Der Einfluss verteilten Lernens auf das kognitive und neuronale System von Feedback-Lernen

• Antragsteller: Dr. G. Elliott Wimmer, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317946335

Belohnende und aversive Erfahrungen üben starken Einfluss auf spätere Entscheidungen. Sind wir beispielsweise mit der Entscheidung zwischen einem Apfel und einer Banane konfrontiert, basiert unsere Entscheidung auf Werten, die zuvor durch eine Vielzahl an Erfahrungen geprägt wurden. Indem wir mit der Zeit lernen, welche Reize und Handlungen bislang regelmäßig zu günstigen Ergebnissen geführt haben, können wir adaptive Entscheidungen in unserer komplexen und sich stets verändernden Welt treffen. Während der letzten Jahrzehnte legte die neurowissenschaftliche Forschung die neuronalen Mechanismen des Lernens durch Belohnungen offen und postulierte in diesem Rahmen die zentrale Rolle des nigrostriatalen dopaminergen Systems. Die im Laufe der Zeit etablierten Paradigmen des Feedback-Lernens werden heutzutage vermehrt erweitert, um Lernschwächen in Zusammenhang von affektiven Störungen sowie Suchterkrankungen näher zu beleuchten. Ein wichtiger Punkt, den diese Forschung bislang stark vernachlässigte, ist jedoch der Effekt von Zeit auf diese Lernprozesse: Ereignisse in Experimenten zu menschlichem Feedback-Lernen erfolgen oft im Sekundentakt, während Erlebnisse in unserer alltäglichen Umwelt deutlich längere Zeit auseinanderliegen. Im frühen 20. Jahrhundert zeigten Studien zu Feedback-Lernen, dass verteiltes Lernen die Lernleistung stark verbesserte und suggerierten somit eine quantitative oder qualitative Verschiebung der zugrundeliegenden Mechanismen. Erstaunlicherweise wurde der Effekt verteilten Lernens jedoch bislang nicht im menschlichen Belohnungslernen untersucht. Darüber hinaus blieb auch die neuronale Basis dieses förderlichen Effekts verteilten Lernens bislang unerforscht. Da jedes Lernen in unserer alltäglichen Umwelt im Grunde verteiltes Lernen darstellt, ist unser wissenschaftliches Verständnis von Feedback-Lernen als bislang unvollständig anzunehmen. Der vorliegende Forschungsentwurf zielt darauf ab, die kognitiven und neuronalen Mechanismen, die verteiltem Feedback-Lernen zugrunde liegen, zu verstehen. Experiment 1 wird zwei experimentelle Bedingungen belohnungsbasierten Feedback-Lernens mittels funktionaler MRT vergleichen: Lernen mit üblicherweise kurzen Abständen zwischen Lernereignissen (gehäufte Bedingung) vs. Lernen mit größeren Abständen zwischen den Lernereignissen (verteilte Bedingung). Experiment 2 wird dieses Vorgehen durch eine mehrschrittige Lernaufgabe erweitern, welche häufig eingesetzt wird, um einzelne Mechanismen des zugrundeliegenden Belohnungslernens zu untersuchen. Unter Verwendung von Computermodellen und multivariater Analysen bildgebender Methoden werden wir untersuchen, wie verteiltes Lernen zu Unterschieden in klar definierten Feedback- und Belohnungswertsignalen führt, sowie die Hypothese prüfen, dass auf Feedback folgende aktive Prozesse das verteilte Lernen unterstützen. Insgesamt zielen diese Studien darauf ab, eine bislang große Lücke in unserem Verständnis von diesen fundamentalen Prozessen auszufüllen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Raymond J. Dolan, Ph.D.