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Titel:Prediction error and overt attention to relevant and irrelevant cues: Evidence for an interaction of two associability mechanisms
Autor:Torrents Rodas, David
Weitere Beteiligte: Lachnit, Harald (Prof. Dr.)
Veröffentlicht:2021
URI:https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2021/0213
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2021-02132
DOI: https://doi.org/10.17192/z2021.0213
DDC:150 Psychologie
Publikationsdatum:2021-05-06
Lizenz:https://rightsstatements.org/vocab/InC-NC/1.0/

Dokument

Schlagwörter:
associative learning, Aufmerksamkeit, Assoziatives Lernen, attention

Summary:
Humans and other animals use cues in the environment to make predictions about important outcomes, thus preparing themselves to respond to those events. Prediction error refers to the extent to which an outcome is surprising in the presence of one or more cues. Within the research area of associative learning, some theories suggest that prediction error changes the amount of attention paid to cues. It was initially proposed that the attentional changes were driven by either relative or overall prediction error. In the first case, attention increases for cues generating less prediction error than other concurrent cues, otherwise attention decreases (Mackintosh, 1975). In the second case, the amount of attention paid to each cue is directly related to overall prediction error, i.e. how surprising the outcome is considering all the present cues (Pearce & Hall, 1980). Evidence for the role of relative prediction error comes from studies with pairs of cues including a component relevant to outcome prediction, together with an irrelevant component. Evidence for a role of overall prediction error comes from studies in which cues generating different amounts of prediction error are trained separately. Given that considering both relative and overall prediction error may account for a wider range of attentional changes, the two mechanisms were incorporated into hybrid models (e.g., Le Pelley, 2004). However, evidence for those models in humans is still scarce. The aim of the present thesis was to study the effect of a sudden rise in overall prediction error on overt attention to cues that were either relevant or irrelevant to outcome prediction, i.e. differing in terms of relative prediction error. Rather than considering sustained levels of prediction error, we focused primarily on sudden changes, because they are involved in important behavioral phenomena, such as the return of pathological anxiety. Each of the two studies included in the thesis started with a discrimination training, in which participants had to predict the occurrence of two possible outcomes. Participants’ eye gaze showed that the relevant cues received more attention than the irrelevant cues. In a second stage, contingency reversal (Study I) or partial reinforcement (Study II) led to a rise in prediction error, as indicated by a drop in the accuracy of outcome predictions. The attentional preference for the relevant cues was temporarily weakened by contingency reversal, and it was completely lost following the introduction of partial reinforcement. In addition, both manipulations increased the amount of attention paid to both types of cues. The data were consistent with a combined effect of relative and overall prediction error, thus providing evidence for the hybrid models. In addition, the results have implications for understanding changes in attention to contextual cues.

Zusammenfassung:
Menschen und andere Tiere nutzen Hinweisreize aus der Umwelt, um Vorhersagen über wichtige Ereignisse zu treffen, wodurch sie sich auf diese Ereignisse vorbereiten können. Der Vorhersagefehler bezeichnet das Ausmaß, in dem ein Ereignis bei Vorhandensein von einem oder mehreren Hinweisreizen überraschend ist. Einige Theorien aus dem Bereich des Assoziativen Lernens nehmen an, dass Vorhersagefehler das Ausmaß an Aufmerksamkeit auf Hinweisreize verändern. Ursprünglich wurde postuliert, dass Aufmerksamkeitsveränderungen entweder durch relative oder globale Vorhersagefehler gesteuert werden. Im ersten Fall steigt die Aufmerksamkeit auf Hinweisreize, die einen geringeren Vorhersagefehler als andere, gleichzeitig präsentierte Hinweisreize erzeugen – andernfalls sinkt die Aufmerksamkeit (Mackintosh, 1975). Im zweiten Fall steht die Aufmerksamkeit auf einen Hinweisreiz in direktem Zusammenhang mit dem globalen Vorhersagefehler, d. h. wie Überraschend ein Ereignis vor dem Hintergrund aller anwesenden Hinweisreize ist (Pearce & Hall, 1980). Belege für die Rolle des relativen Vorhersagefehlers stammen aus Studien, bei denen Paare von Hinweisreizen verwendet wurden, die sich jeweils aus einer für die Vorhersage relevanten Komponente und einer irrelevanten Komponente zusammensetzen. Belege für einen globalen Vorhersagefehler kommen aus Studien, bei denen Hinweisreize, die sich in der Größe des Vorhersagefehlers unterscheiden, separat trainiert werden. Da relative und globale Vorhersagefehler ein breites Spektrum an Aufmerksamkeitsveränderungen erklären, wurden beide Mechanismen in hybride Modelle integriert (z.B., Le Pelley, 2004). Allerdings ist die Befundlage im Humanbereich für diese Modelle noch gering. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einfluss eines plötzlichen Anstiegs des globalen Vorhersagefehlers auf die offene Aufmerksamkeit zu untersuchen, die sich auf Hinweisreize richtet, die für eine Vorhersage entweder relevant oder irrelevant waren, d. h. sich in Bezug auf den relativen Vorhersagefehler unterschieden. Wir konzentrierten uns auf plötzliche Änderungen des Vorhersagefehlers anstelle anhaltender Fehlerniveaus, da diese bei wichtigen Verhaltensphänomenen eine Rolle spielen, wie z. B. der Rückkehr pathologischer Angst. In zwei Studien erhielten Probanden zunächst ein Diskriminationstraining, bei dem das Auftreten von zwei möglichen Ereignissen vorhergesagt werden musste. Hierbei ergaben Blickbewegungsmessungen, dass relevante Komponenten mehr Aufmerksamkeit gewidmet wurde als irrelevanten Komponenten. In einer zweiten Phase führte ein Kontingenzwechsel (Studie I) oder partielle Verstärkung (Studie II) zu einem Anstieg des Vorhersagefehlers, welches sich in einer Abnahme der Vorhersagegenauigkeit widerspiegelte. Die Aufmerksamkeitspräferenz für relevante Reize wurde durch den Kontingenzwechsel vorübergehend geschwächt und ging bei partieller Verstärkung vollständig verloren. Zudem führten beide Manipulationen zu einer Erhöhung der Aufmerksamkeit auf relevante und irrelevante Reize. Die vorliegenden Daten sprechen für einen kombinierten Einfluss des relativen und globalen Vorhersagefehlers und liefern somit Evidenz für die hybride Modelle. Auch lassen sich aus den vorliegenden Ergebnissen Implikationen für unser Verständnis von Aufmerksamkeitsveränderungen bei kontextuellen Reize ableiten.


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