Aging research on item- and associative-recognition memory has demonstrated that older adults are deficient in forming associations between two unrelated stimuli. Although older adult performance on tests of item-recognition is similar to younger adult performance, older adults perform worse than younger adults on tests of associative memory (Naveh-Benjamin, Hussain, Guez, & Bar-On, 2003). In addition to the idea that younger adult performance on associative-recognition tests is superior to that of older adults, research has shown that reward cues can enhance motivated learning and item memory performance of younger adults. In an fMRI study that examined the influence of reward anticipation on episodic memory formation, Adcock and colleagues (2006) examined memory performance in response to reward cues that preceded single stimuli and found that young adult participants remembered more stimuli associated with high value reward cues than those associated with low value reward cues. The aim of the current study was to examine whether reward cues that precede a stimulus pair might enhance an association between two stimuli and influence younger and older adult performance on tests of item- and associative-recognition. Our study confirms the idea that while older adult memory for individual items is intact, older adult memory for associations is impaired (Naveh-Benjamin et al., 2003). The results supported the idea that younger and older adult item-recognition is better for high versus low reward cues, but the reward cues had no influence on the associative-recognition of either age group. Therefore, the age-related associative deficit was not improved by reward cues that preceded each stimulus pair.

Die Dissertation beschäftigt sich mit der Frage, ob und wie Feedback-basiertes Lernen durch Stress moduliert wird. Der Zusammenhang zwischen Stress und Kognition sowie die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen sind Gegenstand der kognitiven Stressforschung. Während der Einfluss von Stress und Stresshormonen auf andere Lernformen bereits gut etabliert ist, gibt es bisher kaum Studien, die Feedback-basiertes Lernen unter Stress bei Menschen betrachtet haben. In der vorliegenden Arbeit werden daher die Auswirkungen akuten Stresses auf diese Lernform untersucht. Es werden gezielt Auswirkungen auf die generelle Akquisition einer Lernaufgabe mittels Feedback, auf die Nutzung sowohl positiven als auch negativen Feedbacks beim Lernen sowie auf die Fähigkeit der flexiblen Anpassung an sich änderndes Feedback betrachtet. Dafür werden in den experimentellen Untersuchungen der Arbeit Feedback-basierte Aufgaben mit einer vorangestellten Induktion akuten psychosozialen Stresses kombiniert. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit deuten darauf hin, dass akuter psychosozialer Stress das generelle Erlernen Feedback-basierter Aufgaben nicht beeinflusst, jedoch die Nutzung positiven und negativen Feedbacks beim Lernen verändert. Im Speziellen wird negatives Feedback nach einer Stressinduktion weniger genutzt, während über eine möglicherweise stärkere Nutzung positiven Feedbacks aufgrund der vorliegenden Ergebnisse keine fundierte Aussage getroffen werden kann. Zudem finden sich in der vorliegenden Arbeit Hinweise auf einen positiven Zusammenhang zwischen Cortisolwerten und der Flexibilität in Feedback-basierten Lernaufgaben. Als Erklärungsansätze werden veränderte Aufmerksamkeitsprozesse nach einer Stressinduktion sowie andere psychologische Faktoren wie eine kognitive Nachbeschäftigung mit dem Stresstest und eine geringere Involviertheit in die kognitiven Aufgaben diskutiert. Die berichteten Korrelationen zwischen Cortisolwerten und kognitiven Parametern werden dahingehend interpretiert, dass Cortisol ein vermittelnder Faktor des Stresseffekts auf die Nutzung und neuronale Verarbeitung negativen Feedbacks sein könnte. Zur Integration der Ergebnisse aller Studien wird eine Modulation der dopaminergen Signalübertragung durch Stress und erhöhte Cortisolspiegel und damit verbundene Auswirkung auf Feedback-basiertes Lernen vorgeschlagen. Die vorliegende Arbeit gibt zum ersten Mal Hinweise auf eine veränderte Nutzung und Verarbeitung von Feedback nach psychosozialem Stress und bestätigt frühere Befunde eines Zusammenhangs zwischen Cortisol und der Flexibilität beim Lernen.

Die Dissertation beschäftigt sich mit der Frage, ob und wie Feedback-basiertes Lernen durch Stress moduliert wird. Der Zusammenhang zwischen Stress und Kognition sowie die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen sind Gegenstand der kognitiven Stressforschung. Während der Einfluss von Stress und Stresshormonen auf andere Lernformen bereits gut etabliert ist, gibt es bisher kaum Studien, die Feedback-basiertes Lernen unter Stress bei Menschen betrachtet haben. In der vorliegenden Arbeit werden daher die Auswirkungen akuten Stresses auf diese Lernform untersucht. Es werden gezielt Auswirkungen auf die generelle Akquisition einer Lernaufgabe mittels Feedback, auf die Nutzung sowohl positiven als auch negativen Feedbacks beim Lernen sowie auf die Fähigkeit der flexiblen Anpassung an sich änderndes Feedback betrachtet. Dafür werden in den experimentellen Untersuchungen der Arbeit Feedback-basierte Aufgaben mit einer vorangestellten Induktion akuten psychosozialen Stresses kombiniert. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit deuten darauf hin, dass akuter psychosozialer Stress das generelle Erlernen Feedback-basierter Aufgaben nicht beeinflusst, jedoch die Nutzung positiven und negativen Feedbacks beim Lernen verändert. Im Speziellen wird negatives Feedback nach einer Stressinduktion weniger genutzt, während über eine möglicherweise stärkere Nutzung positiven Feedbacks aufgrund der vorliegenden Ergebnisse keine fundierte Aussage getroffen werden kann. Zudem finden sich in der vorliegenden Arbeit Hinweise auf einen positiven Zusammenhang zwischen Cortisolwerten und der Flexibilität in Feedback-basierten Lernaufgaben. Als Erklärungsansätze werden veränderte Aufmerksamkeitsprozesse nach einer Stressinduktion sowie andere psychologische Faktoren wie eine kognitive Nachbeschäftigung mit dem Stresstest und eine geringere Involviertheit in die kognitiven Aufgaben diskutiert. Die berichteten Korrelationen zwischen Cortisolwerten und kognitiven Parametern werden dahingehend interpretiert, dass Cortisol ein vermittelnder Faktor des Stresseffekts auf die Nutzung und neuronale Verarbeitung negativen Feedbacks sein könnte. Zur Integration der Ergebnisse aller Studien wird eine Modulation der dopaminergen Signalübertragung durch Stress und erhöhte Cortisolspiegel und damit verbundene Auswirkung auf Feedback-basiertes Lernen vorgeschlagen. Die vorliegende Arbeit gibt zum ersten Mal Hinweise auf eine veränderte Nutzung und Verarbeitung von Feedback nach psychosozialem Stress und bestätigt frühere Befunde eines Zusammenhangs zwischen Cortisol und der Flexibilität beim Lernen.

Hippocampal place-cell sequences observed during awake immobility often represent previous experience, suggesting a role in memory processes. However, recent reports of goals being overrepresented in sequential activity suggest a role in short-term planning, although a detailed understanding of the origins of hippocampal sequential activity and of its functional role is still lacking. In particular, it is unknown which mechanism could support efficient planning by generating place-cell sequences biased toward known goal locations, in an adaptive and constructive fashion. To address these questions, we propose a model of spatial learning and sequence generation as interdependent processes, integrating cortical contextual coding, synaptic plasticity and neuromodulatory mechanisms into a map-based approach. Following goal learning, sequential activity emerges from continuous attractor network dynamics biased by goal memory inputs. We apply Bayesian decoding on the resulting spike trains, allowing a direct comparison with experimental data. Simulations show that this model (1) explains the generation of never-experienced sequence trajectories in familiar environments, without requiring virtual self-motion signals, (2) accounts for the bias in place-cell sequences toward goal locations, (3) highlights their utility in flexible route planning, and (4) provides specific testable predictions.

Hippocampal place-cell sequences observed during awake immobility often represent previous experience, suggesting a role in memory processes. However, recent reports of goals being overrepresented in sequential activity suggest a role in short-term planning, although a detailed understanding of the origins of hippocampal sequential activity and of its functional role is still lacking. In particular, it is unknown which mechanism could support efficient planning by generating place-cell sequences biased toward known goal locations, in an adaptive and constructive fashion. To address these questions, we propose a model of spatial learning and sequence generation as interdependent processes, integrating cortical contextual coding, synaptic plasticity and neuromodulatory mechanisms into a map-based approach. Following goal learning, sequential activity emerges from continuous attractor network dynamics biased by goal memory inputs. We apply Bayesian decoding on the resulting spike trains, allowing a direct comparison with experimental data. Simulations show that this model (1) explains the generation of never-experienced sequence trajectories in familiar environments, without requiring virtual self-motion signals, (2) accounts for the bias in place-cell sequences toward goal locations, (3) highlights their utility in flexible route planning, and (4) provides specific testable predictions.