Please use this identifier to cite or link to this item: doi:10.22028/D291-23358
Title: The impact of motivational and affective context on error-induced learning
Other Titles: Der Einfluss des motivationalen und affektiven Handlungskontexts auf das fehlerinduzierte Lernen
Author(s): Unger, Kerstin
Language: English
Year of Publication: 2013
SWD key words: Lernen
Ereigniskorreliertes Potenzial
Free key words: reinforcement learning
error negativity
feedback-related negativity
DDC notations: 150 Psychology
Publikation type: Dissertation
Abstract: I THEORETISCHER HINTERGRUND 1 1. Einleitung 1 2. Literaturübersicht 3 Überblick 3 Theorien zum Verstärkungslernen 3 Begriffsbestimmung Verstärkungslernen 3 Zustände, Handlungen und Verstärkungen 4 Instrumentelle vs. Klassische Konditionierung 5 Motivationale Mechanismen des Instrumentellen Lernens 6 Mathematische Modelle des Verstärkungslernens 9 Zusammenfassung und Implikationen für die vorliegende Studie 14 Neuronale Grundlagen des Verstärkungslernens 14 Die "Dopamine Reward Prediction Error"-Hypothese 15 Unterschiedliche Funktionen dopaminerger Neurotransmission in den Basalganglien und im Präfrontalen Kortex 17 Die Integration von Kognition, Emotion und Handlung im Anterioren Cingulären Kortex 25 Zusammenfassung und Implikationen für die vorliegende Studie 30 Die Bedeutung des affektiven und motivationalen Handlungskontexts bei Lern- und Entscheidungsprozessen 31 Grundlegende Konzepte 31 Persönlichkeitseigenschaften, Motivation und Emotion 35 Unkontrollierbare Misserfolgserfahrungen und Lernen – Sonderfall eines Defizits in der Regulation von Motivation und Affekt? 39 Hirnmechanismen der Interaktion von Motivation, Emotion, und Kognition 42 Die neurophysiologischen Konsequenzen von Misserfolgserfahrungen 44 Zusammenfassung und Implikationen für die vorliegende Studie 45 Elektrophysiologische Korrelate des Verstärkungslernens 46 Die Fehlernegativierung (Error Negativity, Ne) 46 Die Feedback-Related Negativity (FRN) 49 Die Fehlerpositivierung (Error Positivity, Pe) 52 Motivationale und affektive Einflüsse auf Error Negativity, Feedback-Related Negativity und Error Positivity 54 Zusammenfassung und Implikationen für die vorliegende Studie 59 Integrative theoretische Ansätze zur Handlungsüberwachung 59 Die "Reinforcement Learning Theory" von Holroyd and Coles – Ein integrativer theoretischer Ansatz zu Fehlerverarbeitung und Lernen 60 Alternative Ansätze zur Error Negativity und ähnlichen EKP-Komponenten 64 Zusammenfassung und Implikationen für die vorliegende Studie 68 3. Fragestellung and Überblick über die Studien 70 II EMPIRISCHER TEIL 74 4. Studienziele: Experiment 1 und 2 74 5. Experiment 1 76 Studiendesign 76 Hypothesen 76 Lernbedingte Modulationen der Ne, FRN und Pe 77 Effekte von Misserfolg auf die Verhaltens- und EKP-Korrelate des Lernens 79 Die modulierende Rolle der Persönlichekit 82 Methoden 83 Versuchsteilnehmer 83 Überblick über den Versuchsablauf 84 Reizmaterial und Aufgaben 85 EEG-Aufnahme 88 Datenanalyse 88 Ergebnisse 91 Kontrollananlysen 91 Verhaltensdaten 92 EKP-Daten 96 Zusammenfassung Experiment 1 106 6. Experiment 2 108 Hypothesen 108 Methoden 110 Versuchsteilnehmer 110 Reizmaterial, Aufgaben und Ablauf 110 Ergebnisse 110 Kontrollananlysen 110 Verhaltensdaten 112 EKP-Daten 115 Zusammenfassung Experiment 2 124 7. Vorläufige Diskussion Experiment 1 and 2 125 Zusammenfassung der Hauptbefunde 125 Lernbedingte Veränderungen in den antwort- und feedback-bezogenen EKPs 127 Effekte von Misserfolg auf Fehlerverarbeitung und Lernen 132 8. Experiment 3 147 Fragestellung und Untersuchungsziele 147 Studiendesign 152 Hypothesen 152 Methoden 156 Versuchsteilnehmer 156 Reizmaterial und Aufgabe 156 Trialablauf 157 Versuchsablauf 158 EEG-Aufnahme 158 Datenanalyse 159 Ergebnisse 162 Verhaltensdaten 162 EKP-Daten 164 9. Vorläufige Diskussion Experiment 3 176 Zusammenfassung der Hauptbefunde 176 Lernbedingte Veränderungen in Ne, FRN, and Pe 177 Effecte appetitiver und aversiver Motivation auf Fehlerverarbeitung und Lernen 179 Der Beitrag cingulärer Subregionen zur Fehlerverarbeitung 187 10. Gesamtdiskussion 190 Lernbedingte Veränderungen in den EKP-Korrelaten der Fehler- und Feedback- verarbeitung 191 Affektive and motivationale Einflüsse auf Handlungsüberwachung und Lernen 195 Beschränkungen der vorliegenden Studie und Ausblick 205 Schlussfolgerungen 208
The aim of this project was to examine the impact of affective-motivational context on the ability to use error signals for behavioural adaptation in feedback-based learning. Evidence for a neural error-processing system has been inferred from the error negativity (Ne), a component in the event-related potential (ERP) elicited when participants commit errors on reaction time tasks. According to an influential theoretical account on error processing and learning, the Ne reflects the transmission of a negative reinforcement learning signal from the midbrain dopamine system to the anterior cingulate cortex (ACC) and indicates that the outcome of an action is “worse than expected”. Importantly, the Ne has been suggested to increase with learning, reflecting the development of an internal representation of the correct response. Moreover, it has been shown that the Ne predicts the extent to which individuals learn from their errors. At the same time, there is accumulating evidence indicating that the Ne varies as a function of motivational and affective variables. Consequently, it has been proposed that the Ne might index broader activity of the action-regulation circuitry in the limbic system, including the affective evaluation of an error. Given the critical role of error processing in learning, an important, but thus far neglected question concerns the influence of experimental manipulations of affective and motivational states on action monitoring processes in feedback-based learning. The empirical work includes two ERP studies. The main goal of the first study was to determine the extent to which self-relevant failure influences error monitoring – as reflected in the Ne – and behavioural adaptation during subsequent learning. Therefore, I conducted an experimental design with two phases (pre- and posttest) in which subjects performed a probabilistic learning task. Between pre- and posttest, participants were assigned to one of two groups receiving either failure feedback or no feedback during a visual search task described as diagnostic of intellectual abilities. To disentangle the effects of failure and motivational disengagement due to prolonged task performance, the posttest was linked to intelligence (Experiment 1) or described in neutral terms (Experiment 2). The aim of the second study (Experiment 3) was to examine whether gain and loss anticipation have dissociable effects on behavioural and ERP correlates of error processing in feedback-based learning. To this end, predictive cues indicating the incentive value (gain, loss, or neutral) of the upcoming target were incorporated in the learning task. The incentive value was manipulated on a trial-by-trial basis. Experiments 1 and 2 showed that failure induction resulted in an increase of the Ne from pre- to posttest. Amplitude enhancement was not accompanied by higher posttest accuracy and therefore cannot simply be explained by changes in task performance. Rather than affecting overall performance failure feedback resulted in higher post-error accuracy indicating a higher impact of error signals on behavioural adaptation on a trial-to-trial basis. This suggests a failure-related shift towards a reactive, error-driven mode of adaptive control rather than an overall increase in the recruitment of cognitive control processes. In Study 2, behavioural performance was improved on gain and loss trials compared to neutral trials, suggesting that participants used the incentive value information to optimize performance. Moreover, in the loss condition, participants were more likely to switch responses after errors than in the gain condition (better lose-shift performance). In support of the assumption that the Ne constitutes a teaching signal that reflects the affective-motivational context of maladaptive decisions, larger Ne amplitudes were observed on error trials in the loss condition compared to gain and neutral conditions. In line with a growing body of evidence indicating a close interaction between cognition, emotion, and motivation in executive control, these findings underscore the importance of factors related to affective and motivational state in elucidating the neural mechanisms of action monitoring and behavioural adaptation.
Link to this record: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-50809
Advisor: Kray, Jutta
Date of oral examination: 25-Jul-2012
Date of registration: 22-Feb-2013
Faculty: HW - Fakultät für Empirische Humanwissenschaften und Wirtschaftswissenschaft
Department: HW - Psychologie
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