Die Dissertation untersucht 1) welche Cues Kinder und Erwachsene in ihrer Cuebox haben, d.h. welche Cues für Inferenzen herangezogen wird, 2) wie Intuition über die Wichtigkeit von Cues die Informationssuche beeinflusst, und 3) wie das Framing eines Problems und das experimentelle Design die Intuition beeinflussen. Das erste Projekt untersucht den Effekt verschiedener Domänen und Objektrepräsentationen auf Erfragungsstrategien von Kindern und Erwachsenen in einer Kategorisierungsaufgabe. Ergebnisse zeigen, dass eine Basis-Level-Repräsentation (z.B. Hund) das Generieren von höher geordneten Merkmalen, welche die Objekte innerhalb einer übergeordneten Kategorie unterscheiden, für Kinder erleichtern und dadurch benutzt werden können, um effektive Fragen zu stellen. Dieser Effekt wurde nicht gefunden, wenn Kinder nicht selbst solche Merkmale generierten, sondern aus einem vordefinierten Set auswählen mussten. Das zweite Projekt untersuchte Kinder und junge Erwachsene bezüglich zweier Inferenzprobleme. In einer Bedingung mussten Cues selbst generiert werden, in einer anderen wurde ein Set von Cues vorgegeben. Ergebnisse zeigen, dass nur, wenn Cue selbst generiert wurden, junge Kinder gleich gut oder besser als ältere Kinder oder Erwachsene abschnitten, da sie Cues generierten, die ebenso informativ waren wie die der anderen beiden Altersgruppen. In dem dritten Projekt wurde getestet, wie die Art, Anzahl und Qualität der Cues die Fähigkeit von Kindern und jungen Erwachsenen beeinflusst, die informativsten Cues zu generieren bzw. auszuwählen. Ergebnisse zeigen, dass die Cuebox von Kindern mehr perzeptuelle Cues beinhaltet als jene junger Erwachsener. Dennoch war der Informationsgehalt der generierten Cues in beiden Gruppen gleich. Junge Erwachsene zeigten die Tendenz, nicht-perzeptuelle Cues systematisch als informativer zu erachten als perzeptuelle Cues. Kinder zeigten die gleiche Tendenz nur dann, wenn sie aus einem vordefinierten Set auswählen mussten. / My dissertation addresses the questions 1) what cues children and adults have in their cuebox (i.e., the set of cues available for making inferences or categorizing), 2) how people’s intuition about the importance of the cues drives their information search, and 3) how the framing of a problem and the experimental design influence these intuitions. A first project investigated developmental differences in how children and adults solve a sequential binary categorization task. Results show that, apart from age-related differences, children’s but not adults’ inquiry strategies improve if objects are represented at the basic level (e.g., dog) but not if represented at the subordinate level (e.g., Dalmatian) or when the basic level is specified by additional features (e.g., dog, kennel, to wag, collar). Explanations are that, unlike other representations, basic level objects trigger features that are useful for categorization, and therefore help children ask more effective questions. A second project tested children and young adults on two inference problems, by manipulating whether cues were generated or given. Results show that, only when generating their own cues, younger children matched or even outperformed the accuracy of older children and young adults, by generating cues that were as informative as the those generated by older children and young adults. A third project examined the type, amount and informativeness of the cues in people’s cuebox. Further, it investigated the influence of the type of cues on the ability of children and young adults to generate or select the most informative cue available. Results show that children’s cuebox contains more perceptual cues than young adults’. We found no difference between the two age groups in terms of informativeness of the cues generated. Young adults showed the tendency to systematically consider non-perceptual cues more informative than perceptual cues. Children showed such tendency only in a cue-selection task.

Die Adoleszenz beschreibt die entwicklungspsychologische Phase zwischen der Kindheit und des Erwachsenenalters, die durch rapide Veränderungen in der Physiologie, im Hormonhaushalt und Verhalten charakterisiert ist. Typische jugendliche Verhaltenstendenzen wie risikohaftes Verhalten und Impulsivität werden einer erheblichen biologischen Umstrukturierung des jugendlichen Gehirns attribuiert. Unklar ist jedoch, wie sich diese massiven biologischen Veränderungen auf spezifische Prozesse auswirken, welche in ein erhöhtes risikohaftes und impulsives Entscheidungsverhalten in der Adoleszenz resultieren. Die vorliegende Dissertation setzt sich zum Ziel, die kognitiven, affektiven und neuronalen Mechanismen der jugendlichen Impulsivität zu untersuchen. Hier wird der Pubertät eine besondere Rolle zugeschrieben und unterschiedliche Analyseebenen wie kognitive und affektive Maße mit biologischen Maßen wie Hormonen kombiniert, sowie Methoden der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) und kognitiven Modellierung angewandt. Die vorliegende Dissertation ist publikationsorientiert und besteht aus vier Projekten. Zum Zeitpunkt der Abgabe der Dissertation sind Kapitel I und Kapitel II erschienen, und Kapitel III und IV sind als vollständige Manuskripte bei unterschiedlichen peer-reviewed Journals eingereicht. Kapitel I gibt eine generelle Übersicht zum aktuellen Forschungsstand über den Zusammenhang zwischen Hormonen in der Pubertät, affektiver Verarbeitung und erhöhter Impulsivität und Risikobereitschaft in der Adoleszenz. Es werden Befunde von empirischen Studien mit Menschen und Tieren diskutiert, welche sich mit jugendlichen Verhalten, sowie Gehirnentwicklung während der Pubertät befassen, sowie zukünftige neue Forschungsschwerpunkte formuliert. Die folgenden drei weiteren Kapitel sind empirische Studien, welche sich mit den offenen Punkten aus dem ersten Kapitel befassen. Alle drei Studien untersuchen Ungeduld, da diese als eine spezifische Subkomponente von dem eher allgemein gefassten psychologischen Konstrukt der Impulsivität definiert ist (Romer, 2010). Während sich alle drei Studien auf die ungeduldige Entscheidungsfindung fokussieren, entscheiden sie sich dennoch in den untersuchten Mechanismen: Kapitel II fokussiert sich auf die Pubertät, speziell auf Testosteron und seinen Zusammenhang mit ungeduldiger Entscheidungsfindung. Konsistent mit früheren Studien ist das chronologische Alter (und nicht Testosteron) assoziiert mit einer generellen Abnahme der Diskontierung in der frühen Adoleszenz, während hingegen Testosteron (und nicht das Alter) mit einer erhöhten Sensitivität für sofortige Belohnungen einhergeht. Kapitel III untersucht die neuronalen Mechanismen, die der Beziehung zwischen Testosteron in der Pubertät und ungeduldigem Entscheidungsverhalten (dargestellt im vorherigen zweiten Kapitel) unterliegen. Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass Testosteron in der Pubertät speziell das dorsale, nicht jedoch das ventrale Striatum beeinflusst, welches mit der Entscheidung für kleinere, aber zeitlich früherer Belohnungen einhergeht. Die letzte Studie in Kapitel IV befasst sich mit der Frage, wie der affektive Inhalt einer Belohnung ungeduldige Entscheidungsfindung beeinflusst. Zwei unabhängige Studien haben gezeigt, dass erhöhte Levels an positiven Affekt mit einer Zunahme an ungeduldigen Entscheidungen assoziiert waren. Ein möglicher Mechanismus, der dieses Ergebnis erklären kann, ist eine Veränderung der Zeitwahrnehmung. Zusammenfassend untersucht die vorliegende Dissertation in sehr umfangreicher Art und Weise die zugrundeliegenden Mechanismen von ungeduldiger Entscheidungsfindung und kombiniert in einem multi Modell Ansatz Maße von Affekt und Hormonen mit Methoden, wie der fMRT und kognitiver Modellierung von aufgabenbezogenen Verhalten. Ergebnisse früherer Studien über jugendliches Verhalten und Gehirnentwicklung werden durch die vorliegende Doktorarbeit erweitert, indem Hormone in der Pubertät eine besondere Hervorhebung genießen und in diesem Zusammenhang spezifische Prozesse, die der impulsiven Entscheidungsfindung unterliegen, auf neuronaler und verhaltensbasierter Ebene umfangreich und sorgfältig analysiert werden. Schließlich wird die Rolle von Testosteron in der Pubertät neu definiert und es wird ein neues Framework vorgeschlagen, welches den Einfluss von Testosteron auf die kognitive Kontrolle in der Pubertät besonders hervorhebt und somit neuartige, spannende Ideen für die zukünftige Forschung darbietet / Adolescence describes the developmental phase between childhood and adulthood and is characterized by rapid changes in physiology, hormones and behavior. Typical adolescent behavioral tendencies such as risk taking and impulsivity are thought to evolve from a major biological reorganization of the adolescent brain. However, it remains unclear how these large scale biological changes impact specific processes that result in increases in risky and impulsive decision-making in adolescence. The current dissertation aims at elucidating the cognitive, affective and neural mechanisms of adolescent impulsivity by 1) highlighting the role of puberty and 2) combining different levels of analyses, including cognitive or affective measures, with biological measures such as pubertal hormones and functional magnetic resonance imaging (fMRI), in combination with cognitive modeling techniques. The dissertation is publication-oriented and consists of four pieces of work. At the time of submitting this dissertation, Paper I and Paper II have been published, and Paper III and Paper IV exist as complete drafts that have been submitted for publication. Paper I gives a general overview of the current state of the art on the relationship between pubertal hormones, affective processing and increased impulsive and risky decision-making in adolescence. It discusses findings of empirical studies focusing on both adolescent behavior and the brain in the light of pubertal maturation in humans and animals and formulates new research directions. The following three papers are empirical studies that tackle the questions made in Paper I, examining specifically impatience, which is defined as one subcomponent of the more broader construct of impulsivity (Romer, 2010). While each paper focuses on impatient decision-making, they differ in terms of the mechanism being investigated: Paper II focuses on puberty, in particular testosterone and its relationship to impatient decision making. Consistent with previous studies, age, but not testosterone is associated with an overall decline in discounting in early adolescence, while testosterone but not age is associated with increased sensitivity to immediate rewards. Paper III investigates the neural mechanisms underlying the relationship between pubertal testosterone and impatient decision making previously described in Paper II. Here, results indicated that testosterone specifically impacts the dorsal, but not the ventral striatum, which in turn lead to behavior that was biased towards choosing smaller sooner rewards. Finally, Paper IV focuses on affective processing, specifically on how the affective content of a reward impacts impatient decision-making. In two independent studies, increased levels of positive affect were consistently associated with an increase in impatient decisions. The underlying mechanism that may explain this increased impatient behavior is a shift in time judgment. In summary, this dissertation thoroughly investigated the underlying mechanisms of impatient decision-making by using a multimodal approach with measures of affect, fMRI, and hormonal assessment combined with cognitive modeling of task-related behavior. It extends previous findings on adolescent behavior and brain development by elucidating the role of pubertal hormones with regard to specific processes underlying impatient decision making, both on a behavioral and neural level. Finally, it redefines the role of pubertal testosterone by proposing a novel framework that highlights its impact on executive control, thus offering novel, exciting directions for future research.

Von der Entscheidung für ein Spiel bis zur Wahl einer Taktik, um die Schlafenszeit hinauszuzögern - wiederholte Entscheidungen sind für Kinder allgegenwärtig. Zwei paradigmatische Entscheidungsphänomene sind probability matching (dt. Angleichen der Wahrscheinlichkeit) und Maximieren. Um Belohnungen zu maximieren, sollte eine Person ausschließlich die Option auswählen, welche die höchste Wahrscheinlichkeit hat. Maximieren wird allgemein al ökonomisch rationales Verhalten angesehen. Probability matching beschreibt, dass eine Person jede Option mit der Wahrscheinlichkeit auswählt, wie deren zugrunde liegende Wahrscheinlichkeit einer Belohnung ist. Ob es sich bei probability matching um einen Fehlschluss oder einen adaptiven Mechanismus handelt, ist umstritten. Frühere Forschung zu probabilistischem Lernen zeigte das paradoxe Ergebnis, dass jüngere Kinder eher maximieren als ältere Kinder. Von älteren Kindern nimmt man hingegen an, dass sie probability matchen. Dabei wurde jedoch kaum berücksichtigt, dass Kinder die Struktur der Umwelt zu ihrem Vorteil nutzen können. Diese Dissertation untersucht die inter- und intraindividuelle Entwicklung des probabilistischen Lernens in der Kindheit unter ökologischen und kognitiven Aspekten. Vier empirischen Kapitel zeigen, dass die Interaktion zwischen heranreifenden kognitiven Funktionen, sowie Merkmalen der Lern- und Entscheidungsumgebung die Entwicklung des adaptiven Entscheidungsverhaltens prägt. Die Entwicklung des probabilistischen Lernens durchläuft in der Kindheit mehrere Phasen: von hoher Persistenz, aber auch hoher interindividueller Variabilität bei jüngeren Kindern zu wachsender Anpassungsfähigkeit durch zunehmende Diversifizierung und Exploration bei älteren Kindern. Die Ergebnisse dieser Dissertation unterstreichen insbesondere den Nutzen einer ökologischen Rationalitätsperspektive bei der Erforschung der Entwicklung des Entscheidungsvermögens. / From choosing which game to play to deciding how to effectively delay bedtime—making repeated choices is a ubiquitous part of childhood. Two often contrasted paradigmatic choice behaviors are probability matching and maximizing. Maximizing, described as consistently choosing the option with the highest reward probability, has traditionally been considered economically rational. Probability matching, in contrast, described by proportionately matching choices to underlying reward probabilities, is debated whether it reflects a mistake or an adaptive mechanism. Previous research on the development of probability learning and repeated choice revealed considerable change across childhood and reported the paradoxical finding that younger children are more likely to maximize—outperforming older children who are thought to be more likely to probability match. However, this line of research largely disregarded the mind’s ability to capitalize on the structure of the environment. In this dissertation, I investigate the inter- and intra-individual development of probability learning and repeated choice behavior in childhood under consideration of ecological, cognitive, and methodological aspects. Four empirical chapters demonstrate that the interaction between the maturing mind and characteristics of the learning and choice environment shapes the development of adaptive choice behavior. The development of probability learning and repeated choice behavior in childhood progresses from high persistence but also high inter-individual variability to emerging adaptivity marked by increased diversification and exploration. The present research highlights the benefit of taking an ecological rationality view in research on the development of decision making abilities.