Gesichterwahrnehmung und –gedächtnis («Gesichterkognition») sind wesentliche Facetten der sozialen Intelligenz, und deren Entwicklung gehört zu einem zentralen Forschungsthema. Jedoch besteht eine Kontroverse über die Frage der frühen oder späten Reifung diesen Fähigkeiten. Die Varianz wird dabei meist ignoriert, wodurch die Fragestellung "frühe vs späte Reifung" möglicherweise verkürzt wird, denn in den unterschiedlichen Kohorten können sich starke individuelle Unterschiede in Gesichterkognition zeigen. Außerdem machen es Lücken in der Untersuchung der Varianz unmöglich, die Assoziation der Gesichterkognition mit allgemeinen kognitiven Prozessen zu verfolgen, und die Spezifität der Gesichterkognition in der Kindheit und Adoleszenz bleibt offen. Basierend auf den früheren differenzialpsychologischen Untersuchungen der Struktur der Gesichterkognition und der Varianz bei Erwachsenen wurde in Rahmen der aktuellen Dissertation dieser Ansatz für die Kindheit und Adoleszenz adaptiert. Basierend auf den Ergebnissen von 338 Kindern und Jugendlichen wurden folgende Schlussfolgerungen formuliert: a) der Ansatz für die Untersuchung der Varianz ermöglichte das 2-faktorielle Modell der Gesichterkognition (Gesichterwahrnehmung und Gesichtergedächtnis) zu replizieren und die Invarianz dieser Struktur über Kindheit und Adoleszenz zu demonstrieren; b) aktueller Ansatz ermöglichte es, signifikante altersbedingte Leistungsunterschiede in beiden latenten Faktoren zu zeigen; c) Obwohl das Niveau der Reifung der Gesichterkognition in hohem Maße mit der allgemeinen kognitiven Entwicklung verbunden ist, sind die Gesichterwahrnehmung und das Gesichtergedächtnis im Vergleich zur Objekterkennung spezifisch und haben einen besonderen sozialen Charakter. Die aktuelle Dissertation enthält eine Reihe von methodischen Empfehlungen, die mit der Messung der Gesichterkognition in der Kindheit und Adoleszenz verbunden sind, insbesondere - die Entwicklung der multivariaten Messung. / Face perception and memory ("face cognition") are basic facets of social intelligence, and their development is a central topic for developmental science. Nevertheless, there is acute controversy over the issue of early or late maturation of these abilities. In addition, variance in face cognition abilities was ignored so far, leading to the absence of information, how children in a given age cohort differ in these abilities and making it impossible to investigate the association of face cognition abilities with general cognitive abilities; hence, the question about the specificity of face cognition abilities in childhood and adolescence remains open. Based on the earlier differential psychological studies of the structure of face cognition and variance in adulthood, within the current dissertation this approach was adopted to childhood and adolescence. Based on the results of 338 children and adolescents, the following conclusions were formulated: a) the individual differences approach allowed to establish the 2-factorial model of face cognition abilities (face perception and face memory) and to demonstrate invariance of this structure across childhood and adolescence; b) current approach allowed to demonstrate substantial age-related performance differences in both latent factors; c) although the level of maturation of face cognition is highly associated with general cognitive development, face perception and face memory are specific and have a social character compared to object recognition. The current dissertation contains a number of methodological recommendations related to the measurement of face cognition in childhood and adolescence, most important - the development of multivariate measurement.

In dieser Arbeit untersuche ich der Gesichterkognition zugrundeliegende biologischen Mechanismen auf der genetischen, neuronalen und verhaltensbasierten Ebene. Die neuronale Aktivität wurde mittels ereigniskorrelierter Potenziale (EKPs) untersucht und ihre Latzenzvariabilität innerhalb der Person wurde durch eine innovative Methode, Residue Iteration Decomposition (RIDE), gemessen. Die erste Studie demonstriert die Reliabilität von RIDE für die Extraktion von Einzeltrialparametern der P3b Komponente, welche in der zweiten Studie die Basis für die Untersuchung der Innen-Subjekt-Variabilität (ISV) bei der Geschwindigkeit der Gesichterkognition bildet. Die zweite Studie untersucht individuelle Unterschiede in ISV in ihrer genetischen Variation, gemessen an der Verhaltens- und neuronalen Ebene während einer Gesichterkognitionsaufgabe. Die Ergebnisse zeigen, dass ISV nicht nur mit dem COMT Val158Met Polymorphismus zusammenhängt, sondern auch von der geforderten kognitiven Verarbeitung abhängt. Zudem ist die ISV in der Reaktionszeit teilweise durch die ISV in der Geschwindigkeit zentralkognitiver Prozesse erklärbar. Studie 3 liefert neuartige Informationen für die N1/N170 Forschung. Mit einem differentialpsychologischen Ansatz konnten wir nicht nur vorangegangene Ergebnisse zur Vorhersagekraft der N170 für individuelle Unterschiede in der Gesichterkognition replizieren, sondern auch die individuellen Unterschiede in der N170 in einen allgemeinen und einen gesichtsspezifischen Teil mit unterschiedlicher Vorhersagekraft zerlegen. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass top-down Modulationen der N170 unterscheidbare und qualitativ unterschiedliche Beziehungen zu Fähigkeiten der Gesichterkognition aufweisen. Insgesamt zeigen die integrierten Ergebnisse der Studien meiner Dissertation die psychologische Bedeutsamkeit der intra- und interindividuellen Variabilität in der Gesichterkognition für die Erforschung der ihr zugrundeliegenden biologischen Mechanismen. / The biological mechanisms underlying face cognition from an inter- and intra-individual variability perspective at the genetic, neural, and behavioral levels are investigated. The neural activities related to face processing are measured by event-related potentials (ERPs) and their trial-by-trial latency variability are estimated using a novel and well-established method, Residue Iteration Decomposition (RIDE). Study 1 demonstrates the reliability of RIDE in extracting single-trial parameters of the P3b component. In the Study 2, individual differences in ISV of face processing speed, measured at both behavioral and neural levels during a face processing task, are studied in their genetic variation. The results suggest that individual differences in ISV are related not only to the COMT Val158Met polymorphism, but also to the type of cognitive processing (e.g., memory domain). Moreover, we showed that ISV in reaction time can be partially explained by ISV in the speed of central cognitive processes. Furthermore, the individual differences approach in Study 3, provided valuable and novel information beyond the common group-mean approach applied in the N1/N170-related research. Based on this approach, not only we could replicate previous findings that the N170 predicts individual differences in face cognition abilities, but also we could decompose individual differences in the N170 into a domain-general and a face-specific part with different predictive powers. Moreover, we showed that top-down modulations on the N170 have separable and qualitatively different relationships to face cognition abilities. In summary, the integrated results from different studies in my dissertation demonstrate the psychological importance of the information provided by inter- and intra-individual variability in face processing in the investigation of its underlying biological mechanisms.

Throughout its empirical research history eye movement research has always been aware of the differences in reading behavior induced by individual differences and task demands. This work introduces a novel comprehensive concept of reading strategy, comprising individual differences in reading style and reading skill as well as reader goals. In a series of sentence reading experiments recording eye movements, the influence of reading strategies on reader- and word-level effects assuming distributed processing has been investigated. Results provide evidence for strategic, top-down influences on eye movement control that extend our understanding of eye guidance in reading. / Seit Beginn der Blickbewegungsforschung beim Lesen ist man sich über Unterschiede im Blickverhalten bewusst, die im Zusammenhang mit individuellen Unterschieden oder Aufgabenanforderungen stehen. Unter dem Begriff ‚Lesestrategie’ wurden diese Unterschiede hauptsächlich für diagnostische Zwecke verwendet. Diese Studie verwendet eine neue, umfassende Definition von Lesestrategie und berücksichtigt sowohl individuelle Unterschiede in Lesestil und Lesevermögen als auch Ziel und Intention des Lesers. In einer Reihe von Satzleseexperimenten, bei denen die Blickbewegungen aufgezeichnet wurden, wurde der Einfluss von Lesestrategien auf Effekte der Leser-und Wortebene untersucht, wobei eine verteilte Verarbeitung beim Lesen angenommen wird. Die Ergebnisse liefern Evidenzen für strategische, top-down Einflüsse auf die Blickbewegungen und leisten einen wichtigen Beitrag für das bessere Verständnis der Blickbewegungskontrolle beim Lesen.

Zusammenhänge zwischen neurokognitiven Indikatoren und Verhaltensindikatoren der Gesichterkognition können Gehirnsysteme und neuronale Subprozesse identifizieren, die individuellen Unterschieden im Verhalten zugrunde liegen. Diese Dissertation zeigt, dass Ereigniskorrelierte Potentiale (EKPs) als neurokognitive Indikatoren für die Erforschung individueller Unterschiede eingesetzt werden können, denn sie weisen die gleichen hohen psychometrischen Qualitäten wie andere Fähigkeitsindikatoren auf und messen daher individuelle Unterschiede in der neuronalen Verarbeitung zuverlässig und stabil über die Zeit. Auf der Verhaltensebene wurden drei Teilfähigkeiten der Gesichterkognition etabliert: Gesichterwahrnehmung, Gesichtergedächtnis und Gesichtergeschwindigkeit. EKPs wurden in Strukturgleichungsmodellen verwendet, um den Beitrag neurokognitiver Indikatoren an individuellen Unterschieden dieser Gesichterkognitionsfähigkeiten zu schätzen. Für 85 Probanden wurden Beziehungen zwischen den Gesichterkognitionsfähigkeiten und der P100, N170, der sogenannten Differenz aufgrund des Gedächtnisses (Dm) und dem frühen sowie späten Wiederholungseffekt (ERE und LRE) etabliert. Spezifische Anteile individueller Unterschiede in der Gesichterkognition auf der Verhaltensebene wurden durch individuelle Unterschiede im Zeitverlauf der strukturellen Gesichteranalyse (N170 Latenz) sowie in der Reaktivierung von Repräsentationen gespeicherter Gesichtsstrukturen (ERE) als auch personen-spezifischen Wissens (LRE) erklärt. Keinen Anteil an individuellen Unterschieden erklärten hingegen frühe Wahrnehmungsprozesse (P100), die neuronale Aktivierung während der strukturellen Gesichteranalyse (N170 Amplitude) und Prozesse der Gedächtnisenkodierung von Gesichtern (Dm). Diese Ergebnisse zeigen, dass individuelle Unterschiede in der Gesichterkognition von der strukturellen Gesichteranalyse sowie von der Effizienz und Geschwindigkeit des Zugriffs auf Gedächtnisinhalte zu Gesichtern und Personen abhängt. / Individual differences in perceiving, learning, and recognizing faces were shown on the behavioral and neural level but were rarely related to one another. By determining relationships between behavioral and neurocognitive indicators of face cognition, brain systems and neural sub-processes can be identified that underlie individual variations on the behavioral level. The present dissertation laid the foundation for using event-related potentials (ERPs) as neurocognitive indicators in individual differences research. ERP components were shown to possess the same high psychometric qualities as behavioral ability measures and thus to measure individual differences of neural processing reliably and stably across time. On the behavioral level, three component abilities of face cognition were established: face perception, face memory, and the speed of face cognition. ERP components were used in structural equation models that estimated contributions of neurocognitive indicators to the individual differences in these face cognition abilities. Regression analysis was used to determine the contributions of P100, N170, the so called difference due to memory (Dm), as well as early and late repetition effects (ERE and LRE) to face cognition abilities in 85 participants. Certain amounts of variance in face cognition as seen on the behavioral level were accounted for by individual differences in the temporal dimension of structural encoding of a face (N170 latency) and in the re-activation of both stored facial structures (ERE) and person-identity information (LRE). In contrast, processes of early vision (P100), the neural activation of structural face encoding (N170 amplitude), and memory encoding of new faces (Dm) did not show any contribution to individual differences in face cognition. These findings show that individual differences in face cognition depend on the speed of structurally encoding faces and on the efficiency and speed of accessing face and person memory.