Hintergrund: Das visuelle Arbeitsgedächtnis ist eine Leistung des präfrontalen Kortex (PFC) und dient der kurzfristigen Speicherung und Manipulation visueller Information. Ein aufgabenspezifisches Modell des visuellen Arbeitsgedächtnisses unterteilt zwei inhaltlich und örtlich getrennte Subsysteme: Das visuell-räumliche Arbeitsgedächtnis (SWM) scheint vor allem im dorsolateralen PFC (DLPFC) und das visuell-bildliche (OWM) im ventrolateralen PFC (VLPFC) lokalisiert zu sein. Der Dopaminabbau im PFC wird entscheidend von dem Enzym Catechol-O-Methyltransferase (COMT) bestimmt. Es existiert ein funktioneller COMT-Val158Met-Polymorphismus, der aufgrund veränderter Enzymaktivität mit unterschiedlicher dopaminerger Aktivität im PFC verbunden ist. Ziele: Das Aufgabendesign zielte darauf ab, die funktionelle Trennung von SWM und OWM im PFC nachzuweisen und die aufgabenspezifische Hypothese zu testen. Als zweites Ziel der Studie sollte der mögliche Einfluss des COMT-Val158Met-Polymorphismus auf die Arbeitsgedächtnisleistung getestet werden. Methoden: Es wurden 100 körperlich und psychisch gesunde Probanden in einer funktionellen Nah-Infrarot Spektroskopie-Studie (fNIRS-Studie) mit einem visuellen Arbeitsgedächtnisparadigma untersucht. Die NIRS-Messung beruht auf dem Prinzip der neurovaskulären Kopplung. Es wurde eine rechteckige 30*6 cm große Messhaube über dem frontalen Kortex platziert und die Veränderungen von O2Hb und HHb während des Paradigmas bestimmt. Anschließend wurde eine Genotypisierung durchgeführt. Ergebnisse und Diskussion: Zwischen den Arbeitsgedächtnisaufgaben zeigte sich ein deutlicher linearer Zusammenhang für die Verhaltensdaten. Das SWM-Paradigma führte zu einem O2Hb-Anstieg und HHb-Abfall im DLPFC, womit sich eine selektive Aktivierung dieses Areals bestätigte. OWM-Aufgaben hingegen führten zu einem parallelen Anstieg von O2Hb und HHb im VLPFC. Mit der fNIRS-Untersuchung konnten Vorbefunde der funktionellen Bildgebung bestätigt werden, die eine aufgabenspezifische Gliederung des visuellen Arbeitsgedächtnisses postulieren. Ein funktioneller Zusammenhang zwischen dem COMT-Val158Met-Polymorphismus und dem Arbeitsgedächtnis konnte weder in den Verhaltensdaten noch in den Bildgebungsdaten nachgewiesen werden. Falls ein solcher Zusammenhang besteht, lag der fehlende Nachweis am ehesten in Task-Switching-Effekten des Studiendesigns begründet. / Objective: Visual working memory is an accomplishment of the prefrontal cortex (PFC), which serves the maintenance and manipulation of visual information over a short period of time. A ‘domain-specific’ model of visual working memory divides it into two functionally and spatially separated subsystems: Visual location-based memory (SWM) seems to be located in the dorsolateral PFC (DLPFC), visual objective-based memory (OWM) to be located in the ventrolateral PFC (VLPFC). The turnover of dopamine is critically tuned by the enzyme catechol-o-methyl-transferasis (COMT). There is a functional COMT-Val158Met-polymorphism which is associated with different dopaminergic levels in PFC due to a change in enzyme-activity. Aim: The task design was conceived to evaluate the functional dissociation of SWM and OWM in the PFC and to test the ‘dopamin-specific’ hypothesis. Secondly the study aims at testing the possible contribution of COMT-Val158Met-polymorphism to working memory. Methods: Therefore 100 somatically and mentally healthy subjects were assessed by an event-related functional near-infrared-study (fNIRS) with a visual working memory paradigm. The NIRS relies on the principle of neurovascular coupling. A 30*6 cm rectangle probeset was applied on the frontal cortex and changes in O2Hb and HHb were measured during the paradigms. After that, genotyping of the COMT-polymorphism was conformed. Results and Discussion: There was a significant linear dependence of working memory task in regard of behavioral data. SWM paradigm was accompanied by some increase in O2Hb and parallel decrease of HHb in the DLPFC which is in line with a selective activity of this area in SWM. OWM paradigm led to a parallel increase of O2Hb and HHb in the VLPFC. With the NIRS technique it was possible to replicate prior findings of functional imaging studies which postulated a ‘domain specific’ organization of the visual working memory. It was not possible however, to determine any connection between the COMT-Val158Met-polymorphism and the working memory in behavioral or functional imaging data. If there is such an interaction, the missing proof might be due to task-switching-effects in the design of the study.

In dieser Studie sollte die Bedeutung von genetischer Varianz im Gen des Dopaminrezeptors D2 (DRD2) insbesondere für Fehlermonitoring- und Arbeitsgedächtnisprozesse untersucht werden. Vorstudien implizieren die Relevanz der dopaminergen Neurotransmission für diese Systeme und geben Hinweise, dass Defizite in entsprechenden kognitiven Prozessen für psychiatrische Erkrankungen prädisponieren. Daher wurden die Verhaltensdaten in zwei verschiedenen kognitiven Leistungstests, als auch parallel dazu erhobene Messergebnisse von zwei unterschiedlichen bildgebenden Verfahren für drei ausgewählte, vermutlich funktionale Polymorphismen im DRD2-Gen bei 210 gesunden Kontrollprobanden und 39 schizophrenen Patienten untersucht. Auf der Basis der vorhandenen Literatur hypothetisierten wir Risikoallele für die jeweiligen Polymorphismen: Das A-Allel von DRD2 TAQ1A scheint mit einer verminderten striatalen Rezeptordichte verknüpft zu sein. Das Insertionsallel des DRD2 -141C Ins/Del wird mit Schizophrenie in Verbindung gebracht, wogegen allerdings das Deletionsallel wiederholt mit niedrigerer striataler Rezeptordichte assoziiert wurde. Bei DRD2 rs1076560 scheint das T-Allel für defizitäre Performance bei Arbeitsgedächtnis-Tests verantwortlich zu sein. Zudem wurde hier eine geringere Expression der kurzen Splicevariante D2S des Rezeptors nachgewiesen und dies mit verminderter präfrontaler Aktivität assoziiert. Gemeinsam ist allen Risikoallelen eine Prädisposition für Suchterkrankungen. Unser Ziel war es, diese Risikokonstellationen in unseren Untersuchungen zu replizieren. Das Fehlermonitoring und seine Korrelate Error-related negativity (ERN) und Error-related positivity (PE) wurden in einer EEG-Studie untersucht, in der sich 170 Probanden einem sog. Eriksen-Flanker-Task unterzogen. Eine Stichprobe von 39 Patienten mit schizophrenen Psychosen und eine gesunde Kontrollgruppe (n=40) unterzogen sich dem N-Back-Task zur Testung des Arbeitsgedächtnisses. Zusätzlich wurden dabei in einer funktionellen NIRS-Untersuchung Messwerte für oxygeniertes und deoxygeniertes Hämoglobin zur Erfassung der cerebralen Aktivität ermittelt. Wir gingen von der Hypothese aus, dass die Träger der Risikoallele Defizite bei den kognitiven Aufgaben zeigen und sich zusätzlich Veränderungen der Gehirnaktivität nachweisen lassen, die auf Basis der Theorie der neurovaskulären Kopplung als reduzierte Aktivierung interpretiert werden können. Leider konnten die meisten der Hypothesen nicht bestätigt werden. Für DRD2 TAQ1A konnte in der NIRS-Messung lediglich für die Deoxygenierung eine geringere cerebrale Aktivität bei Vorliegen des Risikoallels festgestellt werden, dies allerdings nur rechtsseitig und in der Patientengruppe. Für das Fehlermonitoring konnten keine signifikanten Ergebnisse ermittelt werden. Beim Insertionsallel des DRD2 -141C Ins/Del (rs1799732) fanden wir eine Verringerung der ERN spezifisch bei fehlerhaften Antworten, sowie zusätzlich stärkere Ausprägungen der Persönlichkeitseigenschaft Neurotizismus bei den Risikoallelträgern. Wir werteten vor allem Erstes als möglicherweise prädisponierend für schizophrene Psychosen bzw. Alkoholabhängigkeit und konnten hier also teilweise unsere Hypothesen bestätigen. Die Auswertung der Daten der NIRS-Messung für den rs1799732 erbrachte keine signifikanten Ergebnisse. Bei DRD2 rs1076560 erreichte die Risikogruppe im N-Back-Test entgegen unserer Erwartung sogar ein besseres Leistungsniveau. Mittels bildgebenden Verfahren zeigten sich keine Gruppenunterschiede. Auch die EEG-Studie erbrachte keine signifikanten Ergebnisse. Die Ergebnisse werden auch unter dem Aspekt der Prädisposition zu Abhängigkeitserkrankungen diskutiert, die für alle drei Polymorphismen zu bestehen scheint. Die von uns gewählte Zuordnung der Risikoallele wurde kritisch bewertet. Für die Inkonsistenz der Befunde wurde eine direkte regulatorische Verknüpfung von TAQ1A mit der striatalen Rezeptordichte diskutiert. Zusätzlich wurde mit dem Hinweis auf eine Assoziation mit ANKK1 und ihrem regulatorischem Einfluss auf den NF-κB-Signalweg ein mögliches zukünftiges Erklärungsmodell aufgezeigt. Auch ein durch rs1076560 vermittelter Zusammenhang einer gesteigerten Expression der kurzen Splicevariante D2S mit höherer striataler Aktivität wurde in Frage gestellt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Bedeutung des dopaminergen Systems und insbesondere des Dopaminrezeptors D2 für die kognitive Leistungsfähigkeit des menschlichen Gehirns und damit auch die Pathophysiologie psychiatrischer Erkrankungen unzweifelhaft bleibt. Jedoch implizieren einige der Ergebnisse komplexere Zusammenhänge zwischen Genotyp und Phänotyp. Anscheinend sind die untersuchten Polymorphismen im DRD2-Gen nicht ausreichend, um Defizite im Fehlermonitoring und Arbeitsgedächtnis zu erklären. Die kombinierte Untersuchung mit anderen Risikogenvarianten im dopaminergen System scheint daher vielversprechender zu sein als eine isolierte Betrachtung von DRD2. / Introduction: The influence of genetic variance in dopamine D2 receptor Gene (DRD2) on error monitoring and working memory was examined in this study. Former research emphasizes the relevance of dopaminergic neurotransmission to these systems and implicates that deficiency in these cognitive processes may lead to psychiatric disorders. We analyzed performance data of two cognitive performance tasks and results from two different imaging methods of 210 healthy persons and 39 schizophrenic patients. We chose 3 functional polymorphisms of DRD2 receptor gene and defined risk alleles based on existing literature: DRD2 TAQ1A and DRD2 - 141C Del alleles seem to be associated with reduced striatal receptor density. DRD2 - 141C Ins allele is linked to schizophrenia. Expression of DRD2 rs1076560 T allele may lead to poorer working memory performance, less expression of the short splicing variant D2S and lower prefrontal activity. All alleles are associated with addictive disorders. Material and Methods: In an EEG study with 170 healthy participants we investigated error monitoring by Eriksen-Flanker-Task and its correlates error-related negativity (ERN) and error-related positivity (PE). By N-Back Task we tested working memory performance of 39 schizophrenic patients and 40 healthy persons and measured cerebral activity by fNIRS. We aimed at associate risk alleles with poorer performance data and lower cerebral activity. Results: DRD2 TAQ1A allele could only be linked to lower cerebral activity for DEOXY-Hb on right hemisphere in patients. DRD 2 - 141C Ins allele carriers showed decreased ERN levels specifically for errors and scored lower in neuroticism scales. Especially the first result may predispose schizophrenia and addictive disorders. DRD2 rs1076560 T allele was even associated with better performance data. Only significant results were reported, most hypotheses could not be proven. Discussion: The attribution of risk alleles must be considered critically. The inconsistence of the results might be due to the still unclear regulation process of striatal receptor density by TAQ1A. Perhaps there is a regulating influence of ANKK1 on NF-κB-pathway. The association of higher expression of short splicing variant D2S and striatal activity must be questioned as well. We may state finally that the relevance of dopamine and especially DRD2 on cognitive performance and pathophysiology of psychiatric disorders remains important. However the context of phenotype and genotype seems to be more complex. Obviously the examined polymorphisms are insufficient to explain deficits in action monitoring and working memory. A combined investigation of different genes in dopaminergic systems seems to be more promising then an isolated consideration of DRD2.

The limited capacity of working memory forces people to update its contents continuously. Two aspects of the updating process were investigated in the present experimental series. The first series concerned the question if it is possible to update several representations in parallel. Similar results were obtained for the updating of object features as well as for the updating of whole objects, participants were able to update representations in parallel. The second experimental series addressed the question if working memory representations which were replaced in an updating disappear directly or interfere with the new representations. Evidence for the existence of old representations was found under working memory conditions and under conditions exceeding working memory capacity. These results contradict the hypothesis that working memory contents are protected from proactive interference of long-term memory contents. / Aufgrund der begrenzten Kapazität des Arbeitsgedächtnisses müssen seine Inhalte ständig aktualisiert werden. Zwei Aspekte des Aktualisierungsprozesses wurden in Experimentalserien untersucht. Die erste Serie betraf die Frage, ob es möglich ist, mehrere Repräsentationen gleichzeitig zu aktualisieren. Ähnliche Ergebnisse ergaben sich sowohl für das Aktualisieren von Objektmerkmalen als auch für das Aktualisieren von ganzen Objekten, die Versuchsteilnehmer konnten Repräsentationen gleichzeitig aktualisieren. In der zweiten Experimentalserie wurde die Frage untersucht, ob Arbeitsgedächtnisrepräsentationen, die bei einer Aktualisierung ersetzt worden sind, sofort verschwinden oder mit den neuen Repräsentationen interferieren. Evidenz für das Vorhandensein alter Repräsentationen wurde unter Arbeitsgedächtnisbedingungen und unter Bedingungen, bei denen die Arbeitsgedächtniskapazität überschritten wird, gefunden. Diese Ergebnisse widersprechen der Hypothese, dass Arbeitsgedächtnisinhalte vor proaktiver Interferenz aus dem Langzeitgedächtnis geschützt sind.

Die Rolle des Arbeitsgedächtnisses für die Sprachentwicklung, insbesondere die Wortschatzentwicklung ist mittlerweile überzeugend nachgewiesen (z.B. Hasselhorn & Werner, 2000). Daran anknüpfend beschäftigt sich die vorliegende Studie mit der Wortschatzentwicklung bei dysgrammatisch bzw. spezifisch sprachgestörten Grundschulkindern und mit dem Einfluss des phonologischen Arbeitsgedächtnisses auf diesen Entwicklungsprozess. Besonders die Arbeitsgruppe um Gathercole und Baddeley konnten in einer Vielzahl von Arbeiten (z.B. Gathercole & Baddeley, 1990 a, b, 1993) stabile Zusammenhänge zwischen Arbeitsgedächtnis und Wortschatz bzw. Sprache bei normalentwickelten Kindern und spezifisch sprachgestörten Kindern nachweisen. Sie differenzieren 2 Komponenten des phonologischen Arbeitsgedächtnisses: den phonetischen Speicher, in dem akustische Informationen 1,5 bis 2 s erhalten bleibt und dann zerfällt, wenn diese Information nicht durch den Rehearsalprozess, eine Art inneres Sprechen wiederholt und damit aufgefrischt und erhalten wird. Das Arbeitsgedächtnis wurde dabei bevorzugt über das Nachsprechen von Kunstwörtern erfasst. Bezüglich dieses Vorgehen gaben z.B. Snowling, Chiat und Hulme (1991) und Bowey (1996, 2001) zu bedenken, dass durch die Komplexität des Kunstwörternachsprechens und die Redundanz zu anderen Aspekten der sprachlichen Verarbeitung der Einfluss des phonologischen Arbeitsgedächtnisses überschätzt werden könnte. Sie schlagen daher vor, eher allgemein von phonologischer Verarbeitung zu sprechen und das phonologische Arbeitsgedächtnis nicht davon zu differenzieren, zumindest müsse die Unabhängigkeit des Einflusses des phonologischen Arbeitsgedächtnisses von der phonologischen Bewusstheit nachgewiesen werden. Die Leistungsfähigkeit des phonologischen Arbeitsgedächtnisses hängt von den Qualitätsmerkmalen seiner beiden Komponenten ab. Nach Hasselhorn, Grube und Mähler (2000) lassen sich für beide Komponenten jeweils zwei Merkmale identifizieren: Die Qualität des phonetischen Speichers hängt von dessen zeitlich dimensionierter Größe und von der Präzision ab, mit der er akustische Information ablegt und wiedergibt. Die Leistungsfähigkeit des subvokalen Rehearsalprozesses wird von seiner (automatischen) Aktivierbarkeit und seiner Geschwindigkeit bestimmt. Längsschnittlich zeigten Gathercole, Willis, Emslie, & Baddeley (1992) Zusammenhänge zwischen früherem Arbeitsgedächtnis und späterem Wortschatz im Alter bis zu sechs Jahren, im Grundschulalter kehrte sich der Zusammenhang um. Diese Beiträge motivierten die vorliegende Arbeit, in der die Fragen gestellt wurden, ob sich das phonologische Gedächtnis von der phonologischen Verarbeitung im allgemeinen differenzieren lässt, welche Qualitätsmerkmale des phonologischen Arbeitsgedächtnisses bei sprachgestörten Kindern defizitär sind und wie sich die Entwicklungsdynamiken zwischen phonologischem Arbeitsgedächtnis und Wortschatz bei sprachgestörten und sprachlich unauffälligen Kindern gestalten. Um dies zu klären, wurde eine Längsschnittstudie realisiert, bei der 64 normalentwickelte und 33 sprachgestörte Kinder im Laufe des ersten und zweiten Grundschuljahres dreimal untersucht wurden; der zweite und dritte Meßzeitpunkt bildeten im wesentlichen die Grundlage der vorliegenden Arbeit. Es fanden sich starke empirische Argumente für die Position, dass Störungen im phonologischen Arbeitsgedächtnis eine Hauptursache für die Sprachauffälligkeiten dysgrammatisch-sprachgestörter Kinder sind. Abweichend von den Ergebnissen bei sprachlich unauffälligen Kindern, zeigten die sprachgestörten Kinder geringere Leistungen in allen Bereichen, weniger und niedrigere Korrelationen, das phonologische Arbeitsgedächtnis ließ sich faktorenanalytisch von der phonologischen Bewusstheit und dem phonologischen Langzeitwissen klar trennen. Bei der Betrachtung der vier Merkmale des phonologischen Arbeitsgedächtnisses (Hasselhorn, Grube & Mähler, 2000) zeigte sich kein Einsatz der Rehearsalstrategie und eine geringere Geschwindigkeit (letzteres vielleicht auch der Ausdruck eingeschränkter Sprechmotorik, siehe Gathercole, Service et al., 1999). Es gab einen Gruppenunterschied bei der Variablen für die Qualität des phonetischen Speichers. Auch die zeitliche Dimension schien reduziert, die sprachgestörten Kinder zeigten bei langen Kunstwörtern einen größeren Leistungsabfall. Bei verrauscht dargebotenen Kunstwörtern ließ sich nach Ausschluss des Einflusses von Alter und Intelligenz kein Gruppenunterschied mehr nachweisen, der bei unverrauscht dargebotenen Kunstwörtern vorhanden war, so dass die Qualität des phonetischen Speichers eine wesentliche Rolle für die Sprachentwicklung zu spielen scheint. Bei den dysgrammatischen Kindern ließ sich weiterhin eine kausale Asymmerie zwischen phonologischem Arbeitsgedächtnis und Wortschatz finden, dergestalt, dass das frühere phonologische Arbeitsgedächtnis einen größeren Einfluss auf den späteren Wortschatz hatte, als umgekehrt. Diese wurde wegen des Entwicklungsrückstands der sprachgestörten Kinder in dieser Form erwartet, bei den sprachlich-unauffälligen Kindern ließ sich kein Zusammenhang zeigen. Die phonologische Bewusstheit zeigte keinen entwicklungsrelevanten Einfluss auf den Wortschatz. Zusammenfassend ist zu sagen, dass die Ergebnisse der vorliegenden Studie die Hypothese stützen, dass die Ursache für kindliche Störungen des Spracherwerbs im phonologischen Arbeitsgedächtnis und speziell in der Qualität des phonetischen Speichers zu suchen sind. Literatur Bowey, J. A. (1996). On the association between phonological memory and receptive vocabulary in five-year-olds. Journal of Experimantel Child Psychology, 63(1), 44-78. Bowey, J. A. (2001). Nonword repetition and young children`s receptive vocabulary: a longitudinal study. Applied Psycholinguistics, 22, 441-469. Gathercole, S. E. & Baddeley, A. D. (1990a). Phonological memory deficits in language disordered children: Is there a cusal connection? Journal of Educational Psychology, 29, 336-360. Gathercole, S. E. & Baddeley, A. D. (1990b). The role of phonological memory in vocabulary acquisition: A study of young children learning new names. British Journal of Psychology, 81, 439-454. Gathercole, S. E. & Baddeley, A. D. (1993). Working memory and language. Hove, UK: Erlbaum. Gathercole, S. E., Service, E., Hitch, G.J., Adams, A.-M. & Martin, A. J. (1999). Phonological short-term memory and vocabulary development: Furter evidence on the nature of relationship. Applied cognitive psychology, 13, 65-77. Gathercole, S. E., Willis, C., Emslie, H., & Baddeley, A. D. (1992). Phonological memory and vocabulary development during the early school years: a longitudinal study. Developmental Psychology, 28, 887-898. Hasselhorn, M., Grube, D. & Mähler, C. (2000). Theoretisches Rahmenmodell für ein Diagnostikum zur differentiellen Funktionsanalyse des phonologischen Arbeitsgedächtnisses. In M. Hasselhorn, W. Schneider & H. Marx, Diagnostik von Lese-Rechtschreib-Schwierigkeiten, Tests und Trends, Bd. 1 (S.167-182). Hogrefe: Göttingen. Hasselhorn, M. & Werner, I. (2000). Zur Bedeutung des phonologischen Arbeitsgedächtnisses für die Sprachentwicklung. In H. Grimm (Hrsg.), Sprachentwicklung (Enzyklopädie der Psychologie, Themenbereich C: Theorie und Forschung, Serie III Sprache, Bd. 3) (S. 363-378). Göttingen: Hogrefe. Snowling, M., Chiat, S., & Hulme. C. (1991). Words, non-words, and phonological processes: Some comments on Gathercole, Willis, Emslie, and Baddeley. Applied Psycholinguistics, 12(3), 369-373.

The present thesis investigated memory load and memory decay in auditory working memory. Alpha power as a marker for memory load served as the primary indicator for load and decay fluctuations hypothetically reflecting functional inhibition of irrelevant information. Memory load was induced by presenting auditory signals (syllables and pure-tone sequences) in noise because speech-in-noise has been shown before to increase memory load. The aim of the thesis was to assess with magnetoencephalography whether a-priori temporal expectations for the onset-time of a to-be-remembered stimulus reduces memory load. It was reported previously that top-down modulations such as spatial expectations reduce memory load and improve memory performance. However, this effect has neither been investigated with temporal expectations nor in the auditory domain. The present thesis showed that temporal expectations for a syllable in noise reduced memory load. Reduced alpha power during stimulus maintenance as well as improved performance indicated the decrease in memory load. Alpha power effects emerged from the right cingulo-opercular network, presumably reflecting a reduced need for functional inhibition. Critically, symbolic cues induced temporal expectations. This effect could not be replicated for clear speech. However, more implicit temporal expectations based on the passage of time elicited a similar decrease in alpha power for clear speech reflecting reduced memory load. Memory decay was assessed with variable delay phases in an auditory sensory memory task with pure-tone sequences. Similarly to memory performance, alpha power decreased with longer delay phases. Critically, temporal expectations counteracted memory decay and led to more sustained performance as well as alpha power across different delay phases. These alpha-power effects were localized to frontal and parietal attention networks as well as primary auditory and visual sensory areas. This implies the involvement of different brain regions relevant for encoding and maintenance in auditory memory and questions a parsimonious functional inhibition explanation. A correlation of alpha power and behavioral performance underpinned the importance of alpha power for auditory working memory. Altogether, the results of the present thesis provide evidence for a beneficial effect of a-priori temporal expectations for an auditory signal on working memory. Moreover, alpha dynamics were shown to be a distinct marker for the neural efficiency of managing working memory limitations.

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During reading oculomotor processes guide the eyes over the text. The visual information recorded is accessed, evaluated and processed. Only by retrieving the meaning of a word from the long-term memory, as well as through the connection and storage of the information about each individual word, is it possible to access the semantic meaning of a sentence. Therefore memory, and here in particular working memory, plays a pivotal role in the basic processes of reading. The following dissertation investigates to what extent different demands on memory and memory capacity have an effect on eye movement behavior while reading. The frequently used paradigm of the reading span task, in which test subjects read and evaluate individual sentences, was used for the experimental review of the research questions. The results speak for the fact that working memory processes have a direct effect on various eye movement measurements. Thus a high working memory load, for example, reduced the perceptual span while reading. The lower the individual working memory capacity of the reader was, the stronger was the influence of the working memory load on the processing of the sentence. / Beim Lesen steuern okulomotorische Prozesse die Blickbewegungen über den Text. Die aufgenommenen visuellen Informationen werden erschlossen, beurteilt und verarbeitet. Erst durch den Abruf der Wortbedeutung aus dem Langzeitgedächtnis, und die Verknüpfung sowie Speicherung der einzelnen Wortinformationen erschließt sich die semantische Bedeutung eines Satzes. Somit stellt das Gedächtnis und hier insbesondere das Arbeitsgedächtnis eines der grundlegenden Prozesse für das Lesen dar. Die vorliegende Dissertation untersucht inwieweit sich unterschiedliche Gedächtnisanforderungen und Gedächtniskapazitäten auf das Blickverhalten während des Lesens auswirken. Für die experimentelle Überprüfung der Forschungsfragen wurde das in der Arbeitsgedächtnisforschung sehr häufig genutzte Paradigma der Lesespannenaufgabe verwendet, bei dem Probanden einzelne Sätze lesen und beurteilen. Die Ergebnisse sprechen für einen direkten Einfluss von Arbeitsgedächtnisprozessen auf verschiedene Blickbewegungsmaße. So reduzierte eine hohe Arbeitsgedächtnisbelastung beispielsweise die perzeptuelle Spanne während des Lesens. Je geringer die individuelle Arbeitsgedächtniskapazität des Lesers war, desto stärker war der Einfluss der Arbeitsgedächtnisbelastung auf die Satzverarbeitung.

Background: Generally, older adults perform worse than younger adults in complex working memory span tasks. So far, it is unclear which processes mainly contribute to age-related differences in working memory span. Objective: The aim of the present study was to investigate age effects and the roles of proactive and coactive interference in a recognition-based version of the operation span task. Methods: Younger and older adults performed standard versions and distracter versions of the operation span task. At retrieval, participants had to recognize target words in word lists containing targets as well as proactive and/or coactive interference-related lures. Results: Results show that, overall, younger adults outperformed older adults in the recognition of target words. Furthermore, analyses of error types indicate that, while younger adults were only affected by simultaneously presented distracter words, older adults had difficulties with both proactive and coactive interference. Conclusion: Results suggest that age effects in complex span tasks may not be mainly due to retrieval deficits in old age. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

For the last four decades, psycholinguistic research has dealt with the question to what extent elements of simple sentences like “The monk read the book” are planned ahead both on the abstract-lexical and phonological processing level. While a number of studies have shown that all up to the final element can be activated on these two levels, empirical evidence on the flexibility of the respective planning scopes is inconsistent, and a systematic delineation of the influence of different forms of cognitive load has not yet been provided. This thesis presents a series of 9 picture-word interference experiments in which participants produced subject-verb-object sentences while ignoring auditory distractor words. Advance planning was assessed at an abstract-lexical (lemma) level and at a phonological (word form) level under varying working memory load conditions (no load, or visuospatial load, or verbal load). In the absence of a concurrent working memory load and with a concurrent visuospatial working memory load, subject and object nouns were found to be activated at the abstract-lexical and the phonological level prior to speech onset. By contrast, with a concurrent verbal working load, the scope of advance planning at the phonological level was reduced, while the scope of advance planning at the abstract-lexical level remained unaffected. Moreover, sentence planning had a more disruptive effect on verbal working memory performance than on visuospatial working memory performance. Overall, these results suggest that advance planning at the phonological level is more adaptive to external factors than advance planning at the abstract-lexical level. Also, they indicate an overlap of resources allocated to phonological processing in speech production and verbal working memory.