Werden zwei Aufgaben in einem Doppelaufgaben-Paradigma gleichzeitig bearbeitet, dann treten oft sogenannte Doppelaufgabenkosten auf (längere Reaktionszeiten und/oder höhere Fehlerzahlen). Diese Doppelaufgabenkosten werden durch einen zentralen “Flaschenhals” erklärt, der die gleichzeitige Verarbeitung der beiden Aufgaben an der zentralen Verarbeitungsstufe der Reaktionsauswahl verhindert. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einige mögliche Faktoren der Verarbeitungsreihenfolge an diesem Flaschenhals zu untersuchen. Die Studie zeigt, dass die Ankunftszeit am Flaschenhals ein wichtiger Faktor bei der Festlegung der Verarbeitungsreihenfolge ist. Zusätzlich ist der Einfluss der Ankunftszeit auf die Verarbeitungsreihenfolge unabhängig davon, welche der beiden Aufgaben manipuliert wurde um den Einfluss dieser Aufgabe zu untersuchen (visuelle oder auditorische Aufgabe). Ein zweiter Faktor der manipuliert wurde, ist die Instruktion an die Probanden. Die Ergebnisse zeigen, dass unter bestimmten Instruktionsbedingungen kognitive Kontrollprozesse aktiviert zu werden scheinen. Als dritten Faktor wurden Aufgabenanforderungen untersucht, indem eine Aufgabe mit zeitlicher Reihenfolge-Entscheidung mit einer Doppelaufgabe mit zufälliger Aufgabenreihenfolge, d.h.: Bestimmung der zeitlichen Reihenfolge mit der zusätzlichen Anforderung einer Reaktionswahl-Aufgabe, verglichen wurde. Die Ergebnisse dieser Experimente deuten darauf hin, dass die Entscheidung über die zeitliche Reihenfolge der beiden Aufgaben zwischen der Wahrnehmungsstufe und der Reaktionswahlstufe getroffen wird. / The simultaneous performance of two tasks in a dual-task paradigm is often accompanied by dual-task costs (longer reaction times and/or higher error rates). These dual-task costs have been explained by the existence of a central bottleneck which prohibits the simultaneous processing of the two tasks at the central response-selection stage of information processing. The aim of the present work was to investigate several of the possible factors which determine the task processing order at this central bottleneck. The study shows that the arrival time of the two tasks at the bottleneck plays an important role in the determination of task order. Additionally, the influence of the arrival time on processing order is independent of the component task which is manipulated to test the influence of that task (i.e., visual & auditory task). A second factor that was manipulated is the instruction given to the participants. The results show that cognitive control processes are activated under certain instruction conditions. As a third factor, task requirements were investigated by comparing a temporal order judgement task with a dual task with random task order (i.e., temporal order judgement with the additional requirement to do a choice-RT task). The results suggest that the decision about the temporal order of the two tasks is located between the perception stage and the response-selection stage of processing.

Diese Dissertation untersucht aus der Perspektive der ökologischen Rationalität (ÖR) die Frage, wie Menschen Entscheidungen in sozialen Kontexten treffen, z.B. in Gruppen oder mit Hilfe von Ratschlägen. Zentral waren die Fragen, wie und welche Umweltfaktoren die Verwendung und Güte von verschiedenen Entscheidungsstrategien beeinflussen. Ziel war es, den Forschungsrahmen der ÖR mit der Gruppenforschung und Literatur zum Thema Ratgeben zu verknüpfen, um für die jeweiligen Forschungsstränge neue Erkenntnisse zu gewinnen. Im ersten Projekt wurden die Leistungen von Einzelpersonen und Zweiergruppen in einer Strategielernaufgabe miteinander verglichen. Aufgabe war es, mit Hilfe von Feedback, die Strategie zu lernen, die adaptiv in Bezug auf die Struktur der Umwelt war. Dabei war es entweder adaptiv, auf den besten diskriminierenden Cue zu setzen und die weniger validen Informationen zu ignorieren (take-the-best), oder aber alle vorhandenen Informationen zu verrechnen (weighted additive). Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl Einzelpersonen als auch Gruppen die jeweils beste Strategie erlernten, wobei Gruppen einen schnelleren Lernerfolg zeigten, wenn take-the-best adaptiv war. Das zweite Projekt untersuchte, ob Gruppen Entscheidungsstrategien verwenden, die auf ihre Zusammensetzung hinsichtlich aufgabenrelevanter Faktoren abgestimmt sind. Ergebnisse eines Experiments, in dem 3-Personen-Gruppen eine Paarvergleichsaufgabe bearbeiteten, zeigten, dass Gruppen dazu in der Lage sind, den Strategien zu folgen, die am erfolgversprechendsten sind. Das dritte Projekt untersuchte den Einfluss von Aufgabenschwierigkeit auf die Güte und Verwendung von zwei häufig verwendeten Strategien (mitteln und auswählen) zur Integration von Ratschlägen. Wahrgenommene Aufgabenschwierigkeit schlug sich in verschiedenen statistischen Merkmalen der Umweltstruktur nieder, was wiederum die potentielle Güte der Strategien. Zudem stimmten Personen ihre Strategien auf die Aufgabenschwierigkeit ab. / This dissertation is an investigation from an ecological rationality (ER) perspective of how people make decisions in social contexts, for example, when people collectively make decisions in small groups or with the help of another person’s advice. Of particular interest were the questions of what and how environmental factors influence the use and performance of different decision strategies. The studies thus were aimed at linking the framework of ER with research on group decision making and advice taking, respectively, in order to derive new insights for the related research streams. A first project compared the performances of individuals and two-person groups in a strategy-learning task. The task was to learn with the help of feedback the most adaptive strategy for a given task environment. One environment favored take-the-best (i.e., the strategy to rely on the best discriminating cue and ignore the rest); the second environment favored the weighted additive strategy, which weights and adds all available cues. Results show that individuals and dyads learned to select the most appropriate strategy over time, with a steeper learning rate in dyads when take-the-best was adaptive. A second project investigated whether small groups apply decision strategies conditional on the group’s composition in terms of task-relevant features. Results of an experiment with three-member groups working on a paired-comparison task support the hypothesis that groups indeed adaptively apply the strategy that leads to the highest theoretically achievable performance. A third project investigated the impact of perceived task difficulty on the performance and use of choosing and averaging, two prominent advice-taking strategies. Perceived task difficulty was reflected in the statistical properties of the environment, which, in turn, determined the theoretical accuracy of choosing and averaging. Further, people were found to adaptively use the strategies in different task environments.

Wir können Mathematikleistungen über fluide Intelligenz (FI) vorhersagen. Der Einfluss von FI auf kognitive Prozesse und neuronale Mechanismen, die mathematischen Fähigkeiten in verschiedenen Teildisziplinen zugrunde liegen, ist jedoch wenig verstanden. Vorliegende Arbeit spezifiziert FI-bezogene Unterschiede in diesen Prozessen und Mechanismen beim Lösen von Geometrie-, Arithmetik- und Algebra-Aufgaben. Mithilfe eines multimethodalen Ansatzes beleuchtet sie das Zusammenspiel zwischen FI, Leistung und Faktoren wie Aufgabenkomplexität, Lernen und Strategiewahl, die kognitive Prozesse und Anforderungen beim Problemlösen beeinflussen. Leistungsunterschiede wurden durch Messung von Reaktionszeiten und Fehlerraten, Strategien durch Augenbewegungsanalyse erfasst. Als Indikator kortikaler Aktivität diente die ereigniskorrelierte (De-)Synchronisation (ERD/ERS) im Alpha-Band. Um kognitive Prozesse zu unterscheiden, haben wir die ERD/ERS im Theta-Band und den Alpha-Unterbändern einbezogen. Beim Lösen unvertrauter geometrischer Analogien zeichnete sich hohe FI durch verstärkte Verarbeitung visuell-räumlicher Informationen zum Repräsentieren von Merkmalszusammenhängen aus. Schüler mit hoher FI passten ihre Strategiewahl den Anforderungen flexibler an. Erstmals konnten wir durch trialweise Identifikation von Strategien FI-bezogene Unterschiede in der neuronalen Effizienz der Strategieausführung feststellen. Beim Lösen vertrauter arithmetischer und algebraischer Terme zeigten sich bei Schülern mit hoher im Vergleich zu Schülern mit durchschnittlicher FI geringere Anforderungen zur Aktualisierung numerischer Repräsentationen und eine bessere Leistung in komplexen Aufgaben. Weitere Analysen legen nahe, dass Schüler mit hoher FI Zusammenhänge in der Aufgabenstruktur besser erkennen und passende Routinen abrufen können. Die Fähigkeit Zusammenhangsrepräsentationen zu bilden könnte demnach ein Schlüsselaspekt zur Erklärung FI-abhängiger Unterschiede in mathematischen Fähigkeiten sein. / Fluid intelligence (FI) is a strong predictor of mathematical performance. However, the impact of FI on cognitive processes and neural mechanisms underlying differences in mathematical abilities across different subdivisions is not well understood. The present work specifies FI-related differences in these processes and mechanisms for students solving geometric, arithmetic, and algebraic problems. We chose a multi-methodological approach to shed light on the interplay between FI, performance, and factors such as task complexity, learning, and strategy selection that influence cognitive processes and task demands in problem-solving. We measured response times and error rates to evaluate performance, eye movements to identify solution strategies, and the event-related (de-)synchronization (ERD/ERS) in the broad alpha band as indicator of general cortical activity. Further, we considered the ERD/ERS in the theta band and the alpha sub-bands to distinguish between associated cognitive processes. For unfamiliar geometric analogy tasks, students with high FI built relational representations based on a more intense processing of spatial information. Strategy analyses revealed a more adaptive strategy choice in response to increasing task demands compared to students with average FI. Further, we conducted the first study identifying strategies and related cortical activity trial-wise and thereby identified FI-related differences in the neural efficiency of strategy execution. For solving familiar arithmetic and algebraic problems, high compared to average FI was associated with lower demands on the updating of numbers leading to a better performance in complex tasks. Further analyses suggest that students with high FI had an advantage to identify the relational structure of the problems and to retrieve routines that match this structure. Thus, the ability to build relational representations might be one key aspect explaining FI-related difference in mathematical abilities.

Die Reaktionsauswahl und die visuelle Aufmerksamkeit sind kapazitätslimitiert. In Doppelaufgaben des Paradigmas der Psychologischen Refraktärperiode (PRP) wird angenommen, dass die Reaktionsauswahlstufen in Aufgabe 1 und Aufgabe 2 sequentiell verarbeitet werden. Für Konjunktionssuchaufgaben wird angenommen, dass die visuelle Aufmerksamkeit Objekte selektiert und Objektmerkmale zusammen bindet, was zu einem seriellen Suchprozess führt. In der vorliegenden Dissertation wurde untersucht, ob die visuelle Aufmerksamkeit (d.h. Merkmalsbindung) demselben zentralen Verarbeitungsengpass wie die Reaktionsauswahl in Doppelaufgaben unterliegt. Sequentielle Verarbeitung von Reaktionsauswahl und visueller Aufmerksamkeit würde Evidenz dafür zeigen, dass beide Prozesse derselben Kapazitätslimitation unterliegen, während parallele Verarbeitung Evidenz dafür zeigen würde, dass beide Prozesse unterschiedlichen Kapazitätslimitationen unterliegen. Um diese Frage zu untersuchen, wurden Reaktionszeitmaße (locus-of-slack Methode), Targetdetektionsmaße (d’) und Ereigniskorrelierte Potentiale (EKPs; N2pc (N2 posterior contralateral)) gemessen. Schwerpunkt aller Analysen war der visuelle Aufmerksamkeitsprozess in einer Konjunktionssuche, die als Aufgabe 2 in Doppelaufgaben implementiert wurde. Aufgabe 1 war stets eine Wahlunterscheidungsaufgabe. Die Verhaltens- und elektrophysiologischen Ergebnisse zeigten, dass die Reaktionsauswahl in Aufgabe 1 und die visuelle Aufmerksamkeit (d.h. Merkmalsbindung) in Aufgabe 2 parallel verarbeitet wurden unabhängig von der Stimulusmodalität in Aufgabe 1, der Schwierigkeit der Reaktionsauswahl in Aufgabe 1 und der Darbietungsform des Stimulusdisplays in Aufgabe 2. Außerdem wurde eine Methode entwickelt, um die Anzahl der Objekte zu berechnen, die parallel zur Reaktionsauswahl verarbeitet wurden. Die Berechnungen stützten die Konklusion, dass die Reaktionsauswahl und die visuelle Aufmerksamkeit unterschiedlichen Kapazitätslimitationen unterliegen. / Response selection and visual attention are limited in capacity. Concerning dual-tasks of the Psychological Refractory Period (PRP) paradigm, it is assumed that response selection of Task 1 and Task 2 are processed sequentially. On the other hand, concerning conjunction search, it is assumed that visual attention selects the items and binds the item features resulting in a serial search process. In the present dissertation I investigated whether visual attention (i.e., feature binding) is subject to the same bottleneck mechanism as response selection in dual-tasks. Sequential processing of response selection and visual attention would provide evidence that both processes rely on a common capacity limitation, whereas concurrent processing would provide evidence that they rely on distinct capacity limitations. Reaction time (RT) measures based on the locus-of-slack method, target detectability measures based on d’, and the event-related potential (ERP) technique to measure the N2pc (N2 posterior contralateral) were combined to investigate this question. Analyses focused on visual attention deployment in a conjunction search task, which was implemented as Task 2 in dual-task situations. Task 1 was a choice discrimination task. Both tasks were presented at variable temporal overlap (Stimulus Onset Asynchrony, SOA). The behavioral and N2pc results showed that response selection in Task 1 and visual attention (i.e., feature binding) in Task 2 operated concurrently irrespective of the stimulus modality in Task 1, the response selection difficulty in Task 1 and the type of presentation of the search display in Task 2. Based on a method that was developed in the present dissertation, it was possible to calculate how many items of the search display were processed in parallel to response selection. The results supported the conclusion that response selection and visual attention rely on distinct capacity limitations.