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Humboldt-Universität zu Berlin - Lebenswissen­schaftliche Fakultät - Institut für Psychologie

Forschung

 

Mathematisches Denken & Numerische Kognition

 
Leitung: Prof. André Knops
 
Dieser Bereich des Lehrstuhls beschäftigt sich mit den neuro-funktionellen und kognitiven Grundlagen mathematischen Denkens. 
Drei Themenkomplexe stehen im Mittelpunkt unserer Forschung: (1) Welche kognitiven und neuralen Prozesse ermöglichen es uns, die Anzahl von Objekten in einem Set zu bestimmen? Wir testen derzeit etwa die Hypothese, dass die Repräsentation numerischer Information unabhängig von der Modalität (z.B. visuell oder auditiv) und der Notation (z.B. Arabische Zahlen oder nicht-symbolische Notationen wie etwa Punktewolken) sein soll. Weitere Studien zielen auf die Klärung der Abfolge visueller Prozesse bei der Schätzung von Mengen und dem Beitrag topographischer Prioritätenkarten. (2) Welche kognitiven und perzeptuellen Kernfunktionen tragen zur erfolgreichen Bewältigung einfacher und komplexer Rechenaufgaben bei? Eine Kernfrage ist, ob und wie wir es schaffen, rezente kulturelle kognitive Errungenschaften, wie etwa die Mathematik mit einer biologischen „hard- und software“ zu bewältigen, die evolutionär anderen Selektionsmechanismen unterworfen war. Eine Annahme ist, dass wir funktional verwandte aber evolutionär ältere Funktionen (z.B. räumliche Aufmerksamkeit) und deren neurale Implementierung kooptieren und für neuere Funktionen „recyceln“. Ich versuche, abstrakte Denkvorgänge auf gut beschriebene perzeptuell-räumliche Prozesse zurückzuführen, um die konstituierenden Kernprozesse und ihr Zusammenwirken zu beschreiben. Wie diese Prozesse mit verbal-phonologisch determinierten (Arbeits-)Gedächtnis- und Denkprozessen in Verbindung stehen ist eine weitere Frage, der ich mich aktuell widme. (3) Wie hängt die mentale Repräsentation numerischer Information mit dem Kopfrechnen zusammen? Ausgehend von experimentellen Befunden, die eine räumlich strukturierte Repräsentation von numerischen Inhalten nahelegen, fragen wir, welche Auswirkungen das auf die Repräsentation von arithmetischen Fakten im Gedächtnis hat und in welchem funktionalen Zusammenhang dies zu Kopfrechenfähigkeiten steht. Hierbei schlage ich auch eine Brücke zu entwicklungspsychologischen Fragestellungen und Methoden.
 
Methodisch ist der Lehrstuhl breit gefächert. Bei der Untersuchung der o.g. Fragestellungen nutzen wir psychophysische Verhaltensexperimente, funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), sowie die Messung von Augenbewegungen und die Ableitung elektrischer Aktivität von der Kopfhaut (EEG). 
 
 
Emotion & Motivation (André Weinreich)
 
In vielen Bereichen unseres Lebens bestimmen Emotionen maßgeblich unser Verhalten. Erstaunliche Studien zeigen, dass mangelnde emotionale Resonanzfähigkeit mit Einschränkungen in verschiedenen Lebensbereichen einhergehen kann. Das ist wahrscheinlich deshalb so, weil Emotionen wichtige Signale für uns bereitstellen. Sie können uns zeigen, ob etwas gut und nützlich für uns ist, oder nicht: Soll ich kaufen? Teile ich diesen Inhalt mit meinen Freunden? Investiere ich in diese Aktien? Esse ich jetzt diesen herrlichen Schokoriegel? Die Antworten werden sehr wahrscheinlich wesentlich durch die emotionale Wirkung der jeweiligen Handlungsoptionen bestimmt. Deshalb stellt sich die Frage: Kann man die emotionale Wirkung beeinflussen? Wenn ja, wie? Durch den Kontext? Durch Lernen? Unter welchen Umständen? Hat das reale Verhaltensauswirkungen? Was sind die vermittelnden Mechanismen? Wie schnell geht das? Wie dauerhaft ist die Wirkung?
Ein weiteres spannendes Forschungsfeld betrifft die Messung von Emotionen: Wie kann man die emotionale Wirkung messbar machen? Es bestehen bereits Ansätze, die sich verschiedener Technologien aus Medizin und Neurowissenschaft bedienen (z.B., EEG, EMG, SCR, HRV). Vieles ist jedoch noch ungeklärt: Wie zuverlässig sind diese Emotionsmessungen? Sind sie besser als Befragungen? Wenn ja, nur unter bestimmten Umständen? Wie steht es um die Vorhersagbarkeit von konkretem Verhalten? Lassen sich diese Maße auch in sinnvolle Anwendungsperspektiven überführen?
 
 
Multitasking-Forschung (Christina Reimer & Sebastian Kübler)
 
Bei der gleichzeitigen Bearbeitung von zwei oder mehreren Aufgaben (Multitasking) zeigen sich Leistungseinbußen im Vergleich zu Situationen, in denen dieselben Aufgaben separat bearbeitet werden. Diese Einbußen werden durch eine Kapazitätslimitation des kognitiven Systems erklärt:  Die Teilprozesse bei der Aufgabenbearbeitung, die die Handlungsauswahl betreffen, können in der Regel nur seriell, d.h. nacheinander und nicht parallel, ablaufen. In diesem Zusammenhang untersuchen wir verschiedene Fragestellungen:
  • Unterliegen auch andere kognitive Prozesse, wie die visuelle Aufmerksamkeit, dieser Kapazitätslimitation? In einer Reihe von Experimenten konnten wir zeigen, dass die Auslenkung der visuellen Aufmerksamkeit zu einem Zielobjekt parallel zur Handlungsauswahl in einer anderen Aufgabe abläuft.
  • Welche zusätzlichen kognitiven Kontrollprozesse werden bei der Bearbeitung mehrerer Aufgaben notwendig, und wie werden diese neuronal implementiert?  Arbeiten aus unserer Arbeitsgruppe zeigen, dass Planungs- und Regulationsprozesse der Bearbeitungsreihenfolge mehrerer Aufgaben zu den Leistungseinbußen in Multitasking-Situationen beitragen. 
  • Lassen sich die oben genannten Leistungseinbußen durch Maßnahmen wie kognitives Training beeinflussen? Die Befunde aus mehreren Trainingsstudien unserer Gruppe sprechen dafür,  dass Training die Leistung in Multitasking-Situation sowohl bei jüngeren als auch älteren Erwachsenen verbessert. Weiterhin konnten wir zeigen, dass bestimmte Trainingsmaßnahmen wie Arbeitsgedächtnistraining auch zu Verbesserungen in anderen kognitiven Bereichen führen können.
Zur Beantwortung dieser Fragen nutzen wir neben Verhaltensexperimenten auch neurowissenschaftliche Methoden wie die funktionelle Magnetresonanztomographie, die Elektroenzephalographie und non-invasive Stimulationsmethoden des Gehirns. Neben den Mitarbeitern unserer Arbeitsgruppe ist zudem Prof. Dr.  Torsten Schubert (Allgemeine Psychologie, MLU Halle-Wittenberg) inhaltlich sehr stark in die verschiedenen Projekte des Schwerpunktes der Multitasking-Forschung involviert. Es besteht eine Vielzahl enger Kooperationen, beispielsweise mit Prof. Dr. Tilo Strobach (Allgemeine Psychologie, MS Hamburg).