Determining processes while switching between tasks and the necessity to decompose switch costs

In dieser Arbeit werden handlungsdeterminierende Prozesse beim Aufgabenwechsel untersucht. Die ersten durchgeführten Experimente zeigten, dass es notwendig ist, Wechselkosten in verschiedene Teile zu zerlegen, so dass die Dekomposition von Wechselkosten einen großen Teil des Empirieteils ausmacht. Im ersten Kapitel der Arbeit werden verschiedene Theorien zur Handlungsdetermination vorgestellt. Die Theorien werden danach unterschieden, ob sie eher annehmen, dass Umweltreize das menschliche Handeln determinieren oder aber davon ausgehen, dass Handeln überwiegend durch intentionale Prozesse determiniert wird. Zunächst werden der Behaviorismus und einige Ansätze der kognitiven Psychologie erläutert, die den Einfluss von Reizen auf die Handlungsdetermination in den Vordergrund stellen. Das ideomotorische Prinzip dagegen betont die Determination menschlichen Handelns durch das Anstreben von Zielen. Schließlich werden Hybridmodelle (z.B. ABC-Theorie; Hoffmann, 1993) besprochen, die den gemeinsamen Einfluss von Intentionen und Außenreizen auf menschliches Handeln berücksichtigen. Im zweiten und dritten Kapitel wird die Entwicklung des Aufgabenwechselparadigmas und die vermuteten Prozesse und Faktoren beim Aufgabenwechsel erläutert. Ursprünglich wurde das Aufgabenwechselparadigma verwendet, um die Anpassung an flexible Handlungsanforderungen und die dabei notwendigen exekutiven Steuerungsmechanismen zu untersuchen. Doch in vielen Untersuchungen zu Aufgabenwechseln wurde dieses Ziel aus den Augen verloren und die Untersuchung der Vorgänge beim Wechseln wurde zum Selbstzweck. Intentionen und das Anstreben von Zielen wurden innerhalb des Aufgabenwechselparadigmas bisher nicht thematisiert. Im vierten Kapitel wird deshalb versucht Aufgabenwechsel aus der Perspektive der ABC-Theorie (Hoffmann, 1993) zu betrachten, einer Theorie, die sowohl den Einfluss von Intentionen als auch von Außenreizen auf menschliches Handeln berücksichtigt. Aus der ABC-Theorie wurden folgende Vorhersagen für den Aufgabenwechselkontext abgeleitet: 1. Eine parallele Aktivierung verschiedener Handlungsbereitschaften ist prinzipiell möglich. Wechsel zwischen Aufgaben sind nur nötig, wenn sich die Handlungsbereitschaften der Aufgaben widersprechen. 2. Ein Wechsel der Intention und der entsprechenden Handlungsbereitschaften erfolgt sobald die auszuführende Aufgabe feststeht und kann abgeschlossen werden, bevor der Reiz erscheint. Kosten für den exekutiven Prozess des Intentionswechsels können deshalb nur bei kurzer Vorbereitungszeit erfasst werden. Wechselkosten, die nach langer Vorbereitungszeit für die Aufgabe verbleiben (residuale Wechselkosten) spiegeln nicht den Aufwand exekutiver Prozesse wider. 3. Wechsel zwischen Intentionen verursachen mehr exekutiven Aufwand, wenn die Zielzustände der Handlungsbereitschaften überlappen, da dann erst eine Entkopplung des Zielzustandes mit einem Startzustand notwendig ist, bevor der Zielzustand an einen anderen Startzustand gekoppelt werden kann. In den ersten drei Experimenten konnten die Vorhersagen der ABC-Theorie für den Aufgabenwechselkontext nicht bestätigt werden. Beim Vergleich von Durchgängen, in denen die Aufgabe wechselt, mit Durchgängen, in denen die Aufgabe wiederholt wird, zeigten sich auch bei langer Vorbereitungszeit deutliche Wechselkosten, d.h. höhere Reaktionszeiten in den Wechseltrials. Weiterhin ergab sich kein Unterschied der Wechselkosten für Wechsel zwischen Aufgaben mit verschiedenen oder gleichen Zielzuständen (operationalisiert als verschiedene vs. gleiche auszuführende Aktionen). Aus diesen Ergebnissen und vielen Hinweisen in der Aufgabenwechselliteratur ergaben sich Zweifel an der Aussagekraft des herkömmlich berechneten Wechselkostenmaßes als Differenz der Reaktionszeiten bei Aufgabenwechseln minus Aufgabenwiederholungen. Deshalb wird die Entwicklung einer neue Methode zur Dekomposition von Wechselkosten vorgeschlagen, die es ermöglicht, die Reaktionszeitdifferenz zwischen Aufgabenwechseln und Aufgabenwiederholungen in Anteile zu unterteilen, die a) spezifisch die Anforderung beim Wechseln (Intentionswechselkosten) widerspiegeln oder b) durch die Erleichterung eine Reaktion auf denselben Reiz hin zu wiederholen (Repetition Priming) entstehen, oder c) durch die Erschwernis entstehen, auf einen Reiz reagieren zu müssen, auf den zuvor nicht reagiert werden durfte (Negatives Priming). In den Experimenten 4 bis 7 wird diese Methode experimentell validiert. Werden Wechselkosten in die verschiedenen Anteile zerlegt, stimmen die empirischen Befunde mit den Vorhersagen der ABC-Theorie überein: Ein Wechsel der Intention und der entsprechenden Handlungsbereitschaften kann bei genügend langer Vorbereitungszeit abgeschlossen werden, bevor der Stimulus erscheint. Residuale Wechselkosten (Wechselkosten, die bei langer Vorbereitungszeit verbleiben) sind nicht auf exekutive Kontrollprozesse zurückzuführen, sondern durch Repetition Priming und Negatives Priming verursacht. Weiterhin sind Wechsel einfacher, wenn die zu antizipierenden Zielzustände (operationalisiert als die auszuführenden Aktionen) der Aufgaben verschieden sind. In der Abschlussdiskussion werden der theoretische und der methodische Schwerpunkt der Arbeit noch einmal überblicksartig zusammengestellt und es wird ein Ausblick gegeben, wie untersucht werden könnte, ob die ABC-Theorie besser geeignet ist zur Erklärung der Phänomene beim Aufgabenwechsel als bisherige Theorien und Modelle.
The thesis deals with the investigation of action control processes while switching between tasks. The first experiments showed the necessity to decompose switch costs in different dues. Thus, the decomposition of switch costs constitutes the main part of the empirical work. The first chapter of the thesis sketches different theories of action control. The theories differ according to whether they emphasise the role of external stimuli or intentional processes for human actions. Initially, the behaviourism and some accounts within cognitive psychology are illustrated. They mainly consider the impact of external stimuli on action control. In contrast, the ideomotor principle claims that actions are determined by intentions to reach specific goals. Finally, hybrid models (e.g. ABC-theory; Hoffmann, 1993) are illustrated that consider the mutual impact of intentions and stimuli on human actions. The development of the task switching paradigm and the assumed processes and variables while switching between tasks are discussed in the second and third chapter. Originally, the task switching paradigm was introduced to investigate how humans adapt on flexible action requirements and which executive control processes are involved. But in many task switching studies this goal eclipsed and the investigation of the processes while switching became important. Within the task switching paradigm intentions and the aim to reach specific goals haven’t been debated. Therefore, task switching is surveyed from the point of view of the ABC-theory (Hoffmann, 1993) as the ABC-theory considers the impact of intentions as well as external stimuli on human acting. The following predictions for the task switching context are deducted from the ABC-theory: 1. In principle, parallel activation of different action dispositions is possible. Switching between tasks is only necessary when the action dispositions of different tasks conflict. 2. Switching between intentions and action dispositions starts as soon as participants are informed about the identity of the task and can be completed before the stimulus occurs. Switch costs that remain after long preparation time for the task (residual switch costs) do not reflect the effort of executive processes. 3. Switching between intentions causes more effort of executive processes when the action dispositions aim for the same goal states as in this case it is first necessary to decouple the goal state from one start condition before this goal state can get coupled to another start condition. The first three experiments were not able to confirm the predictions of the ABC-theory. When comparing trials in which the task switches with trials in which the task repeats there are significant switch costs, e.g. longer reaction times for switch trials, even when participants have sufficient time to prepare for the task. Furthermore, switch costs do not differ for switching between tasks with different vs. equal goal states (operationalised as different vs. equal required actions). These results and many cues from the task switching literature led to doubts about the informational value of the measurement of switch costs computed as difference of reaction times of task switches minus task repetitions. Hence a new method is proposed that decomposes switch costs into a) the specific requirements due to the necessity to switch (intentional switch costs) b) the benefit to repeat a response afforded by the same stimulus (repetition priming) and c) the difficulty to respond to a stimulus to which no response was allowed shortly before (negative priming). Experiments 4 to 7 validate this new method experimentally. If switch costs are decomposed into the different parts, the empirical results fit to the predictions of the ABC-theory: Switching between tasks (i.e. between intentions and appropriate action dispositions) can be fully completed when the preparation time is sufficient before the stimulus is presented. Residual switch costs (switch costs that remain for long preparation time intervals) are not due to executive control processes but due to repetition priming and negative priming. Furthermore, switching between tasks is easier if the anticipated goals / the to-be-performed actions for the tasks differ. The final discussion summarizes the theoretical and the empirical focus of the thesis. A prospect is exemplified how to investigate whether the ABC-theory is more appropriate to account for the phenomena while switching between tasks as current theories and models.