Antikörper gegen Circumsporozoite protein (CSP), ein Oberflächenantigen von Plasmodium falciparum (Pf), können sterile Immunität hervorrufen und dadurch die Entwicklung von Malaria im Tierversuch verhindern. Im Menschen werden protektive B-Zell Gedächtnisantworten gegen CSP durch natürliche Malariaerkrankung bzw. Vakzinierung jedoch nur unzureichend erzeugt. - Für die Entwicklung von Gedächtnis-B-Zellen stellt die Affinitätsreifung, welche durch somatische Immungobulin Hypermutation sowie der nachfolgenden Selektion von B-Zellen mit verbesserter Antigenaffinität charakterisiert ist, eine Schlüsselfunktion in der Generierung von protektiven Immunantworten dar. Wie Affinitätsreifung gegen CSP im Menschen stattfindet ist jedoch nicht bekannt. In dieser Arbeit wird die Affinitätsreifung von CSP Gedächtnis B-Zellen auf Einzelzellebene im Menschen über drei kontrollierte Infektionen mit Pf Sporozoiten unter Chemoprophylaxe untersucht. Durch Hochdurchsatz-Einzelzell-Sequenzierung der Immunoglobulin (Ig) gene loci und der Produktion von rekombinanten monoklonalen Antikörpern gewährt diese Arbeit Einsicht in die Selektion und Affinitätsreifung von humanen Gedächtnis-B-Zell Antworten gegen komplexe Proteinantigene und identifiziert Keimbahn kodierte Immunglobulin Charakteristika, die mit hoher CSP-Affinität und Pf-Inhibition einhergehen. Überraschenderweise zeigen die Daten, dass initiale klonale Selektion von hochaffinen B Zellen eine weitaus wichtigere Rolle als Affinitätsreifung in dieser Infektion spielt. Diese Arbeit zeigt fundamentale Eigenschaften von humanen Gedächtnisantworten in einer komplexen Parasiteninfektion und liefert die Grundlage für ein mögliches Design von neuartigen Immunogenen um hoch-affine B-Zellen gegen CSP effizienter zu induzieren. / Antibodies against the major Plasmodium falciparum (Pf) sporozoite surface protein, circumsporozoite protein (CSP), can mediate sterile immunity thereby preventing malaria disease symptoms as shown by passive transfer in animal models. However, protective anti- CSP memory antibody responses are not efficiently induced by natural Pf exposure or vaccination. Affinity maturation, i.e. the diversification of antigen-activated naïve precursor B cells by a somatic immunoglobulin (Ig) gene mutation process and the subsequent selection of B cells expressing antigen receptors with improved antigen affinity in germinal center reactions is considered key to the formation of protective memory B cell responses. However, how the anti-PfCSP memory B cell response matures in humans is not known. To address this question, the clonal evolution of the human anti-Pf CSP memory B cell response over three successive controlled Pf infections under chemoprophylaxis was assessed at single cell level by high throughput paired full-length Ig gene sequencing and recombinant monoclonal antibody production. The work provides basic insights in the longitudinal development of human memory B cell responses and identified germline-encoded Ig gene features that were associated with high anti-CSP affinity and Pf inhibitory antibody activity. The clonal selection of germline B cells expressing such antibodies, rather than affinity maturation, was associated with high quality anti-PfCSP memory B cell responses. The data provide insights into the evolution of antibody response to a complex protein antigen during infection and a strong rational for the design of novel CSP immunogens to target naïve B cell precursors expressing potent anti-CSP antibodies for the induction of protective memory B cell responses by vaccination.

Die Dissertation zielt darauf ab zu verstehen, wie Individuen ihre Biografie mit vergangenen und gegenwärtigen kollektiven Ereignissen verknüpfen. Mithilfe des Konzepts der generationellen Erzählung werden die Lebensgeschichten von Personen, die nach dramatischen, von politischer Gewalt gekennzeichneten Zeiträumen in Chile und Argentinien geboren wurden, untersucht. Generationelle ‚stories’ in zwei Ländern werden recherchiert, um die verschiedenen politischen Entwicklungen, wirtschaftliche Divergenzen und kulturelle Unterschiede zu verdeutlichen. Die Dissertation zeigt, wie die kollektiven Gedächtnisse und Vergangenheitsbewältigungen der Diktaturen mit neoliberalen Wirtschaftsreformen, politischer Polarisierung und sozialen Bewegungen verstrickt sind. Jede ‚generationelle Lage’ bietet einen Plot (Erzählform), der vergangene Ereignisse und die Bedeutungszuschreibung der aktuelle Umstände umfasst. Die Arbeit beleuchtet Maurice Halbwachs Begriff ‚The living bond of Generations’, i.e.– die Verbindung von Vergangenheit und Gegenwart durch generationelle Beziehungen, Gedächtnisse und Narrative. / This dissertation aims to understand how people connect their biographies with historical and recent collective events. Through the concept of generational narratives, life-stories of individuals born after dramatic periods of political violence in Argentina and Chile, are examined. By recounting two generations’ stories in two post-dictatorial countries, political paths, economic divergences, and cultural differences are disclosed. In these contexts, collective memories of and processes of coming to terms with those difficult pasts are entangled in periods of neoliberal economic transformation, political polarization as well as youth mobilization. Every ‘generational site’ brings to the fore a narrative plot which encompasses past events and present processes of meaning attribution. The investigation shed lights on Maurice Halbwachs’ notion of ‘the living bond of generations’, i.e., how past and present times are lively connected through generational bonds, memories and stories.

Bisherige Forschung hat zwischen zwei Gedächtnissystemen unterschieden: dem sog. deklarativen Gedächtnis (DG), welches sich durch die Fähigkeit vergangene Lebensereignisse bewusst zu erinnern auszeichnet und mit dem lobus temporalis medialis (MTL) in Verbindung steht, und dem prozeduralen Gedächtnis (PG), welches erlernte Fertigkeiten beinhaltet und mit dem Corpus striatum assoziiert ist. Weitere Studien haben ergeben, dass Alterung von neurologischen Schäden in beiden Systemen, erhöhter Aktivität im MTL und einer relativ geringeren Beeinträchtigung des PG begleitet ist. Hyperaktivität im MTL wurde dabei sowohl mit verbesserten als auch verschlechterten Gedächtnisleistungen in Verbindung gebracht. Die hier vorgelegte Dissertation befasst sich mit dem Einfluss von Alterung auf die Beziehungen zwischen o. g. Hirnnetzwerken und prozeduralen bzw. deklarativen Gedächtnisfähigkeiten. Studie I zeigte, dass Altersunterschiede in einer prozeduralen Gedächtnisaufgabe graduell im Verlaufe des Trainings entstehen und vmtl. mit negativen Einflüssen von Alterung auf den Übergang von PG zu DG in Zusammenhang stehen. Zwei striatal-dopaminerge genetische Polymorphismen, rs907094 auf DARPP-32 und VNTR auf DAT, wirkten sich dabei auf das DG älterer aber nicht jüngerer Erwachsener aus. In Studie II wurden Beeinträchtigungen im neuronalen Vorhersagefehler, einem neuronales Lernsignal im Striatum, in älteren Probanden gefunden. Studie III konnte teilweise intaktes PG in einer räumlichen Gedächtnisaufgabe demonstrieren, wobei der Polymorphismus rs17070145 auf WWC1, der sich auf Lanzeitpotenzierung im MTL auswirkt, diese Altersunterschiede modulierte. In Studie IV wurden neuronale Repräsentationen und Komputationen während einer räumlichen Gedächtnisaufgabe untersucht. Während jüngere Probanden in dieser Studie Anzeichen von MTL-basiertem DG zeigten, zeigten ältere Teilnehmer Evidenz von PG. Die neuronalen Signaturen älterer Erwachsener wurden jedoch am stärksten im MTL beobachtet. / Previous research has distinguished between a declarative memory system that stores flexible representations and is subserved by the medial-temporal lobe (MTL) and a procedural memory system that expresses past experiences through skills and is based mainly on the striatum. Investigations into age-related changes in these memory systems indicated a complex pattern of neural degradation in both systems, elevated MTL activity as well as partially spared procedural memory functions in older adults. A literature review further suggests that MTL overactivity can be caused by factors which are either beneficial or detrimental for memory. The present dissertation investigated the effects of human aging on the relations of brain functions to declarative and procedural memory. In Study I, age differences in a procedural memory task gradually emerged over the course of training and were linked to negative effects of aging on the transition from procedural to declarative memory. In addition, this study showed that striatal dopaminergic genetic polymorphisms, rs907094 on DARPP-32 and VNTR on DAT, affected declarative knowledge in older but not younger adults. Study II indicated that prediction error signals in the human brain, a neural computation associated with striatal learning functions, were partially impaired in older adults. Study III demonstrated partially intact procedural memory in older adults in a spatial memory task, whereby age differences were modulated by a polymorphism influencing long-term potentiation in the MTL (rs17070145 on WWC1). Finally, Study IV showed hat that neural representations and computations subserving spatial memory qualitatively differed between younger and older adults. The performance and neural activation of younger adults showed unique properties of MTL-dependent declarative memory. Older adults, in contrast, showed behavioral and neural indications of procedural memory but the localization of the neural signatures peaked in the MTL.

Vorangegangene Untersuchungen zeigen, dass emotionale Inputeigenschaften (extrinsische Eigenschaften) das Erlernen neuer Wortbedeutungen bei Kindern befördern. Diese Eigenschaften sind nicht Teil des Referenten, auf den sich ein zu erlernendes Wort bezieht, z.B. der +/-fröhliche Gesichtsausdruck eines Sprechers, der ein unbekanntes Objekt mittels eines neuen Wortes benennt. Die vorliegende Studie konzentriert sich auf zwei bisher unbeachtete Fragen: a) Lassen sich ähnliche Einflüsse finden, wenn die emotionale Inputeigenschaft Teil des Referenten eines zu erlernenden Wortes ist (intrinsische Eigenschaften), z.B. der +/-fröhliche Gesichtsausdruck eines Akteurs in einer durch ein Verb benannten Handlung? b) Beeinflussen diese Eigenschaften die Bedeutung eines neuen Wortes, indem die emotionale Information mitbestimmt, wie das Wort in späteren Kontexten interpretiert wird? Die Ergebnisse zeigen, dass sich im Einklang mit Studien zu extrinsischen Inputeigenschaften die intrinsischen Eigenschaften ebenfalls förderlich auf das Erlernen neuer Wörter bei Kindern auswirken. Darüber hinaus legt die Studie nahe, dass die Wahrnehmung emotionaler Information während des Wortlernens individueller Variabilität unterliegt. Diese beeinflusst wiederum, wie Kinder die Bedeutung des neuen Wortes konstruieren und interpretieren. Verschiedene Faktoren wie Sprachkompetenz, Aufmerksamkeitssteuerung und soziale Kognition werden diskutiert, die individuelle Unterschiede in der Wahrnehmung emotionaler Information beim Wortlernen hervorrufen könnten. / Previous research shows that emotional properties of the input (extrinsic properties) enhance children’s learning of novel words. These properties are not features of the referent a novel word is referring to, e.g. the +/-happy intonation or facial expression of a speaker, who is referring to an object or event by using a novel word. With respect to this finding, the present study focuses on two unnoticed questions: a) Are similar influences found when the emotional properties are features of the referent of the word to be acquired (intrinsic properties), e.g. the +/-happy facial expression of an actor in an event that is labeled by a novel verb? b) Do these properties influence the meaning of a novel word, in that the emotional information constrains how the word is interpreted in later contexts? The results indicate that in line with studies on extrinsic emotional properties children’s learning of novel words is enhanced by intrinsic emotional properties. Furthermore, the study suggests that children’s perception of emotional information while learning a novel word is subject to individual variability, which affects how children construct and interpret the meaning of the novel word. Different factors such as language competence, attentional control and social cognition are discussed for inducing individual differences in emotion perception while word learning.

Wir betrachten die stochastische Differentialgleichung mit Gedächtnis (SDDE) mit Gedächtnislänge r dX(t) = b(X(u);u in [t-r,t])dt + sigma(X(u);u in [t-r,t])dB(t) mit eindeutiger schwacher Lösung. Dabei ist B eine Brownsche Bewegung, b and sigma sind stetige, lokal beschränkte Funktionen mit Definitionsbereich C[-r,0], und X(u);u in [t-r,t] bezeichnet das Segment der Werte von X(u) für Zeitpunkte u im Intervall [t,t-r]. Unser Ziel ist eine Folge von diskreten Zeitreihen Xh höherer Ordung zu konstruieren, so dass mit h gegen 0 die Zeitreihen Xh schwach gegen die Lösung X der stochastischen Differentialgleichung mit Gedächtnis konvergieren. Desweiteren werden wir Bedingungen angeben, unter denen eine gegeben Folge von Zeitreihen Xh höherer Ordung schwach gegen die Lösung X einer stochastischen Differentialgleichung mit Gedächtnis konvergiert. Als ein Beispiel werden wir den schwachen Grenzwert einer Folge von diskreten GARCH-Prozessen höherer Ordnung ermitteln. Dieser Grenzwert wird sich als schwache Lösung einer stochastischen Differentialgleichung mit Gedächtnis herausstellen. / Consider the stochastic delay differential equation (SDDE) with length of memory r dX(t) = b(X(u);u in [t-r,t])dt + sigma(X(u);u in [t-r,t])dB(t), which has a unique weak solution. Here B is a Brownian motion, b and sigma are continuous, locally bounded functions defined on the space C[-r,0], and X(u);u in [t-r,t] denotes the segment of the values of X(u) for time points u in the interval [t,t-r]. Our aim is to construct a sequence of discrete time series Xh of higher order, such that Xh converges weakly to the solution X of the stochastic differential delay equation as h tends to zero. On the other hand we shall establish under which conditions time series Xh of higher order converge weakly to a weak solution X of a stochastic differential delay equation. As an illustration we shall derive a weak limit of a sequence of GARCH processes of higher order. This limit tends out to be the weak solution of a stochastic differential delay equation.

Komplexe Muster neuronaler Aktivität entstehen während der Sharp-wave Ripples (SWRs) im Hippocampus und während der Up States im Neokortex (Zuständen mit hoher Aktivität). Sequenzen von Verhalten, die in der Vergangenheit erlebt wurden, werden während des komplexen Musters abgespielt. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind nicht gründlich erforscht: Wie können kleine synaptische Veränderungen die großflächige Netzwerkaktivität während des Gedächtnisabrufes und der Gedächtniskonsolidierung kontrollieren? Im ersten Teil dieser Abhandlung wird die Hypothese aufgestellt, dass eine schwache synaptische Konnektivität zwischen Hebbschen Assemblies von der bereits vorhandenen rekurrenten Konnektivität gefördert wird. Diese Hypothese wird auf folgende Weise geprüft: die vorwärts gekoppelten Assembly-Sequenzen werden in neuronale Netzwerke eingebettet, mit einem Gleichgewicht zwischen exzitatorischer und inhibitorischer Aktivität. Simulationen und analytische Berechnungen haben gezeigt, dass rekurrente Verbindungen innerhalb der Assemblies zu einer schnelleren Signalverstärkung führen, was eine Reduktion der notwendigen Verbindungen zwischen den Assemblies zur Folge hat. Diese Aktivität kann entweder von kleinen sensorisch ähnlichen Inputs hervorgerufen werden oder entsteht spontan infolge von Aktivitätsschwankungen. Globale -- möglicherweise neuromodulatorische -- Änderungen der neuronalen Erregbarkeit können daher die Netzwerkzustände steuern, die Gedächnisabruf und die Konsolidierung begünstigen. Der zweite Teil der Arbeit geht der Herkunft der SWRs nach, die in vitro beobachtet wurden. Neueste Studien haben gezeigt, dass SWR-ähnliche Erscheinungen durch optogenetische Stimulation der Subpopulationen von inhibitorischen Neuronen hervorgerufen werden können (Schlingloff et al., 2014). Um diese Ergebnisse zu erklären wird ein de-inhibierendes Schaltkreis-Modell diskutiert, das die beobachteten Populationsausbrüche generieren kann. Die Auswirkungen der pharmakologischen GABAergischen Modulatoren auf die SWR-Häufigkeit werden in vitro untersucht. Die gewonnenen Ergebnisse wurden in Rahmen des Schaltkreis-Modells analysiert. Insbesondere wird den folgenden Fragen nachgegangen: Wie unterdrückt Gabazine, ein GABA_A-Rezeptor-Antagonist, die Entwicklung von SWRs? Wird das Zeitintervall zwischen SWRs durch die Dynamik der GABA_B Rezeptoren moduliert? / Complex patterns of neural activity appear during up-states in the neocortex and sharp-wave ripples (SWRs) in the hippocampus, including sequences that resemble those during prior behavioral experience. The mechanisms underlying this replay are not well understood. How can small synaptic footprints engraved by experience control large-scale network activity during memory retrieval and consolidation? In the first part of this thesis, I hypothesise that sparse and weak synaptic connectivity between Hebbian assemblies are boosted by pre-existing recurrent connectivity within them. To investigate this idea, sequences of assemblies connected in a feedforward manner are embedded in random neural networks with a balance of excitation and inhibition. Simulations and analytical calculations show that recurrent connections within assemblies allow for a fast amplification of signals that indeed reduces the required number of inter-assembly connections. Replay can be evoked by small sensory-like cues or emerge spontaneously by activity fluctuations. Global--potentially neuromodulatory--alterations of neuronal excitability can switch between network states that favor retrieval and consolidation. The second part of this thesis investigates the origin of the SWRs observed in in-vitro models. Recent studies have demonstrated that SWR-like events can be evoked after optogenetic stimulation of subpopulations of inhibitory neurons (Schlingloff et al., 2014; Kohus et al., 2016). To explain these results, a 3-population model is discussed as a hypothetical disinhibitory circuit that could generate the observed population bursts. The effects of pharmacological GABAergic modulators on the SWR incidence in vitro are analysed. The results are discussed in the light of the proposed disinhibitory circuit. In particular, how does gabazine, a GABA_A receptor antagonist, suppress the generation of SWRs? Another explored question is whether the slow dynamics of GABA_B receptors is modulating the time scale of the inter-event intervals.

Gedächtnishöchstleistungen sind auch im Alter möglich. Dies konnte am Beispiel der »Methode der Orte« experimentell bestätigt werden. Hierbei hat sich gezeigt, daß das Gehirn über große kognitive Kapazitätsreserven verfügt. In einer speziellen Testmethode (»testing the limits«) zeigt sich aber im Hochleistungsbereich, trotz der grundsätzlichen Plastizität, ein altersbezogenes Nachlassen der Gedächtnismechanik. Offenbar gibt es biologische Grenzen in der Schnelligkeit der menschlichen Vorstellungskraft. Vielleicht gelingt es auf der Grundlage dieser Erkentnnis, einen zuverlässigen Markierungsindikator für das hirnphysiologische Altern zu finden. Daraus könnten sich auch neue Methoden zur Früherkennung von Demenzen ableiten lassen. / A very high level of performance in memory is also possible in old age. This could be confirmed, for example, by experiments using the »method of loci«. It was shown that the human brain has available a large cognitive developmental reserve capacity. Nevertheless, a special method of assessment (»testing the limits«) revealed a robust age related decrease of memory mechanics at the high performance level despite this basic plasticity. Obviously, there are biologic limits of the speed of human imagination. Perhaps it will be possible to find a reliable marker of brainphysiologic aging based on this knowledge. Furthermore, new methods in early detection of dementias might be derived from the approach described.

Regular use of illegal drugs is suspected to cause cognitive impairments. Two substances have received heightened attention: 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA or ‘ecstasy’) and δ-9-tetrahydrocannabinol (THC or ‘cannabis’). Preclinical evidence, as well as human studies examining regular ecstasy consumers, indicated that ecstasy use may have negative effects on learning, verbal memory and complex attentional functions. Cannabis has also been linked to symptoms of inattention and deficits in learning and memory. Most of the published studies in this field of research recruited participants by means of newspaper advertisements or by using word-of-mouth strategies. Because participants were usually aware that their drug use was critical to the research design, this awareness may have caused selection bias or created expectation effects. Focussing on attention and memory, this study aimed to assess cognitive functioning in a community-based representative sample that was derived from a large-scale epidemiological study. Available data concerning drug use history allowed sampling of subjects with varying degrees of lifetime drug experiences. Cognitive functioning was examined in 284 young participants, between 22 and 34 years. In general, their lifetime drug experience was moderate. Participants completed a neuropsychological test battery, including measures for verbal learning, memory and various attentional functions. Linear regression analysis was performed to investigate the relationship between cognitive functioning and lifetime experience of drug use. Ecstasy and cannabis use were significantly related to poorer episodic memory function in a dose-related manner. For attentional measures, decrements of small effect sizes were found. Error measures in tonic and phasic alertness tasks, selective attention task and vigilance showed small but significant effects, suggesting a stronger tendency to experience lapses of attention. No indication for differences in reaction time was found. The results are consistent with decrements of memory and attentional performance described in previous studies. These effects are relatively small; however, it must be kept in mind that this study focussed on assessing young adults with moderate drug use from a population-based study.

Contemporary theories on frequency processing have been developed in different sub-disciplines of psychology and have shown remarkable discrepancies. Thus, in judgment and decision making, frequency estimates on serially encoded events are mostly traced back to the availability heuristic (Tversky & Kahneman, 1973). Evidence for the use of this heuristic comes from several popular demonstrations of biased frequency estimates. In the area of decision making, these demonstrations led to the conclusion that frequency judgments were generally error-prone. On the other hand, in memory literature detailed computational memory models are used to explain frequency estimates. Although these models to some degree differ evidently in their specific representational assumptions, they all arrive at the basic prediction that frequency estimates should usually be quite accurate but regressed. This prediction was confirmed in numerous studies. However, up to now there have been no systematic efforts in memory literature to identify factors that cause biases in frequency judgments and to explain the demonstrations of erroneous estimates in the area of decision making. The two studies presented in this thesis pursue the questions whether memory models are able to explain errors in frequency judgments and to generate new predictions about biasing factors. In the focus of the first series of experiments is the "famous-names effect": If participants are presented with a list of names of female and male persons, then the frequency of that sex is overestimated that was represented with more famous names on the list. As more famous names are additionally recalled better, this effect was usually explained with the availability heuristic. An alternative account was suggested within the framework of the associationist-model PASS (Sedlmeier, 1999) and the multiple-trace model MINERVA-DM (Dougherty et al., 1999). According to this, the effect is primarily caused by the different pre-experimental frequencies of famous and non-famous names. If this is correct, the famous-names effect should generalize to any stimulus material. This hypothesis was tested in four experiments. The predictions of the memory models were compared with the predictions of a recall-estimate version of the availability heuristic (e.g. Watkins & LeCompte, 1991). Contrary to the predictions of all tested approaches, the participants were mostly able to judge the frequencies of the presented categories approximately correctly. The results indicate furthermore that systematic biases only occurred if the participants based their judgments at least partially on the recall-estimate strategy. However, as the participants only did this in exceptional cases the entire result pattern is explained best within a multiple strategy perspective (Brown, 2002). A re-analysis of the data from all four experiments suggests that the size of the sample of retrieved exemplars is the crucial factor for the (additional) use of the recall-estimate strategy. In the second study new predictions about the influence of associations on frequency estimates are derived from the PASS-model and tested. In two experiments words that were either strongly or weakly associated with each other were presented to the participants. Predictions of the PASS model for the frequency estimates about this stimulus material were gained by means of simulations. In a first step PASS acquired associations between the stimulus words from a large text corpus. Subsequently, the model encoded the experimental study lists. PASS expects higher frequency judgments for associated than for non-associated words. The size of this effect should be independent of the actual presentation frequencies of the words. Finally, the model expects that the frequencies of associated words are discriminated slightly worse than the frequencies of non-associated words. These predictions were largely confirmed in both experiments. The decision times required by the participants to generate their estimates indicate here that they did not base their judgments on the recall-estimate strategy. The results thus strengthen the assumption that the encoding and representation of frequency information are based on associative learning. / Aktuelle Theorien zur Häufigkeitsverarbeitung wurden in unterschiedlichen Teilgebieten der Psychologie entwickelt und weisen erstaunliche Diskrepanzen auf. So werden Häufigkeitsschätzungen über seriell enkodierte Ereignisse in der Urteils- und Entscheidungsforschung zumeist auf die Verfügbarkeitsheuristik (Tversky & Kahneman, 1973) zurückgeführt. Evidenz für die Verwendung dieser Heuristik stammt aus einigen populären Demonstrationen fehlerhafter Häufigkeitsschätzungen. Diese Demonstrationen führten in der Entscheidungsforschung zu der Schlussfolgerung, dass Häufigkeitsurteile generell fehleranfällig seien. Demgegenüber wurden in der Gedächtnispsychologie detaillierte, computerimplementierte Gedächtnismodelle benutzt, um Häufigkeitsschätzungen zu erklären. Obwohl sich diese Modelle in ihren spezifischen Repräsentationsannahmen zum Teil deutlich unterscheiden, kommen sie alle zu der grundlegenden Vorhersage, dass Häufigkeitsschätzungen in der Regel recht genau, aber regrediert sein sollten. Diese Vorhersage wurde in zahlreichen Untersuchungen bestätigt. In der gedächtnispsychologischen Forschung hat es jedoch bisher kein systematisches Bemühen gegeben, Faktoren, die zu Verzerrungen in Häufigkeitsschätzungen führen, zu identifizieren und die Demonstrationen fehlerhafter Schätzungen aus der Entscheidungsforschung zu erklären. Die zwei in der vorliegenden Arbeit präsentierten Studien verfolgen die Fragestellung, inwieweit Gedächtnismodelle in der Lage sind, Fehler in Häufigkeitsurteilen zu erklären und neue Vorhersagen über verzerrende Faktoren zu generieren. Im Mittelpunkt der ersten Serie von Experimenten steht dabei der "Famous-Names Effekt": Nach der Präsentation einer Liste mit Namen weiblicher und männlicher Personen wird die Häufigkeit desjenigen Geschlechts überschätzt, das mit berühmteren Namen auf der Liste vertreten war. Da berühmtere Namen zudem besser erinnert werden, wurde dieser Effekt gewöhnlich auf die Verfügbarkeitsheuristik zurückgeführt. Eine Alternativerklärung wurde sowohl im Rahmen des assoziationistischen PASS-Modells (Sedlmeier, 1999) als auch innerhalb des Exemplarmodells MINERVA-DM (Dougherty et al., 1999) vorgeschlagen. Demnach wird der Effekt primär durch die unterschiedliche prä-experimentelle Häufigkeit berühmter und nicht-berühmter Namen verursacht. Ist diese Annahme korrekt, so sollte der Famous-Names Effekt auch auf anderes Stimulusmaterial generalisieren. Diese Hypothese wurde in vier Experimenten überprüft. Dabei wurden die Vorhersagen der Gedächtnismodelle mit den Vorhersagen einer "Recall-Estimate" Version der Verfügbarkeitsheuristik (z. B. Watkins & LeCompte, 1991) verglichen. Entgegen den Vorhersagen aller getesteten Ansätze waren die Teilnehmer in der Regel in der Lage, die Häufigkeit der verwendeten Kategorien recht gut einzuschätzen. Die Ergebnisse sprechen zudem dafür, dass systematische Fehler in den Häufigkeitsurteilen nur dann auftraten, wenn sich die Teilnehmer bei der Generierung ihrer Schätzungen zumindest teilweise auf die Recall-Estimate Strategie stützten. Da die Teilnehmer dies jedoch nur in Ausnahmefällen taten, kann das gesamte Ergebnismuster am besten innerhalb einer "Multiple Strategy Perspective" (Brown, 2002) erklärt werden. Eine Reanalyse der Daten aus allen vier Experimenten legt dabei die Schlussfolgerung nahe, dass die Stichprobengröße erinnerter Exemplare ausschlaggebend für die (zusätzliche) Verwendung der Recall-Estimate Strategie ist. In der zweiten Studie werden neuartige Vorhersagen über den Einfluss von Assoziationen auf Häufigkeitsschätzungen aus dem PASS-Modell abgeleitet und getestet. In zwei Experimenten wurden den Teilnehmern Wörter präsentiert, die untereinander entweder stark oder schwach assoziiert waren. Die Vorhersagen des PASS-Modells über die Häufigkeitsschätzungen zu diesem Stimulusmaterial wurden mit Hilfe von Simulationen gewonnen. In einem ersten Simulationsschritt erwarb PASS aus großen Textkorpora Assoziationen zwischen den Stimuluswörtern. Anschließend enkodierte das Modell die experimentellen Stimuluslisten. PASS erwartet, dass assoziierte Wörter höhere Schätzungen erhalten als nicht-assoziierte Wörter. Die Größe dieses Effekts sollte von der Präsentationshäufigkeit der Wörter unabhängig sein. Schließlich erwartet das Modell, dass die Häufigkeit assoziierter Wörter geringfügig schlechter diskriminiert wird als die Häufigkeit nicht-assoziierter Wörter. Diese Vorhersagen wurden in beiden Experimenten weitgehend bestätigt. Die Verwendung einer Recall-Estimate Strategie konnte dabei mit Hilfe von Reaktionszeitmessungen ausgeschlossen werden. Die Ergebnisse stützen damit die Annahme, dass die Enkodierung und Repräsentation von Häufigkeitsinformation auf assoziativem Lernen basiert.

This thesis investigates the relationship between eye movements, memory and thinking in five studies based on eye tracking experiments. The studies draw on the human ability to spatially index multimodal events as demonstrated by people’s gaze reverting back to emptied spatial locations when retrieving information that was associated with this location during a preceding encoding phase – the so called “looking-at-nothing” phenomenon. The first part of this thesis aimed at gaining a better understanding of the relationship between eye movements and memory in relation to verbal information. The second part of this thesis investigated what could be learned about the memory processes involved in reasoning and decision-making by studying eye movements to blank spaces. The first study presented in this thesis clarified the role of eye movements for the retrieval of verbal information from memory. More precisely, it questioned if eye movements to nothing are functionally related to memory retrieval for verbal information, i.e. auditorily presented linguistic information. Eye movements were analyzed following correct and incorrect retrievals of previously presented auditory statements concerning artificial places that were probed during a subsequent retrieval phase. Additionally, eye movements were manipulated as the independent variable with the aid of a spatial cue that either guided the eyes towards or away from associated spatial locations. Using verbal materials elicited eye movements to associated but emptied spatial locations, thereby replicating previous findings on eye movements to nothing. This behaviour was more pronounced for correct in comparison to incorrect retrievals. Retrieval performance was higher when the eyes were guided towards in comparison to being guided away from associated spatial locations. In sum, eye movements play a functional role for the retrieval of verbal materials. The second study tested if the looking-at-nothing behaviour can also diminish; for example, does its effect diminish if people gain enough practice in a retrieval task? The same paradigm was employed as in the first study. Participants listened to four different sentences. Each sentence was associated with one of four areas on the screen and was presented 12 times. After every presentation, participants heard a statement probing one sentence, while the computer screen remained blank. More fixations were found to be located in areas associated with the probed sentence than in other locations. Moreover, the more trials participants completed, the less frequently they exhibited the looking-at-nothing behaviour. Looking-at-nothing behaviour can in this way be seen to indeed diminish when knowledge becomes strongly represented in memory. In the third and fourth study eye movements were utilized as a tool to investigate memory search during rule- versus similarity-based decision-making. In both studies participants first memorized multiple pieces of information relating to job candidates (exemplars). In subsequent test trials they judged the suitability of new candidates that varied in their similarity to the previously learned exemplars. Results showed that when using similarity, but not when using a rule, participants fixated longer on the previous location of exemplars that were similar to the new candidates than on the location of dissimilar exemplars. This suggests that people using similarity retrieve previously learned exemplars, whereas people using a rule do not. Eye movements were used yet again as a tool in the fifth study. On this occasion, eye movements were investigated during memory-based diagnostic reasoning. The study tested the effects of symptom order and diversity with symptom sequences that supported two or three contending hypotheses, and which were ambiguous throughout the symptom sequence. Participants first learned information about causes and symptoms presented in spatial frames. Gaze allocation on emptied spatial frames during symptom processing and during the diagnostic response reflected the subjective status of hypotheses held in memory and the preferred interpretation of ambiguous symptoms. Gaze data showed how the diagnostic decision develops and revealed instances of hypothesis change and biases in symptom processing. The results of this thesis demonstrate in very different scenarios the tight interplay between eye movements, memory and thinking. They show that eye movements are not automatically directed to spatial locations. Instead, they reflect the dynamic updating of internal, multimodal memory representations. Eye movements can be used as a direct behavioural correlate of memory processes involved in similarity- versus rule-based decision-making, and they reveal rich time-course information about the process of diagnostic reasoning. The results of this thesis are discussed in light of the current theoretical debates on cognitive processes that guide eye movements, memory and thinking. This thesis concludes by outlining a list of recommendations for using eye movements to investigate thinking processes, an outlook for future research and possible applications for the research findings. / Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Interaktion von Blickbewegungen, Gedächtnis- und Denkprozessen. In fünf experimentellen Untersuchungen, die auf der Messung von Blickbewegungen beruhen, wurde die menschliche Fähigkeit zum räumlichen Indizieren multimodaler Ereignisse untersucht. Diese Fähigkeit manifestiert sich u.a. im sogenannten „Looking-at-nothing“ Phänomen, das beschreibt, dass Menschen beim Abruf von Informationen aus dem Gedächtnis an Orte zurückblicken, die in einer vorhergehenden Enkodierphase mit den abzurufenden Informationen assoziiert wurden, selbst wenn diese räumlichen Positionen keinerlei erinnerungsrelevante Informationen mehr enthalten. In der ersten Untersuchung wurde der Frage nachgegangen, ob Blickbewegungen an geleerte räumliche Positionen den Abruf von Informationen aus dem Gedächtnis erleichtern. Während ein solches Verhalten für den Abruf zuvor visuell dargebotener Informationen bereits gezeigt werden konnte, ist die Befundlage für die Erinnerungsleistung bei auditiv dargebotenen, linguistischen Informationen unklar. Um diesen Zusammenhang zu untersuchen, wurde das Blickverhalten zunächst als Folge von richtigen und falschen Antworten untersucht. In einem weiteren Schritt wurde das Blickverhalten experimentell manipuliert. Dies geschah mit Hilfe eines räumlichen Hinweisreizes, der die Blicke entweder hin zu der Position leitete, die mit dem abzurufenden Stimulus assoziiert war, oder weg von dieser Position. Die Ergebnisse dieser Untersuchung konnten bisherige Befunde zum Looking-at-nothing Verhalten replizieren. Zudem zeigte sich, dass beim korrekten Abruf von Informationen aus dem Gedächtnis vermehrt Looking-at-nothing gezeigt wurde, während das bei fehlerhaften Abrufen nicht der Fall war. Die Blickmanipulation ergab, dass die Gedächtnisleistung besser war, wenn der Hinweisreiz den Blick hin zur assoziierten räumlichen Position leitete. Im Gegensatz dazu war die Erinnerungsleistung schlechter, wenn der Blick von der assoziierten räumlichen Position weggeleitet wurde. Blickbewegungen an geleerte räumliche Positionen scheinen demnach auch den Abruf verbaler Stimuli zu erleichtern. In der zweiten Untersuchung wurde erforscht, ob das Looking-at-nothing Verhalten nachlässt, wenn das experimentelle Material stark gelernt, d.h. stark im Gedächtnis repräsentiert ist. Dazu wurde das gleiche experimentelle Paradigma, wie in der ersten Untersuchung verwendet. Vier verschiedene Sätze wurden während der Enkodierphase mit vier verschiedenen räumlichen Positionen assoziiert. Nach jeder Präsentation aller vier Sätze, wurde einer der Sätze getestet. Diese Prozedur wiederholte sich in zwölf Durchgängen. In den ersten vier Durchgängen sahen die Versuchspersonen beim Abruf häufiger in das Feld, dass mit der getesteten Information assoziiert war, d.h. sie zeigten wie erwartet das Looking-at-nothing Verhalten. Je mehr Durchgänge die Versuchspersonen bearbeiteten, desto seltener blickten sie zu der assoziierten räumlichen Position. Demnach verschwindet das Looking-at-nothing Verhalten, wenn Informationen stark im Gedächtnis repräsentiert sind. In der dritten und vierten Untersuchung wurden Blickbewegungen an geleerte räumliche Positionen als Methode verwendet um Denkprozesse zu untersuchen. In der dritten Untersuchung lernten Versuchsteilnehmer zunächst Informationen über fiktive Bewerber (Exemplare) für eine freie Position in einem Unternehmen. Jedes Exemplar wurde mit seinen Eigenschaften während der Lernphase mit einer distinkten räumlichen Position verknüpft. In einer nachfolgenden Entscheidungsphase beurteilten die Versuchsteilnehmer neue Bewerber. Diese neuen Bewerber variierten in ihrer Ähnlichkeit mit den zuvor gelernten Bewerbern. Versuchsteilnehmer die eine ähnlichkeitsbasierte Entscheidungsstrategie verwendeten, sahen an die geleerten räumlichen Positionen zurück, die in der Lernphase mit den Exemplaren verknüpft wurden. Wendeten sie jedoch eine abstrakte Regel an, um die neuen Bewerber zu beurteilten, so zeigten sie kein Looking-at-nothing Verhalten. Dieses Ergebnis lässt darauf schließen, dass eine ähnlichkeitsbasierte im Gegensatz zu einer regelbasierten Strategie den Abruf zuvor gelernter Exemplare bewirkt. Auch in der fünften Untersuchung wurden Blickbewegungen als Methode eingesetzt, diesmal zur Untersuchung gedächtnisbasierter Schlussfolgerungsprozesse, wie sie beim Finden von Erklärungen für eine Anzahl gegebener Informationen auftreten. Manipuliert wurden die Reihenfolge der präsentierten Informationen und die Diversität der möglichen Erklärungen. Die getesteten Symptomsequenzen unterstützen stets mindestens zwei mögliche Erklärungen. Die Versuchsteilnehmer lernten in einer vorangestellten Lernphase die Symptome und ihre möglichen Erklärungen. Symptome und Erklärungen wurden mit räumlichen Positionen verknüpft. In einer anschließenden Diagnosephase wurden verschiedene Symptomsequenzen getestet. Das Blickverhalten während der Diagnosephase reflektierte die Interpretation der Symptome im Sinne der subjektiv wahrscheinlichsten Erklärung. Die Aufzeichnung und Analyse der Blickbewegungen erlaubte es die Entwicklung dieser Interpretation über die gesamte Sequenz hinweg zu beobachten und Hypothesenwechsel lokalisieren zu können. Insgesamt stützen die Ergebnisse dieser Dissertation die Annahme einer engen funktionalen Verbindung von Blickbewegungen, Gedächtnis- und Denkprozessen. Sie zeigen, dass Blickbewegungen nicht automatisch an alle assoziierten räumlichen Positionen gerichtet werden, sondern dass sie vielmehr den situations- und aufgabenabhängigen Abruf von Informationen aus dem Gedächtnis widerspiegeln. Blickbewegungen können als direktes Verhaltensmaß zur Messung von Gedächtnisprozessen beim ähnlichkeitsbasierten Entscheiden herangezogen werden und liefern wertvolle Prozessdaten über die Integration von Symptominformationen beim diagnostischen Schließen. Die Ergebnisse dieser Dissertation werden im Lichte der aktuellen theoretischen Diskussion über kognitive Prozesse beim Bewegen der Augen, beim Gedächtnisabruf und beim komplexen Denken betrachtet. Abschließend werden Empfehlungen für die Verwendung der Methode der Blickbewegungsmessung als Prozessmaß zur Untersuchung gedächtnisbasierter Denkprozesse gegeben, ein Überblick über zukünftige Forschungsmöglichkeiten präsentiert und Ideen für Anwendungsmöglichkeiten der präsentierten Befunde aufgezeigt.