Bei altersbedingt abnehmender kognitiver Funktion stellt das steigende Renteneintrittsalter Arbeitgeber und -nehmer vor wachsende Herausforderungen. Der Aufbau der kognitiven Reserve (CR) durch geistig stimulierende Aktivitäten verspricht eine Resilienz gegenüber neuropathologisch bedingten kognitiven Defiziten. In der vorliegenden Arbeit wird die Rolle der CR in Bezug auf die kognitive Leistungsfähigkeit und die neuronale Informationsverarbeitung gesunder Erwachsener im Berufsalter untersucht. Unter Ableitung des Elektroenzephalogramms bearbeiteten Probanden mittleren und hohen Erwerbsalters (34-45 J. und 46-62 J.) im 2-Jahres-Abstand Aufgaben zu drei Domänen exekutiver Funktionen: Arbeitsgedächtnis (AG), kognitive Flexibilität und Inhibitionskontrolle. Hoch-CR-Probanden wiesen aufgabenübergreifend schnellere Reaktionen und geringere Fehlerraten auf. Reduzierte Leistung ließ sich in der Gering-CR-Gruppe tendenziell bei älteren Probanden und in anspruchsvollen Aufgabenbedingungen beobachten. Nach 2 Jahren zeigten Gering-CR-Ältere eine numerisch abnehmende AG-Kapazität, während Hoch-CR-Ältere ihre hohe Leistung steigern konnten. Die P3-Amplitude variierte in Abhängigkeit von der CR und dem Alter. Hoch-CR-Jüngere wiesen im Vergleich zu Gering-CR-Jüngeren höhere P3-Amplituden auf, während Hoch-CR-Ältere im Gegensatz zu Gering-CR-Älteren kleinere P3-Amplituden generierten. Zudem legten kürzere P3-Latenzen in der Hoch-CR-Gruppe eine schnellere neuronale Verarbeitungsgeschwindigkeit nahe. In der Aufgabe zur kognitiven Flexibilität ließ sich bei Gering-CR-Probanden ein Anterior-Shift der P3 beobachten. Die Untersuchungsergebnisse konnten nach 2 Jahren repliziert werden. Alterungsrelevante Leistungsvariablen und neuronale Informationsverarbeitungsprozesse zeigten sich bereits im Berufsalter sensitiv gegenüber der CR. Das mittlere Erwachsenenalter sollte bei der Erarbeitung und Evaluation CR-basierter Maßnahmen zur Prävention kognitiver Defizite stärker berücksichtigt werden. / The increasing retirement date accompanied by an age-associated decline of cognitive functions poses growing challenges to employers and employees. The cognitive reserve (CR) promises a resilience to brain damage-associated cognitive deficits through intellectually stimulating lifestyle activities. The present study examines the role of CR relating to cognitive performance and neuronal information processing of healthy adults in working age. Using an electroencephalogram, subjects of middle and high working age (34-45 years and 46-62 years of age, respectively) completed tasks on three domains of executive functions: working memory, cognitive flexibility and inhibition control. Follow-up assessments were conducted after two years. High-CR subjects performed better across tasks than Low-CR subjects, with faster reaction times and lower error rates. Reduced performance in the Low-CR group tended to be more common among older participants and during the more challenging task conditions. In addition, after two years, Low-CR older workers showed a decreased working memory capacity while older High-CR individuals improved their higher performance. The P3 amplitude of the event-related brain potential varied systematically as a function of CR and age. High-CR younger individuals revealed higher P3 amplitudes compared to Low-CR younger individuals, while High-CR older individuals generated smaller P3 amplitudes than Low-CR older individuals. The shorter P3 peak-latencies of the High-CR group suggested moreover a difference in neural processing speed. When testing cognitive flexibility an anterior shift of the P3 was observed in older Low-CR subjects. The results were almost completely replicated after two years. Age-related performance variables and neuronal information processes revealed to be sensitive to CR already at working age. These findings recommend more research on early adulthood in the development and evaluation of CR-based programs to prevent cognitive deficits.

Dans ce travail, nous étudions les mécanismes du changement de langue lors de la reconnaissance visuelle de mots chez des trilingues français /anglais /espagnol. Dans un premier temps, nous avons examiné les processus d’accès pour chacune des langues étudiées, indépendamment de la présentation des autres langues. Nous nous sommes ensuite interrogés sur les relations entre les langues et l’organisation lexicale sous-jacente dans la mémoire multilingue, ainsi que la mise en place des mécanismes cognitifs permettant de passer d’une langue à une autre. Dans cette perspective, nous avons réalisé trois séries d’expériences afin d’examiner l’influence mutuelle des langues et le coût cognitif consécutif à un changement de langue lors de la reconnaissance visuelle de mots isolés. Nous avons comparé le traitement de mots spécifiques à différentes langues (ayant un degré de recouvrement orthographique minimal) en faisant varier les situations de changement et en recueillant des données comportementales et chronométriques dans des tâches de décision lexicale, de catégorisation sémantique et d’amorçage sémantique par traduction. Les résultats mettent en évidence un ralentissement global du traitement dû au changement pour les trois langues. Nous avons également observé un coût cognitif suite à un changement de langue pour les trois langues, mais plus important lorsqu’il s’opère entre les deux langues les moins maîtrisées (L2 vers L3 et L3 vers L2). Les données obtenues confirment l’hypothèse d’unités lexicales intégrées au sein d’un même lexique dans la mémoire multilingue. Les résultats sont interprétés dans leur ensemble dans le cadre des principaux modèles de la mémoire bilingue/multilingue. / The present work focuses on language switching mechanisms during visual word recognition in French / English / Spanish trilinguals. First, we examined access to processing for each language, independently from the presentation of other languages. Then, our concern was to determine the different relations between languages and the underlying lexical organization inside the multilingual memory, as well as the activation of cognitive mechanisms allowing language switching. With this goal in mind, we performed three series of experiments to examine the influences between the languages, and the cognitive cost subsequent to a language switching during visual word recognition. We compare the processing of non-cognate words belonging to the three languages, manipulating the language switching situations and recording behavioral and electrophysiological data during lexical decision, semantic categorization and semantic translation priming. Results of these experiments highlight a general slowdown of processing consecutive to a language switch for all languages. Moreover, we observed a cognitive cost related to language switching for all the three languages, but bilaterally larger when it concerns the two non-dominant languages (L2 to L3 and L3 to L2). The recording data confirms the hypothesis of lexical representations integrated into a shared lexicon of multilingual memory. The results are interpreted in the light of the main models accounting for bilingual memory.

The studies investigated the impact of predictive visual information about the pitch and location of a forthcoming sound on the sound processing. In Symbol-to-Sound matching paradigms, symbols induced predictions of particular sounds. The brain’s error signals (IR and N2b components of the event-related potential) were measured in response to occasional violations of the prediction, i.e. when a sound was incongruent to the corresponding symbol. IR and N2b index the detection of prediction violations at different levels, IR at a sensory and N2b at a cognitive level. Participants evaluated the congruency between prediction and actual sound by button press. When the prediction referred to only the pitch or only the location feature (Exp. 1), the violation of each feature elicited IR and N2b. The IRs to pitch and location violations revealed differences in the in time course and topography, suggesting that they were generated in feature-specific sensory areas. When the prediction referred to both features concurrently (Exp. 2), that is, the symbol predicted the sound´s pitch and location, either one or both predictions were violated. Unexpectedly, no significant effects in the IR range were obtained. However, N2b was elicited in response to all violations. N2b in response to concurrent violations of pitch and location had a shorter latency. We conclude that associative predictions can be established by arbitrary rule-based symbols and for different sound features, and that concurrent violations are processed in parallel. In complex situations as in Exp. 2, capacity limitations appear to affect processing in a hierarchical manner. While predictions were presumably not reliably established at sensory levels (absence of IR), they were established at more cognitive levels, where sounds are represented categorially (presence of N2b).

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.