Contextual and Temporal Influences on Abstract Cognitive Control

Abstract

Zielgerichtetes Verhalten erfordert die Koordination untergeordneter Prozesse, insbesondere wenn diese um die gleichen Ressourcen konkurrieren. Diese Mechanismen werden als kognitive Kontrolle bezeichnet und umfassen beispielsweise das Lenken der Aufmerksamkeit auf bestimmte Aspekte einer Aufgabe sowie die Implementierung von Regeln, die für die erfolgreiche Aufgabenerfüllung entscheidend sind. Von abstrakter kognitiver Kontrolle kann gesprochen werden, wenn Koordinationsprozesse nicht anhand spezifischer Reize oder Handlungsabläufe implementiert werden, sondern auf abstrakten relationalen Zusammenhängen beruhen. Kognitive Kontrollzustände können schlechter von einer Episode zur nächsten übertragen werden, wenn diese nicht im selben Kontext stattfinden. Theorien für episodisches Binden und Abrufen postulieren, dass diese Kontextspezifität von Kontrollzuständen auf Bindungen zwischen den Kontrollzuständen und dem gleichzeitig auftretenden Kontext zurückzuführen ist, wobei der Kontext anschließend als Abrufhinweis für den gebundenen Kontrollzustand dient. Diese Dissertation geht auf drei Facetten abstrakter kognitiver Kontrolle ein. Erstens, untersuche ich in zwei Studien die zeitliche Stabilität abstrakter Kontrollzustände und ihrer die Bindungen mit visuellen Kontexten. Es zeigt sich, dass abstrakte Kontrollzustände und ihre Bindungen stabil über zeitliche Verzögerungen von mehreren Sekunden sind. Inwieweit die zeitliche Dynamik von Kontrolle und Bindungen auf das Abstraktionsniveau der gebundenen Merkmale zurückgeführt werden kann wird diskutiert. Zweitens untersucht eine Studie den Prozess des Kontrollabrufs, wie er von Theorien des episodischen Bindens und Abrufens vorgeschlagen wird, um seine Rolle als Ursprung kontextualisierter Kontrolleffekte zu überprüfen. Drei Experimente erbringen entscheidende Evidenz gegen einen solchen Abrufprozess. Stattdessen kann kontextualisierte Kontrolle effektiver durch die Störung aufrechterhaltener Kontrollzustände erklärt werden. Die vierte Studie verallgemeinert die Erkenntnisse aus Studien zur kontextualisierten Aufmerksamkeitsgewichtung auf die Aufgabenkontrolle, indem sie zeigt, dass abstrakte Aufgabenregeln ebenfalls an visuelle Kontexte gebunden werden können. Ich diskutiere einen Ansatz, wie Bindungen, die auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen wirken, in ein einheitliches Modell der Aufgabenkontrolle integriert werden können.

Goal-oriented behavior requires the organization and coordination of subordinate processes, particularly when multiple processes compete for the same resources. The cognitive mechanisms enabling this coordination are referred to as cognitive control. These mechanisms encompass the allocation of attentional weights to specific facets of a task and the implementation of rules crucial for task performance. Furthermore, they can operate at various levels, from specific stimulus and action codes to more abstract features such as relational information. Notably, the transfer of states of cognitive control from one episode to the next is impaired if they do not occur within the same context. Episodic binding and retrieval frameworks posit that this context specificity of control states reflects binding between the control states and the cooccurring context, where the context subsequently serves as a retrieval cue for the bound control state. This dissertation examines three facets of abstract cognitive control. First, two studies investigated the temporal stability of abstract control states and the bindings between such control states and visual contexts. The findings indicate that abstract control states and their bindings are invariant to temporal delays of several seconds. The discussion explores the extent to which the temporal dynamics of control and bindings can be attributed to the level of abstraction of the bound features. Second, one study examines the control retrieval process, as proposed by theories of episodic binding and retrieval, to scrutinize its role as the source of effects of contextualized control. Three experiments provide decisive evidence against such a retrieval process. Instead, contextualized control appears to be more effectively explained by the disruption of maintained control states. In the discussion, I connect these findings to theories suggesting that contextual features control the updating of working memory content. The final study generalizes the insights gained from studies on contextualized attentional weighting to task control by demonstrating that abstract task rules can also be bound to visual contexts. I discuss an approach for integrating bindings acting on different levels of abstraction into a unified model of task control.