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Das sensorische Gedächtnis beim Hören. Einleitung: Gedächtnismodelle Diskussion sensorischer Stimuli Akategorialer auditiver Stimulus: weißes Rauschen Ähnlichkeiten auditives Gedächtnis / kategoriales KZG Lebensdauer Kapazität Interferenz
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Das sensorische Gedächtnis beim Hören • Einleitung: Gedächtnismodelle • Diskussion sensorischer Stimuli • Akategorialer auditiver Stimulus: weißes Rauschen • Ähnlichkeiten auditives Gedächtnis / kategoriales KZG • Lebensdauer • Kapazität • Interferenz • Gegenstand und Mechanismus des auditiven Gedächtnisses • Auditives Gedächtnis bei Wüstenrennmäusen und Katzen • Unterschiede auditives Gedächtnis / kategoriales KZG • rehearsal
sensorische Register zentrale Exekutive Kurzzeitgedächtnis Langzeitgedächtnis Einleitung: Gedächtnismodelle • Cowan (1984): • kurzer auditiver Speicher:Phänomene bis 200 ms • Maskierung • Informationsintegration • Persistenz • langer auditiver Speicher (ca. 10 s): • Teilbericht • Suffixeffekte • periodisches Rauschen Ikone ... Echogedächtnis kurze sensorische Speicher • Langzeitgedächtnis • sensorische Areale • ... • ... • ... • semantische Areale KZG Aufmerk-samkeit Shiffrin & Schneider (1977) Atkinson & Shiffrin (1968) Cowan (1988, 1995)
kurze sensorische Speicher kurze sensorische Speicher kurze sensorische Speicher • sensorische Areale • ... • ... • ... • semantische Areale ... ... sensorische sensorische Areale Areale ... ... semantische semantische ... ... Areale Areale ... ... Einleitung: Gedächtnismodelle sensorisches Gedächtnis kategoriales KZG Hypothesen (nach Cowan, 1988) • Das KZG ist eine Software, die auf unterschiedlicher Hardware läuft. • Das Echogedächtnis ist KZG auf auditiven Arealen. Ähnlichkeiten und Unterschiede von Echogedächtnis und KZG
Stimuli für Experimente zum sensorischen Gedächtnis • eindimensionale Stimuli • visuell: Helligkeit, Orientierung, Länge... • auditiv: Lautstärke, Tonhöhe, ... • wenigdimensionale Stimuli • visuell: Farbe, Shepard-Formen, ... • auditiv: Klangfarbe, amelodiöse Tonsequenzen, ... • semantisches Material • visuell: Buchstaben, Silben, Worte • auditiv: Phoneme, Silben, Worte, Melodien, Akkorde • komplexe, hochdimensionale, akategoriale Stimuli • visuell: Zufallspunktemuster, ... • auditiv: Rauschen
Akategorialer Stimulus: Rauschen Digitales weißes Rauschen = 3.141... e = 2.718... 5 s = 100,000 Ziffern Periodisches weißes Rauschen e 5 s = 10 x 10,000 Ziffern www.periodic-noise.de
Lebensdauer des Echogedächtnisses • Maximale Zyklen für periodisches Rauschen • 20 VPn, Perioden 0.5 - 20 Sekunden, 3 Durchgänge • Brown (1958) / Peterson & Peterson (1959): • Konsonantentrigramme wiedergeben, während Behaltensintervall rückwärts zählen
* F * * * Lebensdauer für kategoriale Information zusammen mit Lutz Munka • Sind Brown/Peterson&Peterson-Daten kategorial? 2403 5161 NTZ ??? B C D G H 7564
F E D A B C D E F A B C D E F A B C E A B C D E F A B C D E F E D C A B F E D C A ? 1 ? 2 Kapazitätsbeschränkung zusammen mit Lutz Munka • Miller (1956): The magical number seven plus or minus two. • Cowan (2001): The magical number four in short-term memory. • 10 VPn, Auswahl von ca. 10 optimalen 200-ms Segmenten pro VP • Präsentation als semiperiodisches Rauschen, Zyklen mit 3 - 5 Segmenten • Paarvergleich. Einzelversuch: 2 intakte Zyklen, 1. Test, intakter Zyklus, 2. Test • ohne (7783 EV) / mit (5454 EV) Randomisierung der Reihenfolge zwischen EV Daten post hoc Wahrscheinl. Modell mit 3 Parametern: • Kapazität, ganzzahlig • Zuverlässigkeit des Einzelsegmentes • Zuverlässigkeit der Gesamtantwort post hoc Wahrscheinlichkeit für Kapazität maximal bei 3
Hauptaufgabe (Ja/Nein) Behaltensintervall: 8,25 s Störaufgabe Interferenz • im klassischen „sensorischen Register“: hoch • Averbach & Coriell (1961): Ikone überschreibbar • im KZG (solange im Kapazitätslimit): niedrig • im langen auditorischen Speicher: niedrig
Inhalte des Echogedächtnisses • Was ist eigentlich der Erinnerungsgegenstand des Echogedächtnisses?
Viking, 1976 Leo Brenner, 1899 Marszeichnungen
??? Zufallsstimuli Basisperzepte
Inhalte des Echogedächtnisses • Neurophysiologie: Spektrotemporale rezeptive Felder in A1 • Verhalten: Spektrotemporale Optimalstimuli für Basisperzepte in weißem Rauschen • EEG: Frühe temporale Aktivierung a-b) de Charms, unpublished data, c-e) de Charms et al., 1998
kurze sensorische Speicher ... sensorische Areale ... semantische ... Areale ... Mechanismen des Echogedächtnisses • Versuch, Perioden mit hochsignifikanten Segmenten zu füllen, scheitert.Kapazität: 3 Segmente • Gegenseitige Hemmung • kurzer sensorischer Speicher = Anfangsphase?“four winners take all”
Naive Tiere (N=21, 4 pro Gruppe): • shuttle box, go/no-go task • Periodenlänge 20...100 ms • 60 EV pro Tag • Hochtrainierte Tiere (N=2),Periode wird bei guter Leistung verlängert: • 160 Tage Training (9600 EV!) • maximal 400 ms Echogedächtnis bei Tieren • Wüstenrennmäuse (Kooperation mit Holger Schulze, Magdeburg)
Echogedächtnis bei Tieren • Katzen (Kooperation mit Peter König, Zürich) • Stimulus: fortlaufendes weißes Rauschen, darin eingebettet 1.8-s (...) PR „patches“ • go/no-go task: Tastendruck. • Feedback bei Treffern (Futterpumpe, Licht) und falschen Alarmen (verbal “Nein”) • Periodenlänge 20... ms, ca. 50 EV pro Sitzung (9-118 )
Echogedächtnis bei Tieren • Leistung im allometrisch gewichteten Vergleich
Rehearsal von Tonhöhe Shepard-Töne (Tonklasse gut definiert, Oktave mehrdeutig) • S1-S2 Paradigma, 6 s (0.5 s) Retentionsintervall, • 3 Instruktionen: kein / stilles / offenes Rehearsal • Tonaufnahme während offenem Rehearsal. Rehearsal zusammen mit Kathrin Hahn • Demany, L., Clément, S., & Semal, C. (2001). Does auditory memory depend on attention?In D. J. Breebaart, A. J. M. Houtsma, A. Kohlrausch, V. F. Prijs, & R. Schoonhoven (Eds.), Physiological and Psychophysical Bases of Auditory Function. Maastricht: Shaker Publishing BV. Sensorisches Rehearsal Kategoriales Rehearsal
Rehearsal zusammen mit Kathrin Hahn Beispielsdaten 1 VP Singtonhöhe 1 VP bei offenem Rehearsal, S2 4 cent tiefer als S1 vorhersagender Singfehler bei offenem Rehearsal gemittelt über 2 VPn Durchschnittswerte 3 VPn 0.5 s 4.9 0.5 cent6.0 s kein Reh.: 10.3 1.7 cent6.0 s stilles Reh.: 9.0 1.5 cent6.0 s offenes Reh.: 11.8 0.4 cent
Fazit • Einleitung: Gedächtnismodelle v.a.Cowan, nach Shiffrin&Schneider • Diskussion sensorischer Stimuli • Akategorialer auditiver Stimulus: weißes Rauschen • Ähnlichkeiten auditives Gedächtnis / kategoriales KZG • Lebensdauer 5-10 Sekunden • Kapazität N = 3 • Interferenz gering • Gegenstand und Mechanismus des auditiven GedächtnissesGegenstand: Frequenzkanten, Transientendetektoren, Doppelkanten...Mechanismus: “four winners take all” • Auditives Gedächtnis bei Wüstenrennmäusen und Katzen bis 400 ms • Unterschiede auditives Gedächtnis / kategoriales KZG • rehearsal funktioniert nicht für Tonhöhen