Alkoholabhängigkeit (AA) zeichnet sich durch einen starken Drang nach Alkoholkonsum trotz schwerwiegender negativer Folgen aus. Eine gängige Theorie aus der Suchtforschung besagt, dass AA mit einer Verlagerung von zielgerichteter zu habitueller Kontrolle einhergeht, durch welche Handlungen automatisiert ausgeführt werden und weitgehend unabhängig von ihren Folgen sind. Evidenzen hierfür stammen weitgehend aus experimentellen Untersuchungen an Tieren. Das Fachgebiet des maschinellen Lernens hat zudem neue Experimente hervorgebracht, welche die Anwendung von Algorithmen erlauben, um die Verlagerung von zielgerichtetem zu habituellen Verhalten zu untersuchen. Diese Paradigmen fanden bisher keine Anwendung in der Untersuchung von alkoholabhängigen Patienten. Daher widmet sich diese Dissertation der Untersuchung von habituellem und zielgerichtetem Verhalten bei AA aus unterschiedlichen Perspektiven. Hierfür adaptierten wir zunächst ein Paradigma aus der Tierliteratur, durch welches habituelles Verhalten als reizgesteuerte Kontrolle quantifiziert wird. Anschließend nutzten wir eine Aufgabe, die aus dem maschinellen Lernen stammt und die Untersuchung von habitueller und zielgerichteter Kontrolle ermöglicht. Drittens untersuchten wir den Zusammenhang des Verhaltens über beiden Paradigmen hinweg. Zuletzt untersuchten wir, ob habitueller und zielgerichteter Kontrolle mit dem Alkoholkonsum in jungen sozialen Trinkern assoziiert ist. Die Ergebnisse liefern weitere Hinweise auf eine Verlagerung von zielgerichteter zu habitueller Kontrolle bei AA. Das Verhalten in beiden Paradigmen war miteinander assoziiert, was darauf rückschließen lässt, dass ähnliche kognitive Mechanismen involviert sind. Soziale Trinker zeigten keine Verlagerung von zielgerichteter zu habituellem Verhalten, was darauf hin weist, dass jenes Ungleichgewicht erst im Verlauf der AA entsteht und kein Korrelat von Alkoholkonsum per se darstellt. / Alcohol dependence (AD) manifests as a strong drive to consume alcohol despite serious adverse consequences. A popular theory in addiction research thus suggests that AD is characterized by a shift from goal-directed to habitual control, where actions are automatic and disentangled from outcomes. Evidence for this has mainly been drawn from experimental investigations in animals. The field of machine learning has additionally advanced new experiments that allow the application of reinforcement learning algorithms to investigate a shift towards habits. Again, these tasks have yet not been applied to human AD. To fill this gap, this thesis investigates habitual at the expense of goal-directed control from distinct theoretical fields in AD patients. We adapted a paradigm from the animal literature, which quantifies habits as cue-induced control over behavior. Then, we applied an experimental procedure inspired from machine learning that allows to investigate the balance between habitual and goal-directed control. Third, we examined the relationship between behavior across these paradigms. Last, we investigated whether the imbalance between habitual and goal-directed control was associated with alcohol consumption in young social drinkers. Our results add further evidence that AD is associated with a shift from goal-directed to habitual control, e.g. increased cue-induced control / reductions in goal-directed decision-making. Behavior across both paradigms were associated with each other, suggesting the involvement of similar mechanisms. As non-pathological alcohol intake was not associated with an imbalance between goal-directed and habitual control, this imbalance might arise over the course of AD rather than being a trait marker of alcohol intake.

Gegenstand dieser Dissertation war die Frage, wie Menschenaffen physische Beziehungen zwischen Objekten verstehen. In der ersten Studie (STUDIE I) wurden drei Menschenaffenarten und Kinder mit einem Problem konfrontiert, dessen Lösung die Verwendung eines flüssigen Werkzeugs (Wasser) erforderte. Schimpansen und Kinder entdeckten einsichtsvoll eine Lösung, um an eine Belohnung (Erdnuss) zu gelangen, die sich außerhalb ihrer Reichweite befand. Verschiedene Kontrollbedingungen untermauerten die Zielgerichtetheit des Verhaltens der erfolgreichen Schimpansen. Die getesteten Gorillas und die Orang-Utans konnten die Aufgabe nicht lösen. Zwei weitere Studien widmeten sich der Frage, ob Schimpansen Gewicht als kausal relevantes Unterscheidungsmerkmal nutzen können. In STUDIE II war es Aufgabe der Schimpansen aus insgesamt fünf in Form und Größe identischen Flaschen diejenige zu finden, die als einzige Fruchtsaft enthielt, wobei diese sich entweder durch ihr Gewicht (kausales Merkmal) oder durch ihre Farbmarkierung (arbiträres Merkmal) von den anderen Flaschen unterschied. Es zeigte sich, dass die Testtiere schnell lernten, den kausal relevanten Hinweisreiz zu nutzen, dies ihnen jedoch anhand des arbiträren Hinweisreizes nicht gelang. In STUDIE III waren Schimpansen entweder Zeuge einer kausal informativen Ereignisabfolge (hervorgerufen durch die physische Wirkung des Futters) oder einer rein arbiträren (hervorgerufen durch ein Ereignis, dass in keinerlei kausalem Zusammenhang zum Futter stand). Auch hier waren die Tiere nur dann erfolgreich, wenn die Testsituation kausale Rückschlüsse ermöglichte. Zusammenfassend lassen sich die Daten dahingehend interpretieren, dass – ähnlich wie bei Menschen – die kausale Kognition bei Schimpansen nicht nur auf rein perzeptuellen Informationen, sondern zudem auf strukturellen Abstraktionen ihrer physischen Umgebung beruht. / This thesis focused on the topic of primates’ understanding of physical object–object relations. In the first study (STUDY I), three great ape species and human children were confronted with a problem that required the use of a liquid tool in order to access a reward (peanut). Without any training, some chimpanzees and human children found the solution in an insightful way. Several control conditions confirmed the goal directedness of chimpanzees’ behavior. None of the tested gorilla and orangutan subjects were successful. The next two studies addressed chimpanzees’ notion of weight as a causally relevant object property. In STUDY II, chimpanzees were required to detect a bottle containing juice from five opaque bottles of equal shape and size. The bottle of juice differed either by weight (causal property) or by color (arbitrary property) from the other bottles. It turned out that subjects readily inferred the bottle of juice from its causally relevant property but were not able to use the arbitrary cue during the course of the experiment. In STUDY III chimpanzees had to infer the location of a reward (banana) by passively watching an external procedure. Two kinds of event sequences were presented: a causally informative sequence (derived from the physical effect of the reward) and a completely arbitrary sequence (derived from an action unrelated to the reward). Again, chimpanzees performed more correctly when the situation allowed for causal judgments but failed to make useful inferences when the underlying logic was arbitrary. Taking together all of the current data, I suggest that—similar to in humans—chimpanzees’ causal cognition is based not only on perceptual information but also on structural abstraction about their physical environment.

Die Verhaltenswissenschaften betrachten menschliche Entscheidungsprozesse aus zwei komplementären Perspektiven: Form und Funktion. Formfragen behandeln wie Denkprozesse ablaufen, Funktionsfragen behandeln, welche Ziele das resultierende Verhalten erfüllt. Die vorliegende Dissertation argumentiert für die Integration von Form und Funktion. Ein Schritt zur Integration von Form und Funktion besteh darin, Prozessmodelle aus der Kognitionspsychologie in die evolutionäre Psychologie und Verhaltensbiologie (welche sich häufig mit Funktionsfragen befassen) einzuführen. Studie 1 untersucht die Eigenschaften kognitiver Prozessmodelle. Ich schlage ein Rahmenmodell für allgemeine kognitive Prozessmodelle vor, mit Hilfe dessen Prozessmodelle entwickelt werden können. In Studie 2 untersuche ich Klassifikation aus Perspektive der Form und Funktion. Verhalten sich Menschen gemäss einer statistischen Annahme, die sich in der Informatik als robust gegenüber ihrer Verletzung herausstellte? Daten aus zwei Lernexperimenten und Modellierung mittels eines neuen probabilistischen Lernmodells zeigen, dass Menschen zu Beginn des Lernprozesses gemäß dem statistischen Prinzip der klassenkonditionalen Unabhängigkeit kategorisieren. In Studie 3 geht es um Risikoentscheidungen aus der Perspektive der Form und Funktion. Sind Informationsverarbeitungsprozesse abhängig von der Zielgröße der Entscheidung? Ich messe Prozess- und Verhaltensindikatoren in zehn Risikodomänen welche die evolutionären Ziele wiederspiegeln. Im Ergebnis zeigt sich, dass Risikoeinstellungen domänenspezifisch sind. Insbesondere sind Frauen nicht universell risiko-averser als Männer. Auf der Prozessebene hat die Valenz der entscheidungsrelevanten Argumente geringeren Einfluss auf die Domänenunterschiede als die am häufigsten genannten Aspekte für/gegen das Risikoverhalten. / The behavioral sciences investigate human decision processes from two complementary perspectives: form and function. Formal questions include the processes that lead to decisions, functional aspects include the goals which the resulting behavior meets. This dissertation argues for the integration of form and functional questions. One step towards a form-function integration is introducing cognitive process models into evolutionary psychology and behavioral biology (which are mostly asking about the goals of behavior). Study 1 investigates the properties of cognitive process models. I suggest the first general framework for building cognitive process models. In study 2 I investigate human category learning from a functional and form centered perspective. Do humans, when learning a novel categorization task, follow a statistical principle which was been shown to perform the goals of correct classification robustly even in the face of violations of the underlying assumption? Data from two learning experiments and cognitive modeling with a novel probabilistic learning model show that humans start classifying by following the statistical principle of class-conditional independence of features. Study 3 investigates risk attitudes from the perspective of form and function. Does the information people process relate to the goals of risky behavior? I measure process- and behavioral indicators in ten domains of risks which represent different evolutionary goals. The results show that not only do risk attitudes differ across domains, but also that females are not universally less risk taking than males. Further, on the process level, the valence of the aspects related to perceived risks is less related to peoples’ risk propensities compared to the most frequently mentioned aspects.

Das Zusammenleben in Gruppen ist im Tierreich ein weit verbreitetes Phänomen. Einer der Vorteile des Gruppenlebens könnte die sogenannte „Schwarmintelligenz“ sein, das heißt die Fähigkeit von Gruppen kognitive Probleme zu lösen, die die Problemlösekompetenz einzelner Individuen übersteigt. In der vorliegenden Dissertation untersuchte ich, ob die Gruppengröße beim Menschen und bei Fischen mit einer verbesserten Entscheidungsfindung einhergeht. Beim Menschen analysierte ich zunächst das Abschneiden von Einzelpersonen, die später als Teil einer Gruppe getestet wurden, in einfachen Einschätzungsaufgaben sowie komplizierteren Satz-Rekonstruktionstests. Meine Frage war, ob es Individuen in Gruppen gelingt bessere Entscheidungen zutreffen als das einem durchschnittlichen Individuum der Gruppe alleine möglich wäre und ob Gruppen sogar die Leistung ihres besten Mitglieds in den individuellen Tests überbieten könnten. Tatsächlich konnte ich zeigen, dass Gruppen die Leistung des besten Mitglieds übertreffen, wenn die Problemstellung für Einzelpersonen zu komplex ist oder sich häufig wiederholt. Weiterhin gelang mir zu zeigen, dass Gruppen von Menschen bei einer simulierten Prädationssituation, ähnlich wie es bereits für andere Tierarten beschrieben wurde, anhand von so genannten „Quorum“-Regeln durch non-verbale Kommunikation entscheiden, ob sie bleiben oder flüchten. Dabei dienen einfache Bewegungsmuster als Schlüsselreiz. Individuen einer Gruppe erhöhen durch diesen Mechanismus gleichzeitig ihre echt positiven und verringern ihre falsch positiven Entscheidungen. Beim Guppy, einem Süßwasserfisch aus Trinidad, untersuchte ich in deren natürlichem Habitat, ob die Fähigkeit einzelner Individuen zwischen einer genießbaren und einer ungenießbaren Futterquelle zu unterscheiden, mit der Gruppengröße ansteigt. Meine Ergebnisse zeigen, dass Guppys mit größerer Wahrscheinlichkeit eine genießbare Futterquelle identifizierten, sobald sie Teil einer größeren Gruppe waren. / Group living is a widespread phenomenon. One of its assumed advantages is collective cognition, the ability of groups to solve cognitive problems that are beyond single individuals’ abilities. In this thesis, I investigated whether decision-making improves with group size in both humans and fish, thus using the strengths of each system. In humans, I tested individual performance in simple quantity estimation tasks and a more difficult sentence reconstruction task first alone and then as part of a group. My question was whether groups were able to improve not only on average individual decisions, but also to beat their best members. Indeed, when a given problem is recurrent or too complex for individuals, groups were able to outperform their best members in different contexts. Furthermore, I showed that in a simulated predation experiment, groups of humans decided to stay or to escape using quorum thresholds based on movement behaviour without verbal communication, as has been shown in other animals. This simple movement mechanism allowed individuals in groups to simultaneously increase true positives and decrease false positives. In the guppy, a freshwater fish from Trinidad, I tested in their natural environment whether individuals’ ability to distinguish between an edible and a non-edible food item increases with group size. My results indicate that guppies had better chances to identify the edible food item when part of bigger groups. By investigating several populations with different ecological backgrounds, in particular differing in predation levels, I found that, despite a lower sampling activity in high predation habitats, predation did not affect the improvement of decisions in groups.