Modul 3a

KOgnition

KOgnition


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Flashcards 431
Language Deutsch
Category Psychology
Level University
Created / Updated 09.04.2022 / 12.08.2024
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2 Modelle der Komputationalen Kognitionswissenschaft:

1. Konnektionistiches Netzwerk (Rummelhart&McCelland, 1986),

2. Produktionssysteme (kognitiver Architektur)

Das Konnektionistische Modell

Netzwerkmetapher, Ziel: vereinfachte Nachbildung von neuronalen Verschaltungen, sowohl bottom-up, als auch top-down, Ziel: durch Lernen Verschaltungen so zu optimieren, dass man im Folgendem weniger Fehler macht

Merkmale des konnektionistischen Modells

Knoten verbunden durch Links, gegenseitige Erregung oder Hemmung, Aktivation eines Knotens für gewichtete Summe bei eingehenden Links, Weitergabe von Aktivation bei Überschreitung des Schwellenwertes, Ebenen (Layer) geben allgemeine Struktur vor, parallele und verteilte Informationsverarbeitung, Lernen durch backward propagation (Rückwärts-Übertragung)

Merkmale Produktionssysteme

zahlreiche "wenn, dann" Regeln, um die nächste Aktion zu bestimmen.

Arbeitsgedächtnis enthält Information, Inhalt des Arbeitsgedächtnis wird verglichen mit "wenn"-Komponente --> führt zur Ausführung der "dann"-Komponente, Strategie zur Konfliktlösung wird dann aktiviert, wenn Informationen zwei Regeln gleichzeitig aktiviert

Beispiel für ein Produktionssystem

ACT-R (Adaptive Control of Thought-Rational), zentrales Produktionssystem greift auf verschiedene Modelle und Speicherpuffer zu und und koordiniert diese (Gedächtnismodell, prozedurales Modell, Vorstellungsmodell, Zielmodell)

Eine Produktionsregel kann lauten: Wenn die letzte Ziffer des Minuenden (9) größer ist als die letzte Ziffer des Subtrahenden (2), dann ziehe den Subtrahenden von dem Minuenden ab.

Eine weitere Regel kann lauten: Wenn die Ziffer des Minuenden (5) kleiner ist als die letzte Ziffer des Subtrahenden (7), dann addiere 10 zum Minuenden hinzu (= 15), ziehe den Minuenden ab, und notiere -1 beim folgenden Ziffernpaar.

Young und O’Shea zeigen, dass sich das Modell so „beschädigen“ lässt, dass es bei der Subtraktion Fehler begeht, die für Kinder sehr typisch sind. Z.B. kann man die zweite der oben erwähnten Regeln aus dem Modell entfernen. In diesem Fall wird das Produktionssystem einfach 5 von 7 abziehen, anstatt sich 10 zu leihen. Das ist ein Fehler, den Kinder häufig begehen. Dem Modell zufolge haben Kinder, die diesen Fehler begehen, die Regel noch nicht verinnerlicht und der Prozess der Rechnung lässt sich gut mit dem Produktionssystem modellieren, da es typische Fehler reproduziert.

Vorteile der Komputationalen Kognitionswissenschaft

theoretische Annahmen präzise spezifiziert, Idee des verteilten Wissens wird empirische gestützt, Bindeglied zwischen Ansatz 1 und 3 (experimentelle kognitive Psychologie und kongitive Neuropsychologie), passt zur aktuellen Befundlage (bezüglich Hervorhebung paralleler Verarbeitung)

Nachteile der Komputationalen Kognitionswissenschaft

oft zu flexibel, da zu viele freie Parameter, emotionale und motivationale Faktoren werden zu wenig beachtet, einige Modelle neurologisch nicht plausibel, manche Modelle erlauben keine neuen Vorhersagen

zielführendes Modell, um soliden Erkenntnisfortschritt zu generieren

konvergierender Methodeneinsatz: Einsatz verschiedener Methoden mit unterschiedlichen Stärken, zur umfassenden Untersuchung des Forschungsgegenstandes, kurz: Methodenvielfalt nutzen

Was ist der Unterschied zwischen konnektionistischen Netzwerken und Produktionssystemen?

Produktionssysteme und Konnektionistische Netzwerke sind zwei verschiedene Arten von Modellen der Kognition. Im Bereich der komputationalen Kognitionswissenschaften versuchen sowohl Produktionssysteme als auch Konnektionistische Netzwerke, kognitive Verarbeitungsprozesse des Menschen abzubilden.

Was besagt Gibsons Ökologische Ansatz der Wahnehmung, die Theorie der direkten Wahrnehmung?

Dass wir wahrnehmen, um in der realen Welt handeln zu können - in ihr bewegen und auf sie einwirken zu können (Antithese zu Laborbedingungen).

Was ist direkte Wahrnehmung?

W. mehr als bloße Objekterkennung: W und Handlungen sind eng verknüpft, direkter Pfad um schnell und angemessen reagieren zu können

Methode (Gibson) bezüglich der direkten Wahrnehmung?

Die direkte Wahrnehmung wird nicht vermittelt durch retinale/neuronale/mentale Bilder.

Analyse des optischen Feldes (optic array) = strukturelles Muster des Lichts, dass auf die Retina fällt

Welche 2 Grundprinzipien der direkten Wahrnehmung (Gibson) werden analysiert?

Optischer Fluss

Affordanzen (Verwendungs-Aufforderungen von Objekten)

Was ist unter dem optischen Fluss im Rahmen von Gibsons Theorie der direkten Wahrnehmung zu verstehen?

Optischer Fluss = Veränderung der visuellen Information aus dem optic array (optisches Feld), die das AUge erreichen, bei Bewegung von Person oder Umwelt

Der Optische Fluss liefert eindeutige Informationen über die räumliche Anordnung von Objekten.

passende Hypothese: globale, radiale Ausdehnungs-Hypothese: Bsp. Pilotin auf Landebahn -> angesteuerter Punkt erscheint bewegungslos, Bereiche um Punkt scheinen sich auszudehnen: dies funktioniert über direkte Wahrnehmung, keine kog. Verarbeitung notwendig

Was ist unter den Affordanzen im Rahmen von der Theorie der direkten Wahrnehmung von Gibson zu verstehen?

Verwendungsmöglichkeiten von Objekten (Werkzeug, greifbar vs. Elefant, nicht greifbar..) können ohne kog. Analyse/Verarbeitung direkt wahrgenommen werden.

Stärken der Theorie der direkten Wahrnehmung

hohe ökologische Validität, berücksichtigt Informationsvielfalt visueller Stimuli & Wichtigkeit von Veränderungen der optischen Anordnung, bezog dorsales "vision for action" System ein, bevor es bekannt wurde

Theorien der Wahrnehmung für die Ausführung von Handlungen

3,

1.visuell geleitete Handlungen (retinaler Fluss),

2. Zeit bis Kontakt (Tau Theorie),

3. Planung-Kontroll-Modell

visuell geleitete Handlungen (Kontext: Theorie der Wahrnehmung für die Ausführung von Handlugen)

Bewegung zu einem Ziel und Steuerung, inwieweit können Handlungen visuell geleitet durchgeführt werden?

retinaler Fluss (retinal flow field) (Kontext: Theorie 1, visuell geleitete Handlungen als erste Theorie der Wahrnehmung für die Ausführung von Handlung)

= Erweiterung des optischen Feldes, auch Analyse von Lichtmusteränderung auf Retina, Berücksichtigung des linearen und rotierenden opt. Flusses (um die Kurve bewegen) --> denn: global-radiale Ausdehnung ist oft nicht ausreichend

Korrektur von Wahrnehmung und Bewegung durch... (Kontext: Theorien der Wahrnehmung für die Ausführung von Handlungen, 1. Theorie: Visuell geleitete Handlungen)

Efferenzkopie: neben motorischem Signal zur Ausführung geht eine Kopie des Signals an Gehirn, damit Wahrnehmung korrigiert werden kann

visuelle geleitete Handlungen: Analyse des optischen Flusses

im MST, neben V5, Steuerung unabhängig von von weiteren Informationen möglich, Navigation allein mit optischem Fluss möglich, nur ein Auge für dessen Wahrnehmung benötigt, (bessere Leistung mit 2 Augen), extra-retinale Infos werden zusätzlich genutzt

Zeit bis zum Kontakt

Objekt bewegt sich auf uns zu: wann wird es auftreffen? --> Geschwindigkeit und Distanz sind schwer zu schätzen

Tau Theorie (Lee Tau, 1976)

Nutzung der Größe des retinalen Abbildes des Objekts, geteilt durch dessen Expansionsrate (=TAU) zu besseren Schätzung

Vorteile Tau Theorie

ansprechend einfach, verwendet, um Entscheidungen hinsichtlich Zeit bis zum Kontakt zu unterstützen

Nachteile Tau Theorie

auch andere Cues verwendet, besonders wichtig in reizarmen Umwelten, ignoriert Beschleunigung, Objekte müssen sphärisch symmetrisch sein

Planung-Kontroll-Modell (Glover, 2004)

Greifen eines Objektes, welches schwer zu erreichen ist: 2 Teilprozesse der Handlungsausführung finden statt: 1. Planung, 2. Kontrolle

1, Teilprozess: Planungssystem

VOR Initiierung der Bewegung, wählt angemessenes Ziel, Entscheidung wie Obj. gegriffen werden soll, Festlegung zeitlicher Verlauf der Bewegung, nutzt räumliche&nicht-räumliche Infos, relativ langsam --> beeinflusst durch bewusste Prozesse

2. Teilprozess: Kontrollsystem

NACH dem Planungssystem, stellt korrekte Bewegungsausführung sicher, beeinflusst von räumliche Merkmalen, relativ schnell

Hirnregionen für Planung-Kontrolle

Planung: inferiorer Parietallappen (IPL), Kontrollprozesse: superiorer Parietallappen (SPL), Cerebrellum --> unabhängige Netzwerke für Planung und Kontrolle

Stärken: Planungs-Kontroll-Modell

die Annahme, dass Bewegung Planung erfordert, wird unterstützt, Befunde stützen Dissoziation zwischen Planung und Kontrolle

Schwächen: Planungs-Kontroll-Modell

Zusammenspiel von Kontrolle und Planung wird nicht spezifiziert, Planungsprozesse komplizierter, als im Modell spezifiziert, komplexe Faktoren spielen zusammen, um die Präzision der Handlung zu verbessern

Wahrnehmung menschlicher Bewegung

Menschen sind sehr gut in der Lage, anhand weniger Infos menschliche Bewegung wahr zu nehmen --> es existiert vmtl. eine Spezialisierung auf menschliche/tierische Bewegungen

Wahrnehmung menschlicher Bewegung: Befunde

zur Bewegungswahrnehmung sind nur 6 Lichtpunkte nötig, durch Punkte auch Zusatzinfos identifizierbar: Wut, Geschlecht; besser bei Menschen als bei Tieren --> spezialisiert

Wahrnehmung menschlicher Bewegung: Einschränkungen

erst ab 5 Lebensmonaten entwickelt (nicht angeboren), beeinflussbar durch top-down Prozesse (Aufmerksamkeit)

Wahrnehmung menschlicher Bewegung: beteiligte Hirnareale

MT/V5 & MST: bei nicht biologischer Bewegung, superior temporale und premotorisch frontale Regionen an biologischer Bewegung

an der Wahrnehmung von menschlicher bwegeuung vorrangig beteiligt: STS (Superiorer temporaler sulcus), IFG (premotorisch frontale Region -> top down Modulator))  und INS (insularer kortex)

Imitation & Spiegelneuronen

= Neuronen, die aktiviert werden, wenn Tiere eine Handlung ausüben und ebenfalls, wenn sie die selbe Handlung beobachten, Imitation ermöglicht Verstehen, vmtl Areal V5

Spiegelneuronensystem beim Menschen

viele Regionen aktiviert beim Beoachten und Ausführen einer Handlung

Perry et al: Einige Areale bei Beobachtung und Imitation aktiviert

Eher ein integriertes Netzwerk als einzelne Hirnregionen

De la Rosa et al: BA44/45 (entspricht F5 beim Affen)

Wahrnehmung biologischer Bewegungen

Beeindruckende Fähigkeit, an der spezifische Hirnregionen beteiligt sind (STS, IFG, insula cortex)

Spiegelneuronensystem

Erlaubt es, Handlungen anderer zu imitieren

Veränderungsblindheit

Unfähigkeit, eine bedeutsame, visuelle Veränderung zu bemerken (+Blindheit ggü Veränderungsblindheit)