The tale of amodal cognitive control processes : evidence for modality-specific influences on cognitive control processes

Stephan, Denise Nadine; Koch, Iring

doi:5309

The tale of amodal cognitive control processes : evidence for modality-specific influences on cognitive control processes = Das Märchen von amodalen kognitiven Kontrollprozessen : Evidenz für modalitätsspezifische Einflüsse auf kognitive Kontrollprozesse

Stephan, Denise Nadine

2014

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Denise Nadine Stephan

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2014

UmfangXII, 170 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2014

Genehmigende Fakultät
Fak07

Hauptberichter/Gutachter
Koch, Iring (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2014-10-15

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-53099
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/465406/files/5309.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl und Institut für Psychologie (721110)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Aufgabenwechsel (Genormte SW) ; Kognition (Genormte SW) ; Modalität (Genormte SW) ; Psychologie (frei) ; task switching (frei) ; cognition (frei) ; modality (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 150

Kurzfassung
Die Kernfrage der vorliegen Dissertation ist, ob die Idee amodaler kognitiver Kontrolle, die gegen modalitäts-spezifische Einflüsse abgeschirmt ist, überzeugt, gerade weil wir uns in einer multisensorischen Umgebung multimodal verhalten. Um diese Frage zu beantworten werden zunächst zentrale Modelle der kognitiven Kontrolle betrachtet. Jedoch beziehen diese Theorien entweder modalitäts-spezifische Einflüsse nicht mit ein oder schließen sie sogar explizit aus. Zur Untersuchung kognitiver Kontrollprozesse wurden verschiedene Paradigmen wie das Doppelaufgabenparadigma und das Aufgabenwechselparadigma entwickelt. In Studien konnte gezeigt werden, dass Doppelaufgabenkosten modalitätsspezifischen Einflüssen unterliegen. Genauer gesagt, dass Aufgaben mit visuellen Stimuli und manuellen Reaktionen (VM Aufgaben) in Kombination mit Aufgaben mit auditiven Stimuli und vokalen Reaktionen (AV Aufgaben) zu geringeren Kosten führen als auditiv-manuelle (AM) Aufgaben kombiniert mit visuell-vokalen (VV) Aufgaben. Als Ursache dieses Effektes vermuten Stephan und Koch (2010) spezielle Modalitätskompatibilitätsbeziehungen beruhend auf der Ähnlichkeit zwischen der Modalität des Stimulus und der Modalität der reaktionsbezogenen sensorischen Konsequenzen. Zur näheren Untersuchung dieser Modalitätskompatibilität sowie der zugrundeliegenden Mechanismen wurde das Aufgabenwechselparadigma eingesetzt. Charakteristisch ist eine verminderte Leistung der Probanden bei Aufgabenwechseln im Vergleich zu Aufgabenwiederholungen (d.h. Wechselkosten). Die Mehrheit der Modelle zur Erklärung und Vorhersage von Wechselkosten berücksichtigen, wie Modelle zu Doppelaufgabenkosten, modalitätsspezifischen Aspekte nicht. In einer Reihe von Studien untersuchten Stephan und Koch (2010, 2011, 2014a, 2014b) sowie Stephan, Koch, Hendler und Huestegge (2013), inwiefern Wechselkosten modalitätsspezifischen Einflüssen unterliegen. Zu diesem Zweck wechselten Probanden entweder zwischen AV und VM Aufgaben (modalitätskompatiblen Aufgaben) oder zwischen AM und VV Aufgaben (modalitätsinkompatiblen Aufgaben). Die resultierenden Wechselkosten waren in der modalitätsinkompatiblen Bedingung signifikant höher als in der modalitätskompatiblen Bedingung. Als Ursache dieses Modalitätskompatibilitätseffekts werden ideomotorische Verbindungen zwischen der mentalen Repräsentation des Stimulus und den antizipierten Effekten der Reaktionen auf Modalitätsebene vermutet. Im Aufgabenwechsel verursachen diese ideomotorischen Verbindungen Crosstalk zwischen den parallel aktiv gehaltenen Aufgabenrepräsentationen (Aufgaben-Sets) und erhöhen dadurch die Wechselkosten. Dieser Crosstalk ist jedoch eher kurzlebig (Studie 1, Stephan & Koch, 2010). In Studie 4 (Stephan & Koch, 2014b) konnte gezeigt werden, dass die Modalitätskompatibilität auch Kongruenzeffekte beeinflusst. Da Kongruenzeffekte ebenfalls als Maß der Aufgabeninterferenz betrachtet werden, kann der Anstieg der Kosten in modalitätsinkompatiblen Aufgaben als konvergierende Evidenz für den Crosstalk-Mechanismus interpretiert werden. Ebenso wurde gezeigt, dass der Modalitätskompatibilitätseffekt in Aufgaben mit taktiler statt visueller Stimulation (d.h. kompatible taktil-manuelle Aufgaben und inkompatible taktil-vokale Aufgaben) auftritt und dies den Kompatibilitätseffekt verstärkt (siehe Studie 3, Stephan & Koch, 2014a). In Studie 5 (Stephan et al., 2013) wurden zusätzlich Blickbewegungen als Reaktionsmodalität implementiert und es wurde gezeigt, dass die Reaktionsleistung durch Blickbewegungen auf visuelle und auditive Stimuli vergleichbar ist. Es scheint demnach, dass die Verwendung supramodaler Blickbewegungen gegen Crosstalk abschirmt. Des Weiteren wurde in Studie 2 (Stephan & Koch, 2011) untersucht, inwiefern das Auftreten von Crosstalk von der Verwendung räumlich kompatibler Aufgaben abhängt. Der Modalitätskompatibilitätseffekt zeigte sich jedoch auch in arbiträren, räumlich non-kompatiblen Aufgaben und scheint daher unabhängig von dieser Form der Kompatibilität zu sein. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass modalitätsspezifische Einflüsse, gemessen als Modalitätskompatibilitätseffekt, einen robusten Einfluss auf Wechselkosten haben. Die zu Grunde liegenden kognitiven Kontrollprozesse werden demnach ebenfalls durch diese modalitätsspezifischen Einflüsse mit determiniert und können nicht länger als gänzlich amodal angesehen werden. Viel mehr unterstreichen diese Studien die Wichtigkeit der Berücksichtigung möglicher modalitätsspezifischer Einflüsse.

The central question underlying this doctoral dissertation project was whether the core idea of cognitive control being generic and modality-unspecific is convincing (or rather a tale), given that behavior is multimodal within a multisensory environment. Traditionally, models of cognitive control focused rather on central, amodal processes to explain interference while more or less neglecting modality-specific processes. However, overall five studies were conducted and provided converging evidence for modality-specific influences in task switching. Specifically, it was revealed that the modality compatibility effect found in Study I does not depend on DO (Study II). Moreover, Study III revealed an increased influence of modality compatibility on switch costs in tasks with tactile stimulation instead of visual stimulation. In contrast, replacing manual responses with oculomotor responses seems to shield against crosstalk (Study V). In Study IV tasks with bivalent stimuli were employed, which allowed to additionally assess congruency effects. Importantly, these congruency effects were increased in modality incompatible compared to modality compatible tasks, providing converging evidence for the suggested between-task crosstalk mechanism. In conclusion, substantial empirical evidence for modality-specific influences has been provided using the major paradigms, namely the dual-task paradigm and the task switching paradigm, assessing cognitive control processes. Consequently, the dominant idea of amodal, central processes in cognitive control needs to be revised by taking modality-specific influences into consideration, for example by implementing the idea of modality-specific ideomotor backward linkages. Developing the idea of between-task crosstalk based on ideomotor backward linkages provides an important contribution to current research of task switching and moreover of cognitive control processes in general.

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