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Physiologische und behaviorale Korrelate der Kategorisierung in der frühen Kindheit : Herzrate, ereigniskorrelierte Potentiale, Blickzeiten

Jeschonek, Susanna

English Title: Physiological and behavioral correlates of categorization in infancy : Heart rate, event-related potentials, looking times

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PDF, German
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Abstract

Zahlreiche Forschungsergebnisse legen nahe, dass Kinder bereits früh auf kategoriale Unterschiede reagieren, die einer Erwachsenen-Definition entsprechen. Dabei weisen die empirischen Befunde auf den Trend einer global-to-basic Entwicklung der frühkindlichen Kategorieebenen hin: Einer der ersten globalen Kategorieunterschiede, den Kinder offensichtlich erkennen, ist derjenige zwischen Lebewesen und unbelebten Objekten. Generell werden bei der Kategorisierung von Objekten zwei Prozesse unterschieden: Zum einen die Verarbeitung perzeptueller Merkmale, d.h. der sichtbaren Eigenschaften, wie Form oder Farbe, zum anderen die Beschäftigung mit konzeptuellen Merkmalen, wie funktionalen oder kausalen Eigenschaften. Welcher der beiden Prozesse bei der frühen Objektkategorisierung vorwiegend eine Rolle spielt, wird von Entwicklungsforschern kontinuierlich diskutiert. In der Verhaltensforschung dient die Aufmerksamkeit als Korrelat der Objektkategorisierung. Dabei wird das Blickverhalten als Indikator für Aufmerksamkeitsprozesse herangezogen. Psychophysiologische Maße, wie die Herzrate oder die EEG-Aktivität können jedoch auch als Indikatoren für Aufmerksamkeit genutzt werden. Das Ziel des vorliegenden Promotionsprojektes war es, bereits bekannte Untersuchungsverfahren der Verhaltensforschung mit psychophysiologischen Methoden zu verknüpfen. Dadurch sollte die Datenbasis der bisherigen Erkenntnisse erweitert, und gleichzeitig mittels der Einbindung bisher nicht verwendeter Untersuchungsmethoden zu einer Klärung der bestehenden Diskussionspunkte beigetragen werden. In der ersten Studie wurde der Zusammenhang zwischen Examinationsdauer und Herzrate (HR) über mehrere Durchgänge einer Objektexaminationsaufgabe hinweg untersucht. Kinder im Alter von 11 Monaten wurden mit 10 verschiedenen Exemplaren der gleichen globalen Kategorie (Tiere oder Möbel) familiarisiert, bevor sie im Test ein Exemplar aus der kontrastierenden Kategorie erhielten. Im Einklang mit früheren Befunden war die HR niedriger in Phasen der focused attention (d.h. Examination), im Vergleich zu Phasen der casual attention (d.h. Blick) oder der Blickabwendung. Die Examination veränderte sich über die Familiarisierungsdurchgänge hinweg kaum, während die mittlere HR anstieg. Im Test nahm die Examinationszeit zu und die HR sank erneut, was darauf hindeutet, dass die Kinder dem Exemplar der kontrastierenden Kategorie mehr Aufmerksamkeit schenkten. In der zweiten Studie wurde in zwei Experimenten bei 7 Monate alten Kindern die ereigniskorrelierten Potenziale (EKPs) und das Blickverhalten als Reaktion auf visuelle Stimuli aus zwei verschiedenen globalen Kategorien untersucht. Die Kinder sahen einen häufig präsentierten Standardreiz (Tier oder Möbel) und zwei selten präsentierte Reize, von denen einer derselben Kategorie angehörte wie der Standardreiz und der andere der kontrastierenden Kategorie. In Experiment 1 führten die Enkodierung des Standardreizes und seine Diskrimination von den beiden selten präsentierten Reizen bei den EKPs zu Unterschieden in der Nc-Amplitude. Zusätzlich wiesen eine verlängerte Nc-Latenz und eine stark ausgeprägte späte Positivierung auf eine erhöhte Aufmerksamkeit sowie eine Gedächtnisaktualisierung für den selten präsentierten Reiz aus der kontrastierenden Kategorie hin. In Experiment 2 zeigte sich, dass die Blickzeiten für die beiden selten präsentierten Reize vergleichbar waren. In der dritten Studie wurde Kindern im Alter von 7 bis 8 Monaten in einem EKP-Paradigma eine gleiche Anzahl von Tier- und Möbelbildern präsentiert. Alle Bilder sahen unterschiedlich aus und wurden in einer semi-randomisierten Reihenfolge dargeboten. Bei einer Untergruppe von Kindern war die Nc Komponente an frontalen Elektroden erhöht für die Tierbilder und bei den verbleibenden Kindern gab es eine stärkere Reaktion für die Möbelbilder. In weiterführenden Untersuchungen hinsichtlich kategorialer Primingeffekte fanden sich kategoriespezifische Unterschiede in einem späteren Zeitfenster an rechts-frontalen Kanälen: nicht-geprimte Stimuli – Bilder, die auf einen Reiz aus der anderen Kategorie folgten – führten zu einer stärkeren Positivierung im Vergleich zu geprimten Stimuli – Bilder, die auf einen Reiz aus der gleichen Kategorie folgten. In seiner Gesamtheit zeigt das Promotionsprojekt, dass psychophysiologische Methoden eine direkte Messung von Aufmerksamkeitsprozessen erlauben und bisherige Erkenntnisse aus der Verhaltensforschung stützen und ergänzen. So weisen bspw. systematische Unterschiede in der Herzrate auf unterschiedliche Aufmerksamkeitszustände hin und stützen die Annahme verschiedener Prozesse der Informationsverarbeitung bei der frühkindlichen Objektkategorisierung. Physiologische Methoden bieten ferner die Möglichkeit neuer Untersuchungsparadigmen, die im vorliegenden Fall die Annahme einer rein perzeptbasierten Kategorienbildung in der frühen Kindheit stark in Frage stellen.

Translation of abstract (English)

Numerous research findings suggest by now that infants respond very early to categorical differences that correspond to those defined by adults. Thereby the empirical evidence points to a development of global-to-basic categories during infancy: One of the first global category differences to be recognized by infants seems to be that between animates and inanimates. In general, two processes underlying categorization are distinguished: On the one hand, the processing of perceptual features, i.e. the visible properties, such as shape or color, on the other hand, the study of conceptual features, such as functional or causal properties. The relative role of the two processes in early object categorization, is being continuously discussed by developmental researchers. Thereby the different theoretical explanations are often strongly influenced by the respective research method. In behavioral infancy studies attention mostly serves as a correlate of object categorization. Thereby the infants’ looking behavior is used as an indicator of attention processes. Psychophysiological measures, such as heart rate or EEG activity, however, can be used as indicators of attention as well. The aim of this dissertation project was to link well-known behavioral research methods with psychophysiological measures. This should permit to expand the already existing data base and to help to clarify currently discussed issues by means of integrating previously not employed paradigms The first study investigated the relations between duration of examining and heart rate (HR) across several trials of an object-examination task. 11-month-old infants were familiarized with a sequence of 10 different exemplars from the same global category (animals or furniture) before they received an exemplar from the contrasting category at test. Consistent with previous findings, HR was lower during states of focused attention (i.e. examining) than during states of casual attention (i.e. looking) or non-looking. Over the familiarization trials, examining stayed about the same, while mean HR increased. At test, examining increased and mean HR decreased, indicating that infants focused their attention on the out-of-category object. The second study consisted of two experiments. 7-month-olds’ event-related potentials (ERPs) and behavioral responses to visual stimuli from different global categories were explored. Infants watched one frequently occurring standard stimulus (animal or furniture item) and two infrequently occurring stimuli, thereby presenting one exemplar from the same and one from a different global category as compared to the standard stimulus. In Experiment 1, encoding of the standard stimulus and discriminating it from the two infrequent stimuli were indicated in infants’ ERPs by differences in the Nc peak amplitudes and late slow waves. Additionally, a prolonged Nc latency and a pronounced positive slow wave indicated strong allocation of attention and a need for memory updating for the infrequent different-category stimulus. Experiment 2 revealed that looking times were comparable for the two infrequent stimuli. In the third study 7–8-month-olds were presented an equal number of animal and furniture pictures in an ERP-paradigm. All pictures were looking different from each other, and were presented in a semi-randomized order. The Nc was enhanced for animals in one subgroup of infants, and for furniture items in another subgroup of infants. Explorative analyses related to categorical priming further revealed category-specific differences in brain responses in the late time window at right frontal channels: Unprimed stimuli (preceded by a different-category item) elicited a more positive response as compared to primed stimuli (preceded by a same-category item). Taken together the dissertation project shows that psychophysiological methods allow a direct measurement of attentional processes thereby supporting previous findings from behavioral research. Thus, for example, systematic variation in heart rate suggests different states of attention and supports the argument of various processes underlying early object categorization. Additionally, physiological methods offer the possibility to realize new research paradigms which, in the present case, strongly question the assumption of a purely perceptually based categorization in infancy.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Pauen, Prof. Dr. Sabina
Date of thesis defense: 3 September 2010
Date Deposited: 29 Sep 2010 11:34
Date: 2010
Faculties / Institutes: The Faculty of Behavioural and Cultural Studies > Institute of Psychology
Subjects: 150 Psychology
Uncontrolled Keywords: Kategorisierung , frühe Kindheit , ereigniskorrelierte Potenziale , Herzrate , Aufmerksamkeitcategorization , infancy , event-realted potentials , hear rate , attention
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