involvement of magno- and parvocellular visual processing streams causes the near-hand effect. The key finding supporting this hypothesis is an increase in temporal and a reduction in spatial processing in near-hand space (Gozli et al., 2012). Since this hypothesis has, so far, only been tested with static hand postures, we provide a conceptual replication of Gozli et al.'s (2012) result with moving hands, thus also probing the generality of the direction effect. Participants performed temporal or spatial gap discriminations while their right hand was moving below the display. In contrast to Gozli et al (2012), temporal gap discrimination was superior at intermediate and not near hand proximity. In spatial gap discrimination, a direction effect without hand proximity effect suggests that pragmatic attentional maps overshadowed temporal/spatial processing biases for far/near-hand space. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 428 KW - attention KW - perception and action KW - two visual systems KW - visual perception KW - movement preparation Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-406568 IS - 428 ER - TY - GEN A1 - Kuschpel, Maxim S. A1 - Liu, Shuyan A1 - Schad, Daniel A1 - Heinzel, Stephan A1 - Heinz, Andreas A1 - Rapp, Michael Armin T1 - Differential effects of wakeful rest, music and video game playing on working memory performance in the n-back task N2 - The interruption of learning processes by breaks filled with diverse activities is common in everyday life. We investigated the effects of active computer gaming and passive relaxation (rest and music) breaks on working memory performance. Young adults were exposed to breaks involving (i) eyes-open resting, (ii) listening to music and (iii) playing the video game “Angry Birds” before performing the n-back working memory task. Based on linear mixed-effects modeling, we found that playing the “Angry Birds” video game during a short learning break led to a decline in task performance over the course of the task as compared to eyes-open resting and listening to music, although overall task performance was not impaired. This effect was associated with high levels of daily mind wandering and low self-reported ability to concentrate. These findings indicate that video games can negatively affect working memory performance over time when played in between learning tasks. We suggest further investigation of these effects because of their relevance to everyday activity. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 280 KW - attention KW - break interventions KW - cognitive resources KW - computer games KW - mind wandering KW - mozart effect KW - working memory Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-85151 ER - TY - THES A1 - Schwetlick, Lisa T1 - Data assimilation for neurocognitive models of eye movement T1 - Datenassimilation für Neurokognitive Modelle in der Blickbewegungsforschung N2 - Visual perception is a complex and dynamic process that plays a crucial role in how we perceive and interact with the world. The eyes move in a sequence of saccades and fixations, actively modulating perception by moving different parts of the visual world into focus. Eye movement behavior can therefore offer rich insights into the underlying cognitive mechanisms and decision processes. Computational models in combination with a rigorous statistical framework are critical for advancing our understanding in this field, facilitating the testing of theory-driven predictions and accounting for observed data. In this thesis, I investigate eye movement behavior through the development of two mechanistic, generative, and theory-driven models. The first model is based on experimental research regarding the distribution of attention, particularly around the time of a saccade, and explains statistical characteristics of scan paths. The second model implements a self-avoiding random walk within a confining potential to represent the microscopic fixational drift, which is present even while the eye is at rest, and investigates the relationship to microsaccades. Both models are implemented in a likelihood-based framework, which supports the use of data assimilation methods to perform Bayesian parameter inference at the level of individual participants, analyses of the marginal posteriors of the interpretable parameters, model comparisons, and posterior predictive checks. The application of these methods enables a thorough investigation of individual variability in the space of parameters. Results show that dynamical modeling and the data assimilation framework are highly suitable for eye movement research and, more generally, for cognitive modeling. N2 - Die visuelle Wahrnehmung ist einer der komplexesten Sinne, die dem Menschen zur Verfügung stehen. Jede Sekunde werden 108 - 109 bits Information von Lichtrezeptoren in den Augen aufgenommen und verarbeitet. Dieser Verarbeitung liegen komplexe und dynamische Prozesse zugrunde, die diese große Menge an Informationen in ein kohärentes Perzept verwandeln. Da nur ein kleiner Bereich, die Fovea, hohe Auflösung aufnehmen kann, bildet die Anordnung der Lichtrezeptoren in der Retina den ersten Filtermechanismus dieses Systems. Um trotzdem das gesamte visuelle Feld scharf sehen zu können, bewegen sich die Augen nach und nach über die verschiedenen Elemente der visuellen Welt. Dabei werden interessante oder relevante Inhalte in den Fokus gerückt. Die Bewegung erfolgt in einer Reihe von schnellen Bewegungen (Sakkaden) und relativen Ruheperioden (Fixationen). Während der Fixationen ist das Auge allerdings nicht still, stattdessen sorgen mikroskopische Bewegungen, ein langsamer Drift und schnelle Mikrosakkaden, für eine konstante Bewegung des Auges. Die Auswahl der Fixationsorte sowie die Bewegung an sich bieten Hinweise auf die Verarbeitungsprozesse, die der visuellen Wahrnehmung zugrunde liegen. Wahrnehmung und Handlung sind besonders im Falle der Blickbewegung eng verknüpft und voneinander abhängig: die Bewegung beeinflusst, welche visuelle Information auf die Rezeptoren trifft und die Wahrnehmung ist entscheidend für die Auswahl der Bewegung. In meiner Dissertation entwickele ich einen dynamischen Ansatz zur Modellierung von kognitiven Prozessen, der die Entfaltung von Wahrnehmung und Handlung über die Zeit in den Vordergrund stellt. Darüber hinaus sind die angewendeten Modelle mechanistisch, d.h. sie stützen sich auf biologisch plausible Mechanismen zur Erzeugung von Verhalten. Ein mechanistischer, dynamischer Modellierungsansatz birgt einige entscheidende Vorteile für den wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn. Ergebnisse aus der Literatur und der experimentellen Forschung dienen als Grundlage, um Verhalten zu erklären. Zeigt das Modell auf Basis dieser Mechanismen tatsächlich das erwartete Verhalten, so ist dies ein starkes Indiz für die aufgestellten Hypothesen für dessen Ursache. Des Weiteren entsteht komplexes Verhalten zumeist nicht monokausal, sondern aus einer Zusammenkunft an Ursachen oder als emergente Eigenschaft. Die Modellieung erlaubt es uns, solche komplexen Prozesse durch Variationen und Veränderungen des Modells im Detail besser zu verstehen. Der methodische Rahmen des Modellierungsansatzes stützt sich auf die umfangreiche Literatur zur dynamischen Modellierung und die Bayes’sche Likelihood-basierte Parameterinferenz. Modelle werden mithilfe dieser statistischen Methoden optimiert, sodass die statistisch bestmögliche Passung von Modell und Daten erreicht wird. Möglich gemacht wird diese Optimierung durch die Likelihood Funktion des Modells, d.h. es wird die Wahrscheinlichkeit der Daten gegeben des Modells errechnet. Zudem werden durch das Variieren der Parameter oder durch analytische Verfahren jene Parameter gewählt, welche die höchste Wahrscheinlichkeit ergeben. Darüberhinaus kann mit Hilfe eines Bays’schen Ansatzes auch eine Approximation der Wahrscheinlichkeitsverteilung (Marginal Posterior) pro Parameter errechnet werden. Wenn durch das Modell eine Likelihood Funktion definiert wird, existiert eine gute statistische Grundlage, die starke Inferenzen erlaubt. Wenn eine solche Likelihood Funktion für ein gegebenes Modell nicht formuliert werden kann, muss die Parameterinferenz anhand von anderen Qualitätsmetriken erfolgen. Obwohl dies in der Vergangenheit in den Kognitionswissenschaften häufig der Standard war, bietet die Likelihood-basierte Modellierung doch klare Vorteile, so zum Beispiel die Unabhängigkeit von der Wahl der Metrik und eine starke statistische Basis. Modellparameter in einem mechanistischen Modell haben außerdem typischerweise eine eindeutige Bedeutung für die Mechanismen des Modells. Sie repräsentieren zum Beispiel die Größe der räumlichen Aufmerksamkeitsspanne oder die zeitliche Gedächtnisspanne. Die statistische Parameterinferenz erlaubt daher auch direkte Rückschlüsse auf die Ausprägung der Mechanismen. Zudem sind die hier behandelten Modelle auch generativ, sodass es möglich ist, Daten zu simulieren. Mithilfe von sogenannten Posterior Predictive Checks ist es möglich, das Modellverhalten direkt mit experimentell beobachtetem Verhalten zu vergleichen. Im Rahmen dieser Arbeit wird der beschriebene Modellierungsansatz auf zwei Modelle menschlicher Blickbewegungen angewandt. Das erste Modell beschreibt dabei die Auswahl der Fixationsorte bei der Betrachtung von Szenen. Es modelliert explizit die Dynamik der Aufmerksamkeit und deren Auswirkungen auf die Blickbewegung. Das zweite Modell beschreibt die mikroskopischen fixationalen Driftbewegungen mithilfe eines Self-Avoiding Walks. Beide Modelle sind dynamische Modelle mit interpretierbaren Parametern und einer Likelihood Funktion. Somit kann für beide Modelle Bayes’sche Parameterinferenz auf Versuchspersonenebene ermöglicht werden. In der ersten im Rahmen dieser Dissertation präsentierten Arbeit verwenden wir das SceneWalk Modell. Dieses besteht grundsätzlich aus einer Aktivations- und einer Inhibitionskomponente, die sich jeweils über die Zeit mittels einer Differenzialgleichung entwickeln. Die Summe beider Komponenten ergibt für jeden Punkt auf einem diskreten Gitter die Wahrscheinlichkeit eine Sakkade zu diesem Punkt. Experimentelle Forschung zeigt, dass die visuelle Aufmerksamkeit kurz vor einer Sakkade bereits auf den nächsten Fixationsort verlagert wird. Des Weiteren gibt es nach der Sakkade Evidenz für eine Verschiebung der Aufmerksamkeit in die Richtung der Sakkade, aber über den intendierten Fixationsort hinaus. Hier erweitern wir das SceneWalk Modell, indem wir Aufmerksamkeitsprozesse rund um den Zeitpunkt der Sakkade implementieren. Diese Aufmerksamkeitsprozesse erwirken bei den Modiellierungergebnissen eine verbesserte Passung zwischen Daten und Modell und bieten einen Erklärungsansatz für die charakteristischen Winkelverteilungen von aufeinanderfolgenden Sakkaden. In dieser Arbeit zeigen wir außerdem, dass es möglich ist, mittels Bayes’scher Inferenz, separate und aussagekräftige Parameter für einzelne Individuen zu schätzen. In der zweiten Arbeit wenden wir dasselbe Modell, SceneWalk, und die Bayes’sche Inferenz nicht nur auf die Modellierung von verschiedenen Individuen, sondern auch verschiedenen Aufgaben an. Wir zeigen hier Evidenz für systematische Unterschiede in den dynamischen Aufmerksamkeitsparametern, die durch das Modell erfasst werden können. Überdies erweitern wir das SceneWalk Modell in dieser Arbeit um eine zeitliche Komponente (Spatiotemporal Likelihood), sodass jetzt auch die Fixationsdauer im Rahmen des Modells miterfasst wird. Mithilfe dieser Erweiterung finden wir Evidenz für eine Kopplung von Fixationsdauer und Salienz. Die dritte Arbeit beschäftigt sich mit einem Modell für fixationale Driftbewegungen. Das SAW-Modell verwendet einen statistischen Self-Avoiding Random Walk, d.h. eine quasi-zufällige Bewegung auf einem diskreten Gitter, die statistisch ihre eigene Trajektorie vermeidet. Das Gedächtnis der eigenen Trajektorie ist durch einen Parameter definiert. Diese Bewegung wird durch ein Potential daran gehindert, sich zu weit von ihrem Ausgangspunkt zu entfernen. Wir verwenden die selbe Methode der Bayes’schen Parameterinferenz und schätzen so Parameter für Individuen. Des Weiteren stellen wir eine explorative Analyse vor, die einen Zusammenhang zwischen der latenten Aktivierung des Models und Mikrosakkaden findet. In dieser Dissertation wird ein dynamischer Ansatz zur Modellierung von Kognition untersucht, wobei der Schwerpunkt auf Blickbewegungen und visueller Wahrnehmung liegt. Die Arbeit basiert auf der Beobachtung, dass Wahrnehmung und Handlung voneinander abhängig sind und sich im Laufe der Zeit dynamisch entfalten und, dass biologische und neurophysiologische Erkenntnisse die Randbedingungen für verhaltensbezogene Erklärungen liefern sollten. Beide vorgestellten Modelle erfassen zentrale Aspekte des Blickverhaltens sowie individuelle Unterschiede. Die Modelle erlauben eine Untersuchung der zeitlichen Dynamik ihrer jeweiligen Prozesse und können zur Simulation verschiedener Bedingungen und Aufgaben verwendet werden, um deren Auswirkungen auf das Verhalten zu analysieren. Der vorgestellte Modellierungsansatz beinhaltet die Verwendung von dynamischen und mechanistischen Modellen, statistische Inferenz von Parametern, Vergleich von statistischen Eigenschaften simulierter und experimenteller Daten und ermöglicht auch objektive Modellvergleiche. Der dynamische Ansatz zur Modellierung von Kognition ist eine plausible und adäquate Methode um die Interdependenz von Wahrnehmung und Handlung zu beschreiben. Sie bietet die Möglichkeit, Verhalten unter Verwendung theoriebasierter und experimentell fundierter Mechanismen zu erzeugen. Die hier vorgestellten Modelle zeigen das Potenzial dieses Ansatzes und können als Grundlage für weitere Forschungen auf dem Gebiet der kognitiven Modellierung dienen. KW - eye movement KW - mathematical modeling KW - dynamical models KW - data assimilation KW - scan paths KW - attention KW - Aufmerksamkeit KW - Datenassimilation KW - dynamische Modelle KW - Blickbewegungen KW - mathematische Modellierung KW - Blickpfade Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-598280 ER - TY - GEN A1 - Cajar, Anke A1 - Schneeweiß, Paul A1 - Engelbert, Ralf A1 - Laubrock, Jochen T1 - Coupling of attention and saccades when viewing scenes with central and peripheral degradation N2 - Degrading real-world scenes in the central or the peripheral visual field yields a characteristic pattern: Mean saccade amplitudes increase with central and decrease with peripheral degradation. Does this pattern reflect corresponding modulations of selective attention? If so, the observed saccade amplitude pattern should reflect more focused attention in the central region with peripheral degradation and an attentional bias toward the periphery with central degradation. To investigate this hypothesis, we measured the detectability of peripheral (Experiment 1) or central targets (Experiment 2) during scene viewing when low or high spatial frequencies were gaze-contingently filtered in the central or the peripheral visual field. Relative to an unfiltered control condition, peripheral filtering induced a decrease of the detection probability for peripheral but not for central targets (tunnel vision). Central filtering decreased the detectability of central but not of peripheral targets. Additional post hoc analyses are compatible with the interpretation that saccade amplitudes and direction are computed in partial independence. Our experimental results indicate that task-induced modulations of saccade amplitudes reflect attentional modulations. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 316 KW - scene viewing KW - saccades KW - attention KW - gaze-contingent displays KW - spatial frequencies KW - tunnel vision Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-394918 ER -