Determinants and Restrictions of the Processing and Reorganization of Spatial Configurations in Visual Working Memory

Abstract

Der Mensch interagiert in jedem Moment seines Lebens mit mehreren Objekten. Um mit einzelnen Objekten umgehen zu können, ist der Mensch auf die räumlichen Beziehungen zwischen den Objekten angewiesen, um ein Netzwerk gleichzeitig zu verarbeiten. zu speichern und zu aktualisieren. Dieses mentale Netzwerk wird als (globale) räumliche Konfiguration bezeichnet, die u.a. im visuellen Arbeitsgedächtnis auf der Grundlage der Positionen und Relationen der enthaltenen Objekte dargestellt wird. Bisherige Forschung hat gezeigt, dass räumliche Konfigurationen mental flexibel dargestellt werden und dass die Möglichkeit besteht, dass eine globale räumliche Konfiguration in einen relevanten und einen irrelevanten Teil aufgeteilt werden kann. Die vorliegende Dissertation knüpft an diese Annahme an mit dem Ziel, das Verständnis dieses Mechanismus einschließlich der Determinanten und Einschränkungen bei der Verarbeitung von räumlichen Konfigurationen im visuellen Arbeitsgedächtnis zu vertiefen. Ziel war es, die Organisation und Reorganisation von räumlichen Konfigurationen genauer zu betrachten. Mit Hilfe empirischer Testung mittels eines Paradigmas zur Erkennung von Positionswechseln sowie einer Untersuchung des Einflusses von Hinweisreizen und offener visuellen Aufmerksamkeit führte (und veröffentlichte) ich vier Experimentalserien mit insgesamt elf Experimenten und etwa 500 Teilnehmer*innen. Die Studien zeigten, dass der Mensch in der Lage ist, räumliche Konfigurationen zu reorganisieren und Informationen zu (ir-)relevanten Teilkonfigurationen zu reduzieren. Darüber hinaus schränkte die (Nicht-)Verfügbarkeit von Augenbewegungen und Kontextinformationen diesen Prozess ein, während andere Mechanismen wie die individuelle Arbeitsgedächtnis-Kapazitätsschwelle und die begrenzte Möglichkeit der offenen visuellen Aufmerksamkeit über verschiedene Verarbeitungsstufen hinweg den beschriebenen Konfigurationsvorteil nicht einschränkten. Ich habe mir verschiedene Determinanten und Einschränkungen angesehen, aber verallgemeinert sind Menschen in der Lage, eine globale räumliche Konfiguration in eine relevante Teilkonfiguration im visuellen Arbeitsgedächtnis umzuorganisieren, die durch einen informativen Hinweisreiz induziert wird. Wichtig ist, dass der Mensch Augenbewegungen benötigt, um diesen Prozess zu bewältigen. Ein vollständiger Verlust der Verfügbarkeit von Augenbewegungen konnte nicht kompensiert werden, aber mit einer teilweise eingeschränkten Möglichkeit der Blickbewegungen zeigten die Versuchsteilnehmer*innen immer noch einen Konfigurationsvorteil. Während also die Verarbeitung räumlicher Konfigurationen im Gedächtnis durch die Fähigkeit zur Durchführung von Verschiebungen der offenen visuellen Aufmerksamkeit gefördert wird, ist die Konfigurationsverarbeitung nicht davon abhängig, dass diese Verschiebungen während der gesamten Aufgabe auftreten. Zukünftige Forschung sollte diese Ergebnisse aufgreifen, um sich einem präziseren Verständnis der Verbindung zwischen dem visuellen System und dem damit verbundenen Arbeitsgedächtnis anzunähern. Zusammenfassend unterstützt und erweitert die vorliegende Dissertation die Idee einer eher flexiblen mentalen Repräsentation einzelner Objekte, die in einer (globalen) Raumkonfiguration angeordnet sind.

Humans interact with several objects every moment of their lifetime. In order to process single objects, humans rely on inter-object relations to maintain and update a network of different objects at once. This mental network is called a (global) spatial configuration, which is also represented in visual working memory (VWM) based on the locations and relations of the objects contained. Previous research revealed that spatial configurations are supposed to be represented mentally flexible and there might be the possibility that a global spatial configuration can be split up into a relevant part and an irrelevant part. The present dissertation connects with this assumption, and the objective was to deepen the understanding of this mechanism including determinants and restrictions of the processing of spatial configurations in VWM. The aim was to have a closer look at the organization and reorganization of spatial configurations. With the help of empiric behavioral testing via a location change detection paradigm as well as an investigation of overt visual attention induced by eye movements and the influence of retro cues, I conducted four experimental series including eleven experiments and about 500 participants. This revealed that humans are able to reorganize spatial configurations and reduce information leading to (ir-)relevant partial configurations. Furthermore, the (non-)availability of eye movements and contextual information restricted this process whereas other mechanisms such as the individual VWM capacity threshold and limited possibility of overt visual attention across different processing stages did not restrict the configuration advantage described. I had a look at different determinants and restrictions, but in general, humans are able to reorganize a global spatial configuration into a relevant partial one in VWM, induced by an informative retro cue. Importantly, participants needed eye movements to handle this process. While a total enforced fixation reduced the configuration advantage heavily, participants showed a comparable one to free view conditions with a partially restricted fixation. Thus, whereas the processing of spatial configurations in VWM is boosted by the ability of performing shifts of overt visual attention, configurational processing does not rely on these shifts occurring throughout the task. Future research should investigate these findings in order to approach a more precise understanding of the link between the visual sensorium and VWM. In summary, this dissertation supports and extends the idea of a rather flexible mental representation of single objects arranged in a (global) spatial configuration.