Kognitive Mechanismen der Handlungsplanung - Wie kognitive und mechanische Kosten die Neuplanung und Wiederverwendung alter Handlungspläne beeinflussen.

• Antragsteller: Dr. Christoph Schütz
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322322134

Selbst einfachste Willkürbewegungen erfordern die Erstellung eines Handlungsplans. In sequentiellen Greifaufgaben wird nicht für jede Bewegung ein neuer Plan erstellt, sondern der vorige Plan teilweise wiederverwendet. Wiederverwendung zeigt sich in einem Verharren auf der vorigen Postur, genannt Motorhysterese. Werden übereinander liegende Schubladen in sequentieller Abfolge geöffnet, findet man stärker pronierte Griffe in ab- und stärker supinierte Griffe in aufsteigenden Sequenzen. Eine mögliche Erklärung für den Hystereseeffekt liefert die cost-optimization Hypothese. Diese besagt, dass Handlungspläne in sequentiellen Aufgaben mit einem variablen Anteil an Wiederverwendung erstellt werden. Ein hoher Anteil reduziert die kognitiven Kosten der Planung, erhöht aber durch stärkeres Verharren auf dem vorigen, suboptimalen Griff die mechanischen Kosten der Ausführung. Ein mittlerer, optimaler Anteil minimiert die Gesamtkosten der Bewegung.Der optimale Anteil kann über ein mathematisches Modell ermittelt werden. Er hängt von der Gewichtung der kognitiven und mechanischen Kosten ab. Auf Basis des Modells wird vorhergesagt, wie Änderungen der kognitiven oder mechanischen Kosten den optimalen Anteil beeinflussen. Eine Erhöhung der mechanischen Kosten sollte den Anteil an Wiederverwendung - und somit den Hystereseeffekt - verringern. Diese Vorhersage konnte in einer vorherigen Studie bestätigt werden. Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens soll geprüft werden, ob die cost-optimization Hypothese auch für Änderungen der kognitiven Kosten Gültigkeit behält. Hierzu sind zwei Experimentalreihen geplant: In der Ersten werden die kognitiven Kosten erhöht, indem die verfügbaren kognitiven Ressourcen durch eine Sekundäraufgabe aufgebraucht werden. In der Zweiten nutzen wir intrinsische Unterschiede in den kognitiven oder mechanischen Kosten, die durch hemisphärische Lateralisation entstehen. Studien zeigen an, dass (1) die linke Hemisphäre dominant bei der Handlungsplanung ist und (2) die dominante Hemisphäre überlegene Kontrolle der Bewegungsdynamik bietet. Wir erwarten somit geringere kognitive Planungskosten in der rechten und geringere mechanische Ausführungskosten in der dominanten Hand. Unterschiede in der Stärke des Hystereseeffekts zwischen den Extremitäten sollten dies abbilden. Gilt die cost-optimization Hypothese, kann das zugrunde liegende mathematische Modell genutzt werden, um die Gewichtung kognitiver und mechanischer Kosten während der Handlungsplanung zu schätzen. Hierzu variieren wir die mechanischen Kosten einer zweiteiligen Bewegungsaufgabe und messen den jeweils optimalen Anteil an Wiederverwendung. Auf Basis der ermittelten Funktion wird die Gewichtung der beiden Kostenfaktoren durch Modellanpassung bestimmt. Diese dritte Experimentalreihe erlaubt es abzuschätzen, wie während der Erstellung eines Handlungsplans 1 Nm mechanischer Arbeit gegen die kognitiven Kosten einer vollständigen Neuplanung verrechnet wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen