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This doctoral thesis investigated the role of the neuromodulator serotonin on four different value-based decision making tasks, using an acute tryptopahin intervention and an associative genetic approach - a naturally occuring variation in the promoter region of the serotonin transporter gene (5-HTTLPR). Additionally, structural (DTI) and functional aspects (BOLD-fMRI) of the brain were assessed using magnetic resonance imaging in relation to decision-making. Overall, we only found limited evidence for a serotonergic effect on decision-making that was restricted to a genetic association with risk-seeking for losses behaviour that could no be corroborated by differences in tonic serotonin levels or white matter microstructure. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde die Rolle des Neuromodulators Serotonin hinsichtlich vier verschiedener wertbasierter Entscheidungsfindungsaufgaben untersucht, wobei eine akute Tryptophanintervention und ein assoziativer genetischer Ansatz, eine natürlich vorkommende Variation in der Promoterregion des Serotonintransportergens (5-HTTLPR), zur Anwendung gekommen sind. Zusätzlich wurden strukturelle (DTI) und funktionelle Aspekte (BOLD-fMRI) des Gehirns mittels Magnetresonanztomographie in Bezug auf die Entscheidungsfindung erhoben. Insgesamt fanden wir nur eine begrenzte Evidenz eines serotonergen Effekts auf Entscheidungsverhalten, die sich auf eine genetische Assoziation mit risikofreudigem Verhalten bei Verlusten beschränkte. Diese Assoziation ließ sich nicht durch Unterschiede im tonischen Serotoninspiegel oder der Mikrostruktur der weißen Substanz erhärten.

Wo und wie werden komplexe Regelsätze im Gehirn repräsentiert? Drei empirische Studien dieser Doktorarbeit untersuchen dies experimentell. Eine weitere methodische Studie liefert Beiträge zur Weiterentwicklung der genutzten empirischen Methode. Die empirischen Studien nutzen multivariate Musteranalyse (MVPA) funktioneller Magnetresonanzdaten (fMRT) gesunder Probanden. Die Fragestellungen der methodischen Studie wurden durch die empirischen Arbeiten inspiriert. Wirkung und Anwendungsbreite der entwickelten Methode gehen jedoch über die Anwendung in den empirischen Studien dieser Arbeit hinaus. Die empirischen Studien bearbeiten Fragen wie: Wo werden Hinweisreize und Regeln repräsentiert, und sind deren Repräsentationen voneinander unabhängig? Wo werden Regeln repräsentiert, die aus mehreren Einzelregeln bestehen, und sind Repräsentationen der zusammengesetzten Regeln Kombinationen der Repräsentationen der Einzelregeln? Wo sind Regeln verschiedener Hierarchieebenen repräsentiert, und gibt es einen hierarchieabhängigen Gradienten im ventrolateralen präfrontalen Kortex (VLPFK)? Wo wird die Reihenfolge der Regelausführung repräsentiert? Alle empirischen Studien verwenden informationsbasiertes funktionales Mapping ("Searchlight"-Ansatz), zur hirnweiten und räumlich Lokalisierung von Repräsentationen verschiedener Elemente komplexer Regelsätze. Kernergebnisse der Arbeit beinhalten: Kompositionalität neuronaler Regelrepräsentationen im VLPFK; keine Evidenz für Regelreihenfolgenrepräsentation im VLPFK, welches gegen VLPFK als generelle Task-Set-Kontrollregion spricht; kein Hinweis auf einen hierarchieabhängigen Gradienten im VLPFK. Die komplementierende methodische Studie präsentiert "The Same Analysis Approach (SAA)", ein Ansatz zur Erkennung und Behebung experimentspezifischer Fehler, besonders solcher, die aus Design–Analyse–Interaktionen entstehen. SAA ist für relevant MVPA, aber auch für anderen Bereichen innerhalb und außerhalb der Neurowissenschaften. Where and how does the brain represent complex rule sets? This thesis presents a series of three empirical studies that decompose representations of complex rule sets to directly address this question. An additional methodological study investigates the employed analysis method and the experimental design. The empirical studies employ multivariate pattern analysis (MVPA) of functional magnetic resonance imaging (fMRI) data from healthy human participants. The methodological study has been inspired by the empirical work. Its impact and application range, however, extend well beyond the empirical studies of this thesis. Questions of the empirical studies (Studies 1-3) include: Where are cues and rules represented, and are these represented independently? Where are compound rules (rules consisting of multiple rules) represented, and are these composed from their single rule representations? Where are rules from different hierarchical levels represented, and is there a hierarchy-dependent functional gradient along ventro-lateral prefrontal cortex (VLPFC)? Where is the order of rule-execution represented, and is it represented as a separate higher-level rule? All empirical studies employ information-based functional mapping ("searchlight" approach) to localise representations of rule set features brain-wide and spatially unbiased. Key findings include: compositional coding of compound rules in VLPFC; no order information in VLPFC, suggesting VLPFC is not a general controller for task set; evidence against the hypothesis of a hierarchy-dependent functional gradient along VLPFC. The methodological study (Study 4) introduces "The Same Analysis Approach (SAA)". SAA allows to detect, avoid, and eliminate confounds and other errors in experimental design and analysis, especially mistakes caused by malicious experiment-specific design-analysis interactions. SAA is relevant for MVPA, but can also be applied in other fields, both within and outside of neuroscience.

Wie navigieren Menschen in unüberschaubaren Umgebungen, wenn es nicht möglich ist, alle Optionen ausführlich zu untersuchen? Die Forschung zum menschlichen Lernen hat in den letzten Jahrzehnten rasche Fortschritte gemacht: Von der Entdeckung des neuronalen Substrats für Vorhersagefehler bis hin zur Verwendung ähnlicher Prinzipien zum Aufbau künstlicher Intelligenz, die in Geschicklichkeitsspielen wie Go die besten menschlichen Spieler schlagen kann. Bisher lag der Forschungsschwerpunkt auf dem Lernen durch wiederholte Interaktionen mit ein und derselben Situation. Dabei ist ungeklärt, wie Menschen sich schnell an neue Situationen anpassen können und aus spärlichen Beispielen lernen können. Wir schlagen vor, dass die Generalisierung eine wesentliche Rolle dabei spielt, wie Men- schen effizient die Welt erforschen und sich in ihr zurechtfinden. Inspiriert von Roger Shepards „law of generalization“ präsentieren wir eine allgemeine Theorie der Generalisierung in räumlichen, konzeptuellen und strukturierten Umgebungen. Wir verwenden ein Funktionslernmodell, um zu beschreiben, wie Menschen begrenzte Erfahrungen auf eine Vielzahl neuer Situationen generalisieren, basierend auf dem einfachen Prinzip, dass ähnliche Aktionen zu ähnlichen Ergebnissen führen. Unser Modell der Generalisierung erzeugt Vorhersagen über die erwartete Belohnung und die damit verbundene Unsicherheit unerforschter Optionen—zwei wichtige Komponenten dafür, wie Menschen die Welt aktiv erkunden. How do people navigate the vastness of real-world environments where it is not feasible to explore all possibilities and the exact same situation is rarely encountered twice? The study of human learning has made rapid progress in the past decades, from discovering the neural substrate of reward prediction errors, to using similar principles to build artificial intelligence capable of beating the best human players in skillful games such as Go. Yet this line of research has primarily focused on learning through repeated interactions with the same stimuli. How are humans able to rapidly adapt to novel situations and learn from such sparse examples? We propose that generalization plays a crucial role in guiding human exploration and learning. Inspired by Roger Shepard’s law of generalization, we present a domain general theory of generalization across spatial, conceptual, and structured environments. We use a function learning model to describe how people generalize limited experiences to a wide set of novel possibilities, based on the simple principle that similar actions produce similar outcomes. Our model of generalization generates predictions about the expected reward and underlying uncertainty of unexplored options, where both are vital components in how people actively explore the world.

From the simple act of picking up a glass of water while talking to someone at a party, to remembering to swing by the bike shop to pick up an inner tube while riding through traffic on our way home from the office, intentions guide and alter our behavior—often while we are busily engaged in other ongoing tasks. Particularly, performing delayed intentions, like stopping at the bike shop on our way home, relies on a set of cognitive processes summarized as prospective memory (PM) that enable us to postpone intended actions until a later point in time (time-based PM) or until specific reminders or PM cues signal the appropriate opportunity to retrieve and perform an intended action (event-based PM). Interestingly, over the past decades a growing number of studies showed that successfully completing an event-based intention does not necessarily lead to its immediate deactivation. Instead, no-longer-relevant PM cues can incur so-called aftereffects that impair task performance and sometimes even trigger erroneous repetitions of the intended action (i.e., commission errors). Although in our everyday lifes we frequently rely on both PM and intention deactivation, still relatively little is known about how our cognitive system actually manages to deactivate completed intentions, under which conditions this may fail, and how well PM and intention deactivation function under extreme conditions, like acute stress. In order to answer these questions, I first conducted a comprehensive review of the published literature on aftereffects of completed intentions. Here, I found that although intentions can incur aftereffects in terms of commission errors and performance costs that most likely result from continued intention retrieval, they generally seem to be deactivated or even inhibited at some point. Most importantly, this deactivation process does not operate like a light switch but dynamically moves along a continuum from complete reactivation to complete deactivation of intentions, and is substantially modulated by factors that also affect retrieval of intentions prior to their completion. Specifically, intention deactivation is most likely to fail when we remain within the same context in which we originally completed the intention and encounter no-longer-relevant PM cues that are extremely salient and were strongly linked to the intended action. Subsequently, in Study 1 I directly tested a dual-mechanisms account of aftereffects of completed intentions. Building on findings of impaired intention deactivation in older adults who often show deficits in cognitive-control abilities, this account posits that aftereffects and commission errors in particular stem from a failure to exert cognitive control when no-longer-relevant PM cues trigger retrieval of an intention. Accordingly, intention deactivation should hinge on the availability of cognitive-control resources at the moment we encounter no-longer-relevant PM cues. In order to test this, I assessed aftereffects of completed intentions in younger and older adults while manipulating transient demands on information processing during encounters of no-longer-relevant PM cues on a trial-by-trial basis. In Experiment 1, nominally more older adults than younger adults made a commission error. Additionally, medium demands on cognitive control substantially reduced aftereffects compared to low and high demands (i.e., u-shaped relation). In Experiment 2, which extended this manipulation but only tested younger adults, however, this control-demand effect did not replicate. Instead, aftereffects occurred regardless of cognitive-control demands. The lack of a consistent control-demand effect on aftereffects across two experiments, suggested that cognitive control either only plays a minor role for the occurrence of aftereffects or that, more likely, intention deactivation hinges on other specific cognitive-control abilities, like response inhibition. In two subsequent studies, I extended this research and tested the effects of acute stress—a potent modulator of cognitive-control functioning—on PM and intention deactivation. Previous studies showed that, under moderate demands, acute stress had no effect on PM-cue detection, intention deactivation or performance costs that presumably arise from monitoring for PM cues. Importantly, however, based on these studies it remained unclear if acute stress affects PM and intention deactivation under high demands, as has been observed, for instance, with working-memory performance. To test such a potential demand-dependence of acute stress effects on PM, I first assessed the effects of psychosocial stress induction with the Trier Social Stress Test on PM and intention deactivation when detecting PM cues and intention deactivation were either low or high demanding (Study 2). Building on this work, I then tested the effects of combined physiological and psychosocial stress induction with the Maastricht Acute Stress Test on PM and the ability to track one’s own performance (i.e., output monitoring), when PM-cue detection was difficult and ongoing tasks additionally posed either low or high demands on working memory (Study 3). Despite successful stress induction (e.g., increased levels of salivary cortisol and impaired subjective mood), both studies showed that PM-cue detection and intention retrieval were not affected by acute stress under any of these conditions. Study 2 revealed a tendency for a higher risk of making commission errors under stress when no-longer-relevant PM cues were salient and difficult to ignore. Study 3 additionally showed that acute stress had no effect on output monitoring. Most importantly, however, across the different PM tasks and stress-induction protocols in these studies, acute stress substantially reduced performance costs from monitoring for PM cues, but did so only when PM-cue detection was difficult. This effect suggested that, depending on task demands, acute stress might shift retrieval processes in PM away from costly monitoring-based retrieval towards a more economic spontaneous retrieval of intended actions. In summary, the present thesis suggests that the processes underlying prospective remembering and intention deactivation are tightly woven together and are only selectively affected by cognitive-control availability and effects of acute stress. With this, it contributed substantially to our understanding of these essential cognitive capacities and their reliability. My research showed that PM is remarkably resilient against effects of acute stress experiences when remembering intended actions is supported by external reminders. Acute stress may actually make monitoring for such reminders more efficient when they are hard to detect. Additionally, it showed that, in most circumstances, we seem to be able to successfully and quickly deactivate intentions once they are completed. It is only under some conditions that intention deactivation may be slow, sporadic or fail, which can lead to continued retrieval of completed intentions. While this seems not to be affected by transient demands on information processing during encounters of no-longer-relevant PM cues, intention deactivation might become difficult for older adults and stressed individuals when no-longer-relevant reminders of intentions easily trigger the associated action and are hard to ignore.

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.

In the context of brain-computer interfacing, it is important to investigate what regions of the brain a classifier focuses on. For one, this will clarify to what extent the classifier relies on brain activity, as opposed to undesirable non-cortical signals. More generally, the practice is informative as it allows conclusions to be drawn about the cortical regions-and thus, cortical functions-that contribute to the effect under investigation. In this study, we start to investigate different methods to visualise the regions of interest of classifiers based on windowed means and on common spatial patterns. Specifically, we take individually reconstructed source spaces and transform the classifier filter weights into relevance weights indicating the relative contribution of each source to the classifier. This is visualised across participants in an average brain. By decomposing the classifier weights into separate sources and localising these in the brain, this method provides a tool to evaluate classifiers and test hypotheses.

Prospektives Gedächtnis beschreibt die Fähigkeit Intentionen zu einem späteren Zeitpunkt als Reaktion auf einen Hinweisreiz auszuführen. Derartige Aufgaben finden sich zahlreich in Alltags- wie auch Arbeitskontexten, waren aber im Gegensatz zum retrospektiven Gedächtnis lange Zeit nicht im Fokus der Forschung. Erst die Arbeit von Harris (1984) und insbesondere der Artikel von Einstein and McDaniel (1990) wurden Ausgangspunkte eines sich stetig vergrößernden Forschungsfeldes. Aufbauend auf dieser Forschung werden im Rahmen dieser Dissertationsschrift fünf Journal-Artikel präsentiert und verknüpft, die das Verständnis zum prospektiven Gedächtnis durch die Betrachtung von möglichen Fehlern erweitern. Die erste Studie beschäftigt sich mit der Frage ob zusätzliche kognitiven Ressourcen benötigt werden um eine Intention zwischen dem Hinweisreiz und ihrer Ausführung aufrecht zu erhalten. Die Folgerungen von Einstein, McDaniel, Williford, Pagan, and Dismukes (2003), die eine derartige Aufrechterhaltung vorschlugen konnten nicht repliziert werden. In der zweiten Studie konnte gezeigt werden, dass Unterbrechungen zwischen Hinweisreiz und Ausführung der Intention insbesondere dann negative Folgen zeigen, wenn sie mit einem Kontextwechsel verbunden sind. In den Studien drei bis fünf stand das irrtümliche Ausführen von beendeten prospektiven Gedächtnisaufgaben im Zentrum der Untersuchung. Hier konnte nicht nur gezeigt werden, dass die bisherige Theorie zur Vorhersage derartiger Fehler, die vor allem auf Unterdrückung der Reaktion beruht (Bugg, Scullin, & Rauvola, 2016), mit den Ergebnissen speziell zu deren Prüfung entworfener Experimente nicht zu vereinbaren ist. Darüber hinaus wurde im Rahmen der Untersuchungen eine Modifikation der Theorie ausgearbeitet, die besser geeignet erscheint sowohl bisherige Ergebnisse als auch die hinzugekommenen Experimente vorherzusagen. Über alle fünf Artikel wird zusätzlich verdeutlicht, dass der Moment in dem der Hinweisreiz präsentiert wird eine noch größere Rolle zu spielen scheint, als durch bisherige Forschung deutlich geworden ist., Prospective memory is the ability to implement intentions at a later point in time in response to a specified cue. Such prospective memory tasks often occur in daily living and workplace situations. However, in contrast to retrospective memory there has been relatively little research on prospective memory. The studies by Harris (1984) and Einstein and MacDaniel (1990) served as a starting point for a now steadily growing area of research. Based on this emerging field of study this dissertation presents and connects and five journal articles, which further explore prospective memory by focusing on its potential errors. The first article addresses the question if additional cognitive resources are needed after a prospective memory cue occurs to keep the intention active until it is implemented. The theory by Einstein, McDaniel, Williford, Pagan and Dismukes (2003), which suggested this active maintenance, could not be replicated. The second article demonstrated that interruptions between cue and the window of opportunity to implement the intention reduce prospective memory performance, especially if the interruption is tied with a change of context. Article three to five were focused on the erroneous implementation of a no longer active prospective memory task, so called commission errors. The suggested mechanism for their occurrence, the dual-mechanism account (Bugg, Scullin, & Rauvola, 2016), was not suited to explain the present results. A modification for the dual-mechanism account was formulated, which can account for prior work, as well as for the present data. The results of all five articles also indicate that the moment of cue retrieval is even more relevant for prospective memory and its errors than previously accounted for.

Sustainable decision making is a key element in the fight against natural disasters, shrinking habitats, famine, and poverty. In western economies, such as the social market economy, all players – i.e., consumers, businesses, and governments – must be responsible for sustainable decision making. Examining consumer choices, this dissertation comprises three empirical studies to analyze decision making in shopping situations. The studies aim to provide new insights into predisposing factors of sustainable consumer decision making. These insights are used to deduce recommendations for policymakers to foster sustainable consumption. Study 1 focuses on the effect of the Big Five personality traits, delay-discounting tendencies, and materialism on the consideration of sustainability in buying decisions. Study 2 builds on Study 1 by adding altruism and general self-efficacy as potential predictors and decision-making abilities as possible moderators. The assessment of considering sustainability in buying decisions (by means of choice-based conjoint tasks) is complemented by measures of attitudes toward sustainability (by means of questionnaires) in Study 2. Since Studies 1 and 2 reveal a considerable influence of materialistic and altruistic tendencies, Study 3 was designed to examine the interplay of these two characteristics in the prediction of considering environmental, social, and economic sustainability in more general buying decisions. Results indicate high potential of unequivocal sustainability information in shopping situations. Further, discounting tendencies and materialism affect the consideration of sustainability in buying decisions negatively, while conscientiousness, openness to experience, and altruism have a positive effect. Decision-making abilities moderate the effect of altruism on attitudes toward sustainability, while general self-efficacy has no effect on the consideration of sustainability in buying decisions or attitudes toward sustainability. It is recommended to increase the availability of unambiguous sustainability information in stores and online shops to enable consumers to make an informed decision. Further, materialistic reinforcements in society (e.g., in media and public communication) should be limited to stop persuading consumers to buy unneeded products. Instead, altruistic tendencies should be strongly reinforced in society. Future studies are advised to examine nudge strategies to promote sustainable buying decisions in consumers with personality structures that do not favor a sustainable lifestyle. Furthermore, the role of situational factors of consumer decision making that have not been investigated should be addressed in future research, such as consumer knowledge and understanding., Nachhaltiges Entscheidungsverhalten ist ein Schlüsselelement im Kampf gegen Naturkatastrophen, schwindende Lebensräume, Hungersnot und Armut. In westlichen Volkswirtschaften, wie der sozialen Marktwirtschaft, müssen alle Akteure – d.h. Konsumenten, Unternehmen und Regierungen – Verantwortung für nachhaltiges Entscheidungsverhalten übernehmen. Durch die Untersuchung von Konsumentscheidungen umfasst diese Dissertation drei empirische Studien, um Entscheidungsverhalten in Kaufsituationen zu analysieren. Die Studien zielen darauf ab, neue Erkenntnisse über prädisponierende Faktoren von nachhaltigen Konsumentscheidungen zu gewinnen. Diese Erkenntnisse werden genutzt, um Empfehlungen für politische Entscheidungsträger abzuleiten, um nachhaltigen Konsum zu fördern. Studie 1 befasst sich mit dem Effekt der Big-Five-Persönlichkeitsfaktoren, Diskontierungstendenzen und Materialismus auf die Berücksichtigung von Nachhaltigkeit in Kaufentscheidungen. Studie 2 baut auf Studie 1 auf, indem Altruismus und allgemeine Selbstwirksamkeitserwartung als potentielle Prädiktoren und Entscheidungsfähigkeiten als mögliche Mediatoren analysiert werden. Die Erhebung der Berücksichtigung von Nachhaltigkeit in Kaufentscheidungen (durch wahlbasierte Conjointaufgaben) wird in Studie 2 durch die Messung von Einstellungen zu Nachhaltigkeit (durch Fragebögen) ergänzt. Da Studie 1 und 2 einen bemerkenswerten Einfluss von materialistischen und altruistischen Tendenzen offenlegen, wurde Studie 3 konzipiert, um das Zusammenspiel dieser beiden Eigenschaften in der Vorhersage der Berücksichtigung ökologischer, sozialer und ökonomischer Nachhaltigkeit in allgemeinen Kaufentscheidungen zu beleuchten. Die Ergebnisse deuten ein hohes Potential unmissverständlicher Nachhaltigkeitsinformationen in Kaufentscheidungen an. Des Weiteren beeinflussen Diskontierungstendenzen und Materialismus die Berücksichtigung von Nachhaltigkeit in Kaufentscheidungen negativ, während Gewissenhaftigkeit, Offenheit für Erfahrungen und Altruismus einen positiven Effekt haben. Entscheidungsfähigkeiten moderieren den Effekt von Altruismus auf Einstellungen zu Nachhaltigkeit, während allgemeine Selbstwirksamkeitserwartung keinen Effekt auf die Berücksichtigung von Nachhaltigkeit in Kaufentscheidungen hat. Es wird empfohlen, die Verfügbarkeit von eindeutigen Nachhaltigkeitsinformationen in Geschäften und Onlineshops zu erhöhen, um Konsumierende zu befähigen, eine informierte Entscheidung zu treffen. Des Weiteren sollten materialistische Verstärkungen in der Gesellschaft (z. B. in Medien und öffentlicher Kommunikation) begrenzt werden, um zu verhindern, dass Konsumierende dazu verleitet werden, unnötige Produkte zu kaufen. Altruistische Tendenzen sollten stattdessen deutlich verstärkt werden. Künftigen Studien wird empfohlen, Nudge-Strategien zu untersuchen, um nachhaltige Kaufentscheidungen in Konsumierenden zu födern, deren Persönlichkeitsstrukturen einen nachhaltigen Lebensstil nicht begünstigen. Außerdem sollte die Rolle situationaler Faktoren von Konsumentscheidungen adressiert werden, die hier nicht untersucht wurden, wie Vorwissen und Verständnis der Konsumierenden.

People who want to achieve a goal with a previously unknown technical system simply try it out and learn through feedback from the system how to use it. This is referred to as interactive Learning. To investigate the usability of such systems, elaborate user studies are carried out. Additionally, changes in the system require new studies. Cognitive models simulate the cognitive processes of users and could be used as a substitute or as a supplement to user testing. However, interactive learning of systems, requires that these cognitive models depict elaborate cognitive processes, such as building and modification of mental models. Such aspects can best be modeled with the ACT-R cognitive architecture. However, there is no generally accepted theory on mental model building and updating. There are different views on how a representation is built-up and changes. Cognitive models which depict mental model building in interactive learning of technical systems are unknown of. This dissertation closes this gap; based on the theory of mental models of Li and Maani (2011), ACT-R mechanism are developed and validated. To investigate interactive learning in technical systems, a smartphone app and a task were developed, with which empirical data was collected. The app is a shopping list app, with a hierarchical-linear structure in which items can be selected. The task of the participants was to repeatedly search for the same items. After two blocks, an update that partially changed the menu structure of the app occurred. Afterwards, the subjects were required search for the same items again. The empirical data showed that participants learned how to use the app quickly and an update interrupted this learning effect. Based on the study, ACT-R modeling mechanisms for building and updating mental model were implemented. To make sure this model, was not too specific to the shopping list app, a new empirical study was conducted with another hierarchical-linear app with a similar look and task. This app is a real-estate app with which subjects should repeatedly enter the same search criteria. After two blocks, the menu structure and position of some entries in the app changed. To test how well the model can describe the empirical data, the model parameters were adjusted to one part of the empirical data of the Real Estate App study. A high match in terms of trends and absolute values was found. The predictive validity of the model was tested by comparing the model data with the other part of the empirical data of the real estate app study and with the data of the shopping-list app study. The model can predict these data very well. To ensure that the developed ACT-R mechanisms for building and updating mental models are generally useful to depict interactive learning, another interactive task had to be found. Here for, the data from an auditory categorization experiment was used. The auditory stimuli are composed of several features, a certain feature combination was the target stimulus. This had to be identified using button-presses and subsequent feedback. In the middle of the experiment, the assignment of features combination and target tones changed. The ACT-R model based on the previously developed model mechanisms was capable to map the empirical data. In summary, it can be stated that ACT-R can simulate the usage of technical systems thus usability questions can be answered. In this work, a model for interactive learning of hierarchical linear apps was created. The model can map learning and relearning. To predict the usability related aspects of other apps with ACT-R models, however, new ACT-R models need to be created. Hereby, the developed mechanism for mental model building and updating should be adapted to adequately address the structure of the specific app. These ACT-R mechanisms for mental model building and updating can describe and predict empirical data from various interactive tasks. Furthermore, the mechanisms can be transferred to other different scenarios. For this, however, a task must be newly modeled. For the assignment of the mechanisms, a task analysis must be carried out, and the new model may also need additional assumptions. Wenn Personen ein Ziel mit einem Ihnen bisher unbekannten technischen System erreichen wollen, dann probieren sie das System einfach aus und lernen durch die Rückmeldung vom Systems den Umgang damit. Man spricht von Interaktivem Lernen. Um die Usability eines solchen Systems zu untersuchen, werden aufwendige Nutzerstudien durchgeführt. Zudem erfordern Änderungen im System neue Studien. Kognitive Modelle simulieren die kognitiven Prozesse von Nutzern und könnten als Ersatz oder auch Ergänzung zu Nutzertests eingesetzt werden. Interaktives Lernen von Systemen, erfordert allerdings, dass diese kognitiven Modelle elaborierte kognitive Prozesse abbilden. Das sind z.B. der Aufbau und Umbau von mentalen Modellen. Solche Aspekte kann man am besten mit der kognitiven Architektur ACT-R modellieren. Allerdings gibt es keine allgemein anerkannte Theorie zu Aufbau und Umbau von mentalen Modellen. Es gibt unterschiedliche Ansichten darüber, wie eine Repräsentation aufgebaut wird und sich verändert. Kognitive Modelle, die den Aufbau eines mentalen Modells beim interaktives Lernen von technischen Systemen abbilden sind nicht bekannt. Diese Dissertation schließt diese Lücke, in dem aufbauend auf der Theorie zum mentalen Modellen von Li und Maani (2011), ACT-R Mechanismen entwickelt und überprüft werden. Um interaktives Lernen bei technischen Systemen zu untersuchen, wurde zunächst eine Smartphone App und eine Aufgabe entwickelt, mit der empirische Daten erhoben wurden. Bei der App handelt es sich um eine Einkaufslisten App, mit einem hierarchisch-linearen Aufbau, bei der Produkte selektiert werden können. Aufgabe der Probanden war es, wiederholt dieselben Produkte zu suchen. Nach zwei Durchgängen gab es ein Update, dass die Menüstruktur der App teilweise veränderte. Im Anschluss sollten die Probanden erneut dieselben Produkte suchen. Die empirischen Daten zeigen, dass Probanden den Umgang mit der App zügig erlernen und dass ein Update den Lerneffekt unterbricht. Basierend auf der Studie wurden ACT-R Modelmechanismen für den Aufbau und die Änderung vom mentalen Modell implementiert. Um sicherzustellen, dass dieses Modell nicht zu spezifisch für die Einkaufslisten App konstruiert ist, wurde eine neue empirische Studie mit einer anderen hierarchisch-linearen App mit einem ähnlichen Aussehen und einer ähnlichen Aufgabe durchgeführt. Bei der App handelt es sich um eine Immobilien App, in der die Probanden wiederholt dieselben Suchkriterien eingeben sollten. Nach zwei Durchläufen veränderte sich für manche Einträge die Menü-Struktur und die Position in der App. Um zu überprüfen, wie gut das Modell empirische Daten abbilden kann, wurden die Modellparameter an einen Teil der empirischen Daten aus der Immobilien-App Studie angepasst. Es zeigte sich eine sehr hohe Übereinstimmung in Bezug auf Trends und auch auf absolute Werte. Die prädiktive Güte des Modells wurde überprüft, indem die Modelldaten mit dem anderen Teil der empirischen Daten aus der Immobilien-App Studie und mit den Daten aus der Einkaufslisten App Studie verglichen wurden. Das Modell kann diese Daten sehr gut vorhersagen. Um sicherzustellen, dass die entwickelten ACT-R Mechanismen zum Aufbau und Umbau von mentalen Modellen generell nützlich sind, um interaktives Lernen abzubilden, musste eine andere interaktive Aufgabe gefunden werden. Dazu wurden die Daten eines auditorischen Kategorisierungsexperiments verwendet. Die auditorischen Stimuli setzten sich aus mehreren Eigenschaften zusammen; eine bestimmte Eigenschaftskombination war der Zielstimulus. Dieser musste mittels Tastendruck und anschließendem Feedback identifiziert werden. In der Mitte des Experiments änderte sich die Zuordnung von Zieltönen. Das auf den zuvor entwickelten Modellmechanismen basierte ACT-R Modell konnte die empirischen Daten gut abbilden. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sich die Benutzung von technischen Systemen mit ACT-R Modellen simulieren lässt und somit Usability Fragen beantwortet werden können. In dieser Arbeit wurde ein Modell zum interaktiven Lernen von hierarchischen linearen Apps erstellt. Das Modell kann Lernen und Umlernen abbilden. Um auch für andere Apps die Benutzbarkeit mit ACT-R Modellen vorauszusagen, sollten allerdings die in dieser Dissertation entwickelten Mechanismen zum Aufbau und Umbau von mentalen Modellen in Bezug auf die Struktur dieser App angepasst werden. Mit den entwickelten ACT-R Mechanismen zum Aufbau und Umbau von mentalen Modellen können empirischen Daten aus verschiedenen interaktiven Tasks beschrieben und vorhergesagt werden. Ferner lassen sich die Mechanismen auf komplett andere Szenarien übertragen. Hierfür, muss allerdings eine Aufgabe neu modelliert werden. Dabei muss für das Zuordnen der Mechanismen eine Aufgabenanalyse durchgeführt werden und das neue Modelle benötigt eventuell noch zusätzlichen Annahmen.

Lernen unterliegt einem kontinuierlichen Wandel. Gegenwärtige wissenschaftliche Diskussionen zeigen, dass Lernkonzepte zunehmend von individuellen Kompetenzzielen geprägt werden. Verschiedene lerntheoretische Ansätze, die sich mit den formalen und informellen Aspekten des Lernens bis hin zur Entgrenzung von Formalität und Informalität auseinandersetzen, rücken in den Fokus. Vor dem Hintergrund der theoretisch-konzeptionellen Auseinandersetzung der unterschiedlichen Lernformen wird die Frage der Anpassung von Lernorten erörtert und explizit der Lernort Maker Space als Ort kollaborativen Lernens in den Fokus gestellt. Exemplarisch wird dies auf das ViNN:Lab, den Maker Space an der Technischen Hochschule Wildau, angewandt und den verschiedenen Lernkontexten im hochschulischen Umfeld die Attribute der Formalität/ Informalität zugeordnet., Learning is subject to continuous change. Current scientific discussions show that learning concepts are increasingly shaped by individual competence goals. Various approaches to learning theory, which deal with the formal and informal aspects of learning up to the demarcation of aspects of formality and informality, are moving into focus. Against the background of the theoretical-conceptual discussion of the different forms of learning, the question of changing settings, structure and role of learning places accordingly, is being discussed and “Maker Spaces” as learning places are suggested. Taking the ViNN: Lab, the Maker Space at the Technical University of Applied Sciences Wildau, as an example, the attributes of formality / informality are assigned to the various learning contexts of higher education environments.

Das Treffen von Entscheidungen stellt in Abhängigkeit von der Situation und der Person unterschiedliche Anforderungen an kognitive Prozesse. Die Situation bedingt, welche Informationen zum Treffen einer Entscheidung zur Verfügung stehen. Die Person bedingt, wie diese Informationen verarbeitet werden. Die vorliegende Dissertation fokussiert Entscheidungssituationen unter objektivem Risiko, bei denen im Vorfeld explizite Informationen über mögliche Konsequenzen einer Entscheidung und deren Wahrscheinlichkeiten vorliegen. Sogenannte Dual-Prozess Theorien postulieren zwei Arten von Informationsverarbeitungsprozessen, die miteinander interagieren: emotionsbasiert-intuitive und analytisch-reflektierende Prozesse (für einen Überblick siehe z.B. Evans & Stanovich, 2013). Derartige Dual-Prozess Annahmen finden sich in verschiedenen Forschungsansätzen wieder, so auch bezüglich Forschung zur Abwertung verzögerter Konsequenzen, Zahlenverarbeitung und Entscheidungsfindung unter objektivem Risiko. Studien zeigen, dass bei objektiven Risikoentscheidungen jene kognitiven Funktionen bedeutsam sind, die der reflektierenden Verarbeitung zugeschrieben werden (Arbeitsgedächtnis, Exekutivfunktionen und Wahrscheinlichkeits-verarbeitung). Mechanismen des Zusammenwirkens dieser mit intuitiven Faktoren wurden jedoch in diesem Kontext bislang kaum empirisch untersucht. Hierfür mangelt es unter anderem an experimentellen Methoden zur Operationalisierung von Fähigkeiten, intuitive und reflektierende Verarbeitungsprozesse beim Treffen von Entscheidungen zu integrieren. Die vorliegende kumulative Dissertation adressiert ebendiese Forschungs-lücken. Dabei werden Dual-Prozess Annahmen über die Verarbeitung zeitlich unterschiedlicher Konsequenzen sowie über die Verarbeitung von Zahlen im Kontext objektiver Risikoentscheidungen betrachtet. Schrift 1 untersucht Entscheidungen, die eine Integration von Informationen über in Konflikt stehende kurzfristige (intuitive Verarbeitung) und langfristige Konsequenzen (reflektierende Verarbeitung) erfordern. Zusätzlich werden Interaktionen zwischen Eigenschaften der Person und der Situation (in Form von Feedback), welche jeweils mit intuitiver bzw. reflektierender Verarbeitung assoziiert werden, bei derartigen Entscheidungen untersucht. Um diese spezifischen Entscheidungssituationen abzubilden, wurde ein neues Instrument entwickelt, mit dem Feedback über kurz- und langfristige Konsequenzen im Rahmen objektiver Risikoentscheidungen systematisch variiert werden kann. Die Ergebnisse zeigen, dass die individuelle Neigung zu reflektierender Verarbeitung nur dann einen positiven Effekt auf die Entscheidungsleistung hat, wenn kein Feedback über langfristige Konsequenzen vorliegt. Schrift 2 und Schrift 3 untersuchen die Beteiligung intuitiver Zahlen-verarbeitungsprozesse (Approximation) beim Treffen objektiver Risikoentscheidungen. Schrift 2 prüft direkte Effekte von Fähigkeiten, ungefähre, approximierte Zahlen (intuitiv) zu verarbeiten und an verschiedenen Stufen des Entscheidungsprozesses adäquat zu integrieren. Zur Operationalisierung entsprechender Fähigkeiten bestand die Notwendigkeit der Entwicklung eines weiteren, neuen Instruments. Unter dessen Verwendung wird aufgezeigt, dass die Fähigkeit, von approximierten Zahlen präzise Risikoevaluationen ableiten zu können, die Entscheidungsleistung unter objektivem Risiko bedeutend mitbedingt, über den Einfluss reflektierender Kompetenzen hinaus. Daran anschließend prüft Schrift 3 Interaktionen zwischen ungefähren (intuitiven) und exakten (reflektierenden) Zahlenverarbeitungskompetenzen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine hohe Approximationspräzision mit Fähigkeiten zur exakten Zahlenverarbeitung (Exekutivfunktionen und Numeracy) interagiert. Die Befunde deuten an, dass intuitive Verarbeitungskompetenzen Defizite in reflektierenden Kompetenzen zum Teil kompensieren können. Insgesamt bieten die Befunde der Schriften des vorliegenden Kumulus neue Erkenntnisse über das Zusammenspiel von intuitiv und reflektierend assoziierten Verarbeitungsprozessen im Rahmen der Entscheidungsfindung unter objektivem Risiko. Die Einordnung der Ergebnisse unter Einbezug multidisziplinärer Dual-Prozess Ansätze ermöglicht eine Konkretisierung und Erweiterung bisheriger Annahmen, wofür die vorliegende Arbeit Vorschläge anbietet. Die beiden neu entwickelten Instrumente stellen zudem wichtige Ansatzpunkte für Folgestudien zur Erforschung spezifischer kognitiver Teil-Prozesse der Entscheidungsfindung dar wie beispielsweise dem Abwägen von Konsequenzen oder dem (intuitiven) Evaluieren von Risiken. Decision making places different demands on cognitive processes, depending on situational and individual factors. Decision situations under objective risk offer information about possible consequences and their probabilities, which enables a priori evaluations of the given options based on objective criteria. Research shows that advantageous decisions in such situations are associated with characteristics that favor reflective information processing (e.g. low impulsivity, high executive control, or ratio processing skills). A variety of theories postulate a dual-process approach with reflective (analytical) and intuitive (emotion-based) processes interacting. This is also assumed for decisions under objective risk. However, interactions between these processes have yet rarely been differentiated regarding the involvement of situational and individual factors in this context. Also, there is a lack of instruments for operationalizing respective individual abilities and manipulating situational factors. This dissertation fills these research gaps. Script 1 investigates decisions that require the integration of conflicting short-term (intuitive processing) and long-term consequences (reflective processing). Therefore, a new decision task was developed, which represents respective situations and allows systematic feedback variations. Using this, interaction effects between processing preference (individual factors) and feedback (situational factor) on these kind of objective risk decisions are analyzed. The results indicate that intuitive processing preferences lead to risky (short-term-oriented) decision making, but only in case feedback on short- but not on long-term consequences was present. Script 2 and script 3 look at the involvement of intuitive number processing (approximation) in decision making under objective risk. Script 2 investigates direct effects of different abilities to integrate approximate numbers in the decision making process. By using a newly developed task, the meaningful effects of approximative risk-evaluation skills are highlighted. Script 3 analyses interactions of exact and approximate number processing on decisions under objective risk. Interactions between executive functions, numeracy, and approximation skills are reported, suggesting compensatory effects of intuitive number skills in case of low reflective skills. Overall, the reported findings provide new insights on the interplay between reflective and intuitive processes with situational and individual factors in decision making under objective risk. The classification of the results by involving multidisciplinary dual-process approaches enables putting previous assumptions into concrete terms.

The study of false memory has had a profound impact on our understanding of how and what we remember, as shown by the misinformation paradigm [Loftus, E. F. (2005). Planting misinformation in the human mind: A 30-year investigation of the malleability of memory. Learning & Memory, 12(4), 361–366. doi:10.1101/lm.94705] Add to Citavi project by DOI. Though misinformation effects have been demonstrated extensively within visual tasks, they have not yet been explored in the realm of non-visual auditory stimuli. Thus, the present study aimed to investigate whether post-event information can create false memories of music listening episodes. In addition, we explored individual difference factors potentially associated with false memory susceptibility in music, including age, suggestibility, personality, and musical training. In two music recognition tasks, participants (N = 151) listened to an initial music track, which unbeknownst to them was missing an instrument. They were then presented with post-event information which either suggested the presence of the missing instrument or did not. The presence of misinformation resulted in significantly poorer performance on the music recognition tasks (d = .43), suggesting the existence of false musical memories. A random forest analysis indicated that none of the individual difference factors assessed were significantly associated with misinformation susceptibility. These findings support previous research on the fallibility of human memory and demonstrate, to some extent, the generality of the misinformation effect to a non-visual auditory domain.

Electroencephalography (EEG) is a popular method to monitor brain activity, but it can be difficult to evaluate EEG-based analysis methods because no ground-truth brain activity is available for comparison. Therefore, in order to test and evaluate such methods, researchers often use simulated EEG data instead of actual EEG recordings, ensuring that it is known beforehand which e ects are present in the data. As such, simulated data can be used, among other things, to assess or compare signal processing and machine learn-ing algorithms, to model EEG variabilities, and to design source reconstruction methods. In this paper, we present SEREEGA, short for Simulating Event-Related EEG Activity. SEREEGA is a MATLAB-based open-source toolbox dedicated to the generation of sim-ulated epochs of EEG data. It is modular and extensible, at initial release supporting ve different publicly available head models and capable of simulating multiple different types of signals mimicking brain activity. This paper presents the architecture and general work ow of this toolbox, as well as a simulated data set demonstrating some of its functions.HighlightsSimulated EEG data has a known ground truth, which can be used to validate methods.We present a general-purpose open-source toolbox to simulate EEG data.It provides a single framework to simulate many different types of EEG recordings.It is modular, extensible, and already includes a number of head models and signals.It supports noise, oscillations, event-related potentials, connectivity, and more.

Passive brain–computer interfaces (passive BCI; pBCI) have been introduced and formally defined almost a decade ago and have gained considerable attention since then. In this chapter, we clarify some points of confusion and provide a perspective on the past, present, and future of the field of passive BCI. This perspective concerns a key aspect with regard to which various pBCI-based systems differ from each other: interactivity. The more interactive a system is, the more responsive it is, the more autonomous, and the better capable of adaptation. Along these lines, we identify and describe four relevant categories of systems with varying levels of interactivity: mental state assessment, open-loop adaptation, closed-loop adaptation, and automated adaptation. We give examples of past and current research for each of these categories. The latter three are collectively introduced as neuroadaptive systems. This perspective and formal categorisation helps to highlight human–computer interaction aspects that are relevant for the design of pBCI-based systems and points to possibilities for future research and development into passive BCI, implicit interaction, and neuroadaptive technology.

The ability of the visual system for object recognition is remarkable. A better understanding of its processing would lead to better computer vision systems and could improve our understanding of the underlying principles which produce intelligence. We propose a computational model of the visual areas V1 and V2, implementing a rich connectivity inspired by the neocortical circuit. We combined the three most important cortical plasticity mechanisms. 1) Hebbian synaptic plasticity to learn the synapse strengths of excitatory and inhibitory neurons, including trace learning to learn invariant representations. 2) Intrinsic plasticity to regulate the neurons responses and stabilize the learning in deeper layers. 3) Structural plasticity to modify the connections and to overcome the bias for the learnings from the initial definitions. Among others, we show that our model neurons learn comparable receptive fields to cortical ones. We verify the invariant object recognition performance of the model. We further show that the developed weight strengths and connection probabilities are related to the response correlations of the neurons. We link the connection probabilities of the inhibitory connections to the underlying plasticity mechanisms and explain why inhibitory connections appear unspecific. The proposed model is more detailed than previous approaches. It can reproduce neuroscientific findings and fulfills the purpose of the visual system, invariant object recognition. Das visuelle System des Menschen hat die herausragende Fähigkeit zur invarianten Objekterkennung. Ein besseres Verständnis seiner Arbeitsweise kann zu besseren Computersystemen für das Bildverstehen führen und könnte darüber hinaus unser Verständnis von den zugrundeliegenden Prinzipien unserer Intelligenz verbessern. Diese Arbeit stellt ein Modell der visuellen Areale V1 und V2 vor, welches eine komplexe, von den Strukturen des Neokortex inspirierte, Verbindungsstruktur integriert. Es kombiniert die drei wichtigsten kortikalen Plastizitäten: 1) Hebbsche synaptische Plastizität, um die Stärke der exzitatorischen und inhibitorischen Synapsen zu lernen, welches auch „trace“-Lernen, zum Lernen invarianter Repräsentationen, umfasst. 2) Intrinsische Plastizität, um das Antwortverhalten der Neuronen zu regulieren und damit das Lernen in tieferen Schichten zu stabilisieren. 3) Strukturelle Plastizität, um die Verbindungen zu modifizieren und damit den Einfluss anfänglicher Festlegungen auf das Lernergebnis zu reduzieren. Neben weiteren Ergebnissen wird gezeigt, dass die Neuronen des Modells vergleichbare rezeptive Felder zu Neuronen des visuellen Kortex erlernen. Ebenso wird die Leistungsfähigkeit des Modells zur invariante Objekterkennung verifiziert. Des Weiteren wird der Zusammenhang von Gewichtsstärke und Verbindungswahrscheinlichkeit zur Korrelation der Aktivitäten der Neuronen aufgezeigt. Die gefundenen Verbindungswahrscheinlichkeiten der inhibitorischen Neuronen werden in Zusammenhang mit der Funktionsweise der inhibitorischen Plastizität gesetzt, womit erklärt wird warum inhibitorische Verbindungen unspezifisch erscheinen. Das vorgestellte Modell ist detaillierter als vorangegangene Arbeiten. Es ermöglicht neurowissenschaftliche Erkenntnisse nachzuvollziehen, wobei es ebenso die Hauptleistung des visuellen Systems erbringt, invariante Objekterkennung. Darüber hinaus ermöglichen sein Detailgrad und seine Selbstorganisationsprinzipien weitere neurowissenschaftliche Erkenntnisse und die Modellierung komplexerer Modelle der Verarbeitung im Gehirn.

In drei Studien wurde untersucht, wie sich unterschiedliche Darbietungsformate (schriftlich, auditiv, audiovisuell (auditiv + Bilder) auf das Verständnis semantisch identischer Inhalte auswirken. Dabei interessierte insbesondere der Entwicklungsverlauf von der ersten Klasse bis zum Erwachsenenalter. Dass sich Bilder förderlich auf die Verständnisleistung auswirken können, gilt als gut untersucht (z.B. Carney & Levin, 2002). Anders als viele bisherige Studien erfassen wir Textverstehen mit impliziten Maßen, die differenziertere Rückschlüsse auf die, gängigen Theorien zufolge, zugrundeliegenden Prozesse zulassen: Textverstehen geht mit der Konstruktion von drei Ebenen mentaler Repräsentationen einher (vgl. Kintsch, 1998). Weiterhin bedeutet erfolgreiches Textverstehen, eine auf lokaler und globaler Ebene kohärente mentale Repräsentation zu konstruieren (z.B. Schnotz & Dutke, 2004). Mit einem Satz-Rekognitionstest (vgl. Schmalhofer & Glavanov, 1986) untersuchten wir, ob sich das Gedächtnis für die Textoberfläche, die Textbasis und das Situationsmodell bei 103 8- und 10-Jährigen zwischen schriftlicher, auditiver und audiovisueller (Studie 1) und bei 106 7-, 9- und 11-Jährigen zwischen auditiver und audiovisueller Darbietung narrativer Texte (Studie 2) unterscheidet. Weiterhin (Studie 3) untersuchten wir mit 155 9- und 11-Jährigen, inwieweit sich die Fähigkeit der Inferenzbildung zur Herstellung lokaler und globaler Kohärenz zwischen schriftlicher, auditiver und audiovisueller Darbietung unterscheidet. Als Indikator dienten die Reaktionszeiten auf Wörter, die mit einem über (global)- oder untergeordneten (lokal) Protagonistenziel assoziiert sind. Insgesamt zeigte sich, dass Schüler bis zu einem Alter von 11 Jahren nicht nur die Textoberfläche besser erinnern, sondern auch besser in der Lage sind ein Situationsmodell zu konstruieren, wenn einem Text Bilder beigefügt sind. Dies zeigte sich sowohl im Vergleich mit auditiver als auch mit schriftlicher Darbietung. Bei Erwachsenen zeigte sich kein Effekt der Darbietungsform. Sowohl 9- als auch 11-Jährigen gelingt außerdem die Herstellung globaler Kohärenz bei audiovisueller Darbietung besser als bei auditiver. Die schriftliche Darbietung zeigte sich im Vergleich zur auditiven sowohl im Hinblick auf lokale als auch auf globale Kohärenz überlegen., In three studies, we investigated, if and how different modes of presentation - written, auditory, audiovisual (auditory combined with pictures) - affect comprehension of semantically identical materials. Children, beginning from the age of 7, and adults were included into the studies. A vast amount of studies have shown that pictures can facilitate text comprehension (e.g. Carney & Levin, 2002). Other than the majority of these previous studies, we assessed text comprehension with methods that we assume to allow more differentiated insights into the cognitive processes that - according to current theories - underlie text comprehension. Text comprehension involves at least three levels of mental representations (see Kintsch, 1998). Moreover, text comprehension means constructing a locally and globally coherent mental representation of the text content. Using a sentence recognition task (see Schmalhofer & Glavanov, 1986), we examined whether the memory of the text surface, the text base, and the situation model differs between written, auditory, and audiovisual text presentation in a sample of 103 8- and 10-year-olds and adults (Study I), and between auditory and audiovisual text presentation in a sample of 106 7-, 9-, and 11-year-olds (Study II). Furthermore, we examined with 155 9- and 11-year-olds, whether the ability to draw inferences to establish local and global coherence differs between written, auditory, and audiovisual text presentation. These inferences were indicated by reaction times to words associated with a protagonist's super- (global) or subordinate (local) goal. Overall, the results of these three studies taken together, indicate that children up to age 11 do not only have better memory of not only the text surface, but also of the situation model when pictures are added to an auditory text. This effect became apparent in comparison with both auditory and written texts. For the adults, in contrast, we did not find an effect of the presentation mode. Furthermore, both 9- and 11-year-olds were better at establishing global coherence at audiovisual compared to auditory text presentation. Written presentation turned out to be superior to auditory presentation in terms of both local and global coherence.

The automotive industry is in the middle of a disruptive change in which a competitive differentiation based on the car as a product itself is not sufficient anymore. Customer centricity is one of the most important management goals in this industrial sector. The consequence is a shift from a product-focused company towards a service provider where the car is just one element to achieve the target of maximum customer satisfaction. Understanding subjective customer perceptions in this complex service environment is the resulting challenge. In order to achieve the highest outcome of a medical treatment perceived by the patients, patient centricity is the core focus of the health care sector since years. The determination of perceived patient satisfaction has been well researched and various measurement approaches exist. This work focuses on the knowledge transfer of perceived satisfaction determination from the health care sector to the automotive industry. A case study has been conducted that illustrates the managerial implications and recommendations for improvement of the established customer satisfaction determination in the automotive industry. Each service process of a car is generating a vast amount of data. This work shows how to make maximum use of this value by answering these two questions: 1. Can dissatisfied customers be classified before the customer service interaction ends based on data that is produced during a service visit? 2. Can the indicators for dissatisfaction be derived from service process data? Based on the knowledge derived in this work, new data-driven service and business models can be developed for the automotive industry to really achieve customer centricity. Die Automobilindustrie befindet sich in einem disruptiven Wandel, in dem die Differenzierung zum Wettbewerb über das Auto als Produkt alleine nicht mehr ausreicht. Den Kunden in den Mittelpunkt zu stellen, ist das wichtigste resultierende Ziel der Service Industrie. Die Konsequenz ist der Wandel von einem produkt-orientierten Unternehmen zu einem service-orientierten Unternehmen, in dem das Produkt Auto ein Instrument ist, um die Kundenzufriedenheit zu maximieren. Die subjektive Wahrnehmung der Kunden korrekt zu erfassen und zu verstehen ist die daraus resultierende Herausforderung vor der die Unternehmen derzeit stehen. Um den maximalen Behandlungserfolg aus Sicht der Patienten im medizinischen Umfeld zu erreichen, bildet der Patientenfokus seit Jahren ein Kernelement des klinischen Sektors. Die Erfassung der subjektiv wahrgenommenen Pateientenzufriedenheit ist in zahlreichen Studien ausgiebig erforscht und durch etablierte Erhebungs-Methoden validiert. Das Ziel dieser Arbeit bildet der Wissenstransfer zur Erfassung der wahrgenommenen Zufriedenheit aus dem klinischen Sektor auf die Automobilindustrie. In einem Praxisbeispiel werden Management-Implikationen und Empfehlungen zur Verbesserung der aktuellen Erfassung der wahrgenommenen Kundenzufriedenheit in der Automobilindustrie erarbeitet. Jede Serviceaktion eines Fahrzeugs generiert massenhaft Daten. Durch die Beantwortung der folgenden zwei Fragen, zeigt diese Arbeit auf, wie der Nutzen aus diesen Daten maximiert werden kann: 1. Können unzufriedene Kunden noch während der Service-Interaktion klassifiziert werden, basierend auf den währenddessen generierten Daten? 2. Können die Indikatoren der Unzufriedenheit aus den Daten der Serviceprozesse abgeleitet werden? Durch die Beantwortung dieser Fragen können auf Basis dieser Arbeit neue datengetriebene Geschäftsmodelle für die Automobilindustrie entwickelt werden, um das Ziel die Kundenzufriedenheit zu maximieren, erreichen zu können.

Fremdschämen or Fremdscham, a negative emotion which arises while observing someone behave inappropriately, comes to fame after the turn of the millennium in german speaking countries. There, they name it literally „other‘s shame“ and it becomes obvious that this emotion happens most commonly while watching TV: reality shows, talent shows and bad comedies. The word even makes it to the dictionaries starting 2009, as its use increases unstoppably in everyday language, starting to get used in more and more situations, seemingly as a synonym of embarrassing or shameful. Still, a look in the emotional research on the subject returns exactly zero results as of 2011, leaving open the question as of what this emotion might be, and what it is not. The present wort aims at explaining not only the phenomenon of Fremdschämen, but also the Emotion behind it - Embarrassment -, at a process level., Bisher blieb die wahrscheinlich universelle Emotion Peinlichkeit unzureichend erforscht. Grundsätzlich beschränkt sich die Forschung zum Thema auf heuristische Erklärungsansätze und die Empirie auf lustige Methoden, diese Emotion zu erzeugen. Die Prozesse hinter der Entstehung der Emotion sind bis dato weitestgehend vernachlässigt worden und haben kaum Berücksichtigung in der Forschung gefunden. Zudem gerieten in den letzten Jahren die meisten existierenden Erklärungsansätze unter Druck, als die ersten Fragen zum Thema Fremdscham bzw. Fremdschämen in einen wissenschaftlichen Rahmen gestellt wurden. Denn die offensichtliche phänomenologische Ähnlichkeit von Peinlichkeit und Fremdschämen kann von keinem der bisherigen Erklärungsansätze widerspruchsfrei durchleuchtet werden. Dies liegt unter anderen Dingen auch darin begründet, dass selbst die Emotion Peinlichkeit kaum auf Prozessebene erforscht wurde. In dieser Arbeit wird daher ein neues Verständnis der Emotion Peinlichkeit angestrebt. Eines, bei dem Fremdscham Berücksichtigung findet und das dieses Phänomen ohne Denkakrobatik befriedigend erklären kann. Ein Prozessmodell für die Entstehung von Peinlichkeit, das ebenso Fremdscham miteinschließt, wird vorgestellt.

Visual attention is an important cognitive concept for the daily life of humans, but still not fully understood. Due to this, it is also rarely utilized in computer vision systems. However, understanding visual attention is challenging as it has many and seemingly-different aspects, both at neuronal and behavioral level. Thus, it is very hard to give a uniform explanation of visual attention that can account for all aspects. To tackle this problem, this thesis has the goal to identify a common set of neuronal mechanisms, which underlie both neuronal and behavioral aspects. The mechanisms are simulated by neuro-computational models, thus, resulting in a single modeling approach to explain a wide range of phenomena at once. In the thesis, the chosen aspects are multiple neurophysiological effects, real-world object localization, and a visual masking paradigm (OSM). In each of the considered fields, the work also advances the current state-of-the-art to better understand this aspect of attention itself. The three chosen aspects highlight that the approach can account for crucial neurophysiological, functional, and behavioral properties, thus the mechanisms might constitute the general neuronal substrate of visual attention in the cortex. As outlook, our work provides for computer vision a deeper understanding and a concrete prototype of attention to incorporate this crucial aspect of human perception in future systems.:1. General introduction 2. The state-of-the-art in modeling visual attention 3. Microcircuit model of attention 4. Object localization with a model of visual attention 5. Object substitution masking 6. General conclusion Visuelle Aufmerksamkeit ist ein wichtiges kognitives Konzept für das tägliche Leben des Menschen. Es ist aber immer noch nicht komplett verstanden, so dass es ein langjähriges Ziel der Neurowissenschaften ist, das Phänomen grundlegend zu durchdringen. Gleichzeitig wird es aufgrund des mangelnden Verständnisses nur selten in maschinellen Sehsystemen in der Informatik eingesetzt. Das Verständnis von visueller Aufmerksamkeit ist jedoch eine komplexe Herausforderung, da Aufmerksamkeit äußerst vielfältige und scheinbar unterschiedliche Aspekte besitzt. Sie verändert multipel sowohl die neuronalen Feuerraten als auch das menschliche Verhalten. Daher ist es sehr schwierig, eine einheitliche Erklärung von visueller Aufmerksamkeit zu finden, welche für alle Aspekte gleichermaßen gilt. Um dieses Problem anzugehen, hat diese Arbeit das Ziel, einen gemeinsamen Satz neuronaler Mechanismen zu identifizieren, welche sowohl den neuronalen als auch den verhaltenstechnischen Aspekten zugrunde liegen. Die Mechanismen werden in neuro-computationalen Modellen simuliert, wodurch ein einzelnes Modellierungsframework entsteht, welches zum ersten Mal viele und verschiedenste Phänomene von visueller Aufmerksamkeit auf einmal erklären kann. Als Aspekte wurden in dieser Dissertation multiple neurophysiologische Effekte, Realwelt Objektlokalisation und ein visuelles Maskierungsparadigma (OSM) gewählt. In jedem dieser betrachteten Felder wird gleichzeitig der State-of-the-Art verbessert, um auch diesen Teilbereich von Aufmerksamkeit selbst besser zu verstehen. Die drei gewählten Gebiete zeigen, dass der Ansatz grundlegende neurophysiologische, funktionale und verhaltensbezogene Eigenschaften von visueller Aufmerksamkeit erklären kann. Da die gefundenen Mechanismen somit ausreichend sind, das Phänomen so umfassend zu erklären, könnten die Mechanismen vielleicht sogar das essentielle neuronale Substrat von visueller Aufmerksamkeit im Cortex darstellen. Für die Informatik stellt die Arbeit damit ein tiefergehendes Verständnis von visueller Aufmerksamkeit dar. Darüber hinaus liefert das Framework mit seinen neuronalen Mechanismen sogar eine Referenzimplementierung um Aufmerksamkeit in zukünftige Systeme integrieren zu können. Aufmerksamkeit könnte laut der vorliegenden Forschung sehr nützlich für diese sein, da es im Gehirn eine Aufgabenspezifische Optimierung des visuellen Systems bereitstellt. Dieser Aspekt menschlicher Wahrnehmung fehlt meist in den aktuellen, starken Computervisionssystemen, so dass eine Integration in aktuelle Systeme deren Leistung sprunghaft erhöhen und eine neue Klasse definieren dürfte.:1. General introduction 2. The state-of-the-art in modeling visual attention 3. Microcircuit model of attention 4. Object localization with a model of visual attention 5. Object substitution masking 6. General conclusion

Die Medizintechnik Tiefe-Hirnstimulation ist nicht nur als naturwissenschaftlich-technisches Produkt zu sehen, sondern vor allem auch als kultur-technische Leistung mit historischen Wurzeln. Dieserart Schnittstellenhandlungen nehmen einen festen Platz in der Medizingeschichte ein und sind nicht losgelöst von dieser zu bestimmen. Ein- und zugreifende Praktiken wie Trepanationen und Schädelkulte sind vielfältig verankert und offenbaren einen menschheitsalten Wunsch nach Einflussnahme und Bemächtigung. Hierüber lässt sich der Mensch als verknüpf-, einstell- und gestaltbare Entität im Rahmen 'eutoper' Welt- und Technikbilder sowie deterministischer Menschenbilder darstellen. Mit der Integration aktiver, technischer Elemente in den menschlichen Körper verschieben wir die Grenzverläufe zwischen biologischen und artifiziellen Entitäten. Sowohl die Hardware-Software-Relationen als auch die Körper-Geist-Relationen unterliegen dabei Verknüpfungs- und Gestaltungsprozessen. Aus der Interaktion zwischen menschlichen und nicht-menschlichen Handlungsteilnehmern resultieren neuartige Wechselbeziehungen, welche unter Zuhilfenahme der Embodiment- und Embedded-Theorie nachgezeichnet werden. Den schwerwiegenden Aus- und Nebenwirkungen dieser Interkation wird mit einem empirischen Fallbeispiel nahegekommen. Dass diese Entwicklung hin zu einer konfigurierenden Gestaltungskultur risikobehaftet ist, wird unter Zuhilfenahme des Terminus 'Experimentalsystem' dargelegt. Dabei ist festzuhalten, dass die Tiefe-Hirnstimulation nicht trotz sondern wegen experimenteller Faktoren erfolgreich und faszinierend ist. Neurostimulationen in erster Linie als Konzept zu begreifen bedeutet, den Fokus auf kulturelle Anschichten und Handlungen zu lenken. In welchem Ausmaß wir zu ein- und zugreifenden Gestaltungen unserer Selbst bereit sind, hängt in letzter Konsequenz an unserem menschlichen Selbstverständnis. Medical technology deep brain stimulation is not only a scientific and technical product, but also a cultural and technical achievement with historical roots. This kind of interface actions occupy a firm place in medical history and cannot be determined separately from it. Interfering practices such as trepanations and cults of the skull are rooted in many different ways and reveal an ancient human desire for influence and empowerment. In this way, man can be represented as a connectable, adjustable and configurable entity within the framework of 'eutoper' world and technology images as well as deterministic human images. By integrating active technical elements into the human body, we are shifting the boundaries between biological and artificial entities. Both the hardware-software-relations as well as the body-spirit-relations are subject to connection and design processes. The interaction between human and non-human action participants results in novel interrelationships, which are traced with the aid of the Embodiment and Embedded Theory. The serious side effects of this interaction are approached with an empirical case study. The fact that this development towards a configuring design culture entails risk is explained with the help of the term 'experimental system'. It should be noted that deep brain stimulation is successful and fascinating not despite but because of experimental factors. Understanding neurostimulation primarily as a concept means focusing on cultural strata and actions. The extent to which we are prepared to embrace and intervene in shaping ourselves depends ultimately on our human self-conception.

The use of online-communication applications including messengers (e.g. WhatsApp) or social networking services (e.g. Facebook) on the smartphone has turned into daily practice for billions of people, for example during waiting times. An increasing number of individuals show diminished control over their usage of these applications despite negative consequences in everyday life. This can be referred to as Internet-communication disorder (ICD). The current study investigated the effect of boredom proneness on symptoms of an ICD. It further examined the mediating role of cognitive and affective mechanisms, namely expectancies to avoid negative feelings online and cue-induced craving. The results of a structural equation model (N = 148) illustrate that boredom proneness is a risk factor for the development and maintenance of an ICD as it had a significant direct effect on ICD symptoms. Furthermore, boredom proneness predicted avoidance expectancies as well as cue-induced craving. Both in turn enhanced the risk of developing ICD tendencies. Moreover, both variables mediated the effect of boredom proneness on ICD and interacted among each other. In summary, the results demonstrate that people who have a higher susceptibility to experience boredom show higher expectancies to avoid negative emotions online, which promotes higher craving reactions when being confronted with specific cues (e.g. an incoming message), and could result in ICD tendencies. OA gold - CA Brand

The repeated recording illusion refers to the phenomenon in which listeners believe to hear different musical stimuli while they are in fact identical. The present paper aims to construct an experimental paradigm to enable the systematic measurement of this phenomenon, investigating potentially related extrinsic and individual difference factors. Participants were told to listen to ‘‘different’’ musical performances of an original piece when in fact they were exposed to the same repeated recording. Each time, the recording was accompanied by a text suggesting a low, medium, or high prestige of the performer. Most participants (75%) believed that they had heard different musical performances. Participants with high levels of neuroticism and openness were significantly more likely to fall for the illusion. While the explicit information presented with the music influenced participants’ ratings significantly, the effect of repeated exposure was only significant in the more familiar music condition. These results suggest that like many other human judgments, evaluations of music also rely on cognitive biases and heuristics that do not depend on the stimuli themselves. The repeated recording illusion can constitute a useful paradigm for investigating nonmusical factors because it allows for the study of their effects while the music remains the same.

Recent research indicates that external manipulations, such as stress or mood induction, can affect decision-making abilities. In the current study, we investigated whether the exposure to an unsolvable task affected subsequent performance on the Iowa Gambling Task. Participants were randomly assigned to a condition in which they were exposed to unsolvable anagrams (n = 20), or a condition in which they worked on solvable anagrams (n = 22). Afterwards, all participants played the Iowa Gambling Task, a prominent task that measures decision making under uncertain conditions with no explicit rules for gains and losses. In this task, it is essential to process feedback from previous decisions. The results demonstrated that participants who worked on unsolvable anagrams made more disadvantageous decisions on the Iowa Gambling Task than the other participants. In addition, a significant gender effect was observed: Males who worked on unsolvable anagrams made a more disadvantageous decisions than the other male participants. Females who worked on unsolvable anagrams also made more disadvantageous decision than the other female participants, but differences were small and not significant. We conclude that the exposure to unsolvable anagrams induced the experience of uncontrollability which can elicit stress and learned helplessness. Stress and learned helplessness might have reduced the ability to learn from the given feedback, particularly in male participants. We assume that in real life, uncontrollable challenges that last longer than a single experimental manipulation can affect decision making severely, at least in males. OA gold

The current dissertation addresses the analysis of technology-enhanced learning processes by using Process Mining techniques. For this purpose, students’ coded think-aloud data served as the measurement of the learning process, in order to assess the potential of this analysis method for evaluating the impact of instructional support. The increasing use of digital media in higher education and further educational sectors enables new potentials. However, it also poses new challenges to students, especially regarding the self-regulation of their learning process. To help students with optimally making progress towards their learning goals, instructional support is provided during learning. Besides the use of questionnaires and tests for the assessment of learning, researchers make use increasingly of process data to evaluate the effects of provided support. The analysis of observed behavioral traces while learning (e.g., log files, eye movements, verbal reports) allows detailed insights into the student’s activities as well as the impact of interventions on the learning process. However, new analytical challenges emerge, especially when going beyond the analysis of pure frequencies of observed events. For example, the question how to deal with temporal dynamics and sequences of learning activities arises. Against this background, the current dissertation concentrates on the application of Process Mining techniques for the detailed analysis of learning processes. In particular, the focus is on the additional value of this approach in comparison to a frequency-based analysis, and therefore on the potential of Process Mining for the evaluation of instructional support. An extensive laboratory study with 70 university students, which was conducted to investigate the impact of a support measure, served as the basis for pursuing the research agenda of this dissertation. Metacognitive prompts supported students in the experimental group (n = 35) during a 40-minute hypermedia learning session; whereas the control group (n = 35) received no support. Approximately three weeks later, all students participated in another learning session; however, this time all students learned without any help. The participants were instructed to verbalize their learning activities concurrently while learning. In the three analyses of this dissertation, the coded think aloud data were examined in detail by using frequency-based methods as well as Process Mining techniques. The first analysis addressed the comparison of the learning activities between the experimental and control groups during the first learning session. This study concentrated on the research questions whether metacognitive prompting increases the number of metacognitive learning activities, whether a higher number of these learning activities corresponds with learning outcome (mediation), and which differences regarding the sequential structure of learning activities can be revealed. The second analysis investigated the impact of the individual prompts as well as the conditions of their effectiveness on the micro level. In addition to Process Mining, we used a data mining approach to compare the findings of both analysis methods. More specifically, we classified the prompts by their effectiveness, and we examined the learning activities preceding and following the presentation of instructional support. Finally, the third analysis considered the long-term effects of metacognitive prompting on the learning process during another learning session without support. It was the key objective of this study to examine which fostered learning activities and process patterns remained stable during the second learning session. Overall, all three analyses indicated the additional value of Process Mining in comparison to a frequency-based analysis. Especially when conceptualizing the learning process as a dynamic sequence of multiple activities, Process Mining allows identifying regulatory loops and crucial routing points of the process. These findings might contribute to optimizing intervention strategies. However, before drawing conclusions for the design of instructional support based on the revealed process patterns, additional analyses need to investigate the generalizability of results. Moreover, the application of Process Mining remains challenging because guidelines for analytical decisions and parameter settings in technology-enhanced learning context are currently missing. Therefore, future studies need to examine further the potential of Process Mining as well as related analysis methods to provide researchers with concrete recommendations for use. Nevertheless, the application of Process Mining techniques can already contribute to advance the understanding of the impact of instructional support through the use of fine-grained process data., Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Analyse technologieunterstützter Lernprozesse unter Verwendung von Process Mining Methoden. Dabei werden kodierte Protokolle des lauten Denkens als Prozessmaß genutzt, um eine Bewertung des Potentials dieses Analyseansatzes für die Evaluation der Effekte instruktionaler Hilfe vornehmen zu können. Die zunehmende Verbreitung digitaler Medien in der Hochschulbildung und weiteren Ausbildungssektoren schafft neue Potentiale, allerdings auch neue Anforderungen an den Lerner, insbesondere an die Regulation seines Lernprozesses. Um ihn dabei zu unterstützen seinen Lernfortschritt optimal zu gestalten, wird ihm während des Lernens instruktionale Hilfe angeboten. Neben der Evaluation mittels Fragebögen und Testverfahren wird die Wirksamkeit der angebotenen Unterstützung zunehmend durch Prozessdaten bewertet. Die Analyse von beobachteten Verhaltensspuren während des Lernens (z.B. Logfiles, Blickbewegungen, Verbalprotokolle) ermöglicht einen detaillierten Einblick in die Lernhandlungen und die Folgen von Unterstützungsmaßnahmen. Allerdings stellen sich auch eine Reihe von neuen analytischen Herausforderungen, wie der Umgang mit zeitlichen Dynamiken und Sequenzen von Lernhandlungen, insbesondere wenn man über Häufigkeitsanalysen der beobachteten Ereignisse hinausgehen möchte. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Anwendung von Process Mining Methoden zur detaillierten Betrachtung von Lernprozessen. Insbesondere der Mehrwert dieses Ansatzes gegenüber einer reinen Häufigkeitsanalyse und somit die Potentiale von Process Mining für die Evaluation von Fördermaßen sollen herausgestellt werden. Als Grundlage für die Bearbeitung der Fragestellung diente eine umfangreiche Laborstudie mit 70 Universitätsstudierenden, die durchgeführt wurde um die Effekte einer instruktionalen Fördermaßnahme zu prüfen. Die Probanden der Experimentalgruppe (n = 35) erhielten in einer 40-minütigen Hypermedia-Lernsitzung eine Förderung durch metakognitive Prompts, während die Kontrollgruppe (n = 35) ohne Hilfe lernte. In einer weiteren Lernsitzung drei Wochen später bearbeiteten alle Teilnehmer eine weitere Lerneinheit, diesmal ohne Unterstützung für alle Probanden. Während des Lernens wurden alle Teilnehmer instruiert, ihre Lernhandlungen kontinuierlich zu verbalisieren. Die kodierten Verbalprotokolle wurden in den drei Analysen dieser Dissertation detailliert mit Häufigkeits- und Process Mining Analysen untersucht. Die erste Analyse konzentrierte sich auf den Vergleich der Lernhandlungen der Experimental- und Kontrollgruppe während der ersten Sitzung. Es wurde den Fragen nachgegangen, ob metakognitive Prompts die Lerner dazu anregen mehr metakognitive Lernhandlungen auszuführen, ob eine höhere Anzahl dieser Lernhandlungen mit dem Lernerfolg zusammenhängt (Mediation) und welche Unterschiede sich in den Abfolgen der Lernhandlungen finden lassen. In der zweiten Analyse wurden die Effekte der einzelnen Prompts sowie die Bedingungen für ihre Wirksamkeit auf einer sehr detaillierten Ebene betrachtet. Zusätzlich zu Process Mining wurde auch eine Data Mining Methode eingesetzt, um deren Befunde zu vergleichen. Im Detail fanden eine Klassifikation der Prompts anhand ihrer Effektivität und eine Untersuchung der kodierten Lernaktivitäten vor und nach der Präsentation instruktionaler Hilfe statt. Schließlich untersuchte die dritte Analyse die langfristigen Effekte metakognitiver Prompts auf den Lernprozess in einer weiteren Lernsitzung ohne Unterstützung. Hier stand die Frage im Mittelpunkt, welche geförderten Lernaktivitäten und Prozessmuster während der zweiten Lernsitzung stabil blieben. Insgesamt belegen die Ergebnisse aller drei durchgeführten Analysen den Mehrwert von Process Mining im Vergleich zu reinen häufigkeitsbasierten Analysemethoden. Insbesondere unter Betrachtung des Lernprozesses als dynamische Abfolge von mehreren Lernhandlungen, ermöglicht Process Mining die Identifikation von Regulationsschleifen und zentralen Verzweigungen des Prozesses. Diese Befunde könnten zur Optimierung von Interventionen verwendet werden. Bevor aus den aufgedeckten Prozessmustern Schlussfolgerungen für die Gestaltung instruktionaler Hilfe gezogen werden können, müssen allerdings weitere Analysen erst noch die Generalisierbarkeit der Befunde belegen. Darüber hinaus bleibt die Anwendung von Process Mining herausfordernd, da derzeit keine Richtlinien für analytische Entscheidungen und Parametereinstellungen für technologieunterstützte Lernkontexte vorhanden sind. Darum müssen in Zukunft weitere Studien das Potential von Process Mining und verwandten Analysemethoden betrachten, um Forschern konkrete Anwendungsempfehlungen zur Verfügung stellen zu können. Generell kann Process Mining aber bereits jetzt dazu beitragen, das Verständnis der Auswirkungen instruktionaler Hilfe auf der Prozessebene voran zu treiben.

This paper describes the concept of applying automatic music recommendation to the audio branding domain. We describe our approach of developing a prediction model for the perceived expressive content of music which is based on a large-scale listening experiment. We present an orthogonal 4-factor model for measuring musical expression as outcome variable, whereas audio- and music features as well as lyric-based features are introduced as prediction variables in the model. Furthermore, we describe Random Forest Regression as a concept for feature selection required to develop a Multi-Level Regression Model, which is taking individual listener parameters into account. Finally, we present first results from a preliminary stepwise regression model for perceived musical expression.

The aim of the present study was to examine whether fostering positive activating affect during multimedia learning enhances learning outcome. University students were randomly assigned to either a multimedia learning environment designed to induce positive activating affect through the use of “warm” colours and rounded shapes (n=61) or an affectively neutral environment that used achromatic colours and sharp edges (n=50). Participants learned about the topic of functional neuroanatomy for 20 minutes and had to answer several questions for comprehension and transfer afterwards. Affective states as well as achievement goal orientations were investigated before and after the learning phase using questionnaires. The results show that participants in the affectively positive environment were superior in comprehension as well as transfer when initial affect was strong. Preexperimental positive affect was therefore a predictor of comprehension and a moderator for transfer. Goal orientations did not influence these effects. The findings support the idea that positive affect, induced through the design of the particular multimedia learning environment, can facilitate performance if initial affective states are taken into account.

Produktionsprozesse in der chemischen Industrie werden von Operateuren in Leitwarten überwacht und gesteuert. Den Produktionsprozessen liegen komplexe dynamische Modelle zugrunde. Die Zielstellung der Operateure besteht darin, die Prozesse hinsichtlich verschiedener, sich teilweise widersprechender Ziele wie Wirtschaftlichkeits- und Qualitätsanforderungen zu steuern. Hierbei stehen oftmals über mehrere Einflussgrößen lediglich stochastische Informationen zur Verfügung, wodurch die Entscheidungsfindung zusätzlich erschwert wird. Zahlreiche Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass die mentale Verarbeitung von Wahrscheinlichkeitsinformationen Menschen vor erhebliche Schwierigkeiten stellt. Um einen Teil dieser Schwierigkeiten zu überwinden, wird deshalb die Einführung eines Schlüsselindikators vorgeschlagen, der die Entscheidungsfindung bei Vorliegen von Unsicherheiten erleichtern soll. Die Wirkung dieses Schlüsselindikators wird in dieser Arbeit in einer Vor- und einer Hauptstudie mit einer eigens entwickelten Versuchsumgebung untersucht. Die Vorstudie liefert hierbei erste Hinweise zur Wirkung des Schlüsselindikators und identifiziert erforderliche Anpassungen des Versuchsdesigns. In der Hauptstudie wird die Fragestellung insofern vertieft, als dass auch der Einfluss von Schwierigkeitsgrad und Aufgabenstellung auf die Wirkung des Schlüsselindikators sowie der Einfluss des Schlüsselindikators auf die Interaktion mit der entwickelten Versuchsumgebung evaluiert wird. Die Untersuchungen zeigen, dass die Eignung des Schlüsselindikators von einer Reihe von Randbedingungen abhängig ist und im Falle einer Anwendung in der Praxis eine sorgfältige Schulung der Operateure erfordert. Darüber hinaus hat die Studie ergeben, dass die Steuerung der Versuchsumgebung durch die Bereitstellung des Schlüsselindikators beeinflusst wird. Um den entwickelten Schlüsselindikator in der Praxis einsetzen zu können, ist es erforderlich, dass eine Wahrscheinlichkeitsfunktion ausgewertet wird. Die explizite Berechnung dieser Wahrscheinlichkeitsfunktion wird einer eingehenden Analyse unterzogen. Auf Basis dieser Analyse werden zahlreiche algorithmische Verbesserungsmöglichkeiten entwickelt: Die Berechnung der zweiten Ableitung der Wahrscheinlichkeitsfunktion, die Ausnutzung von bisherigen Rechenergebnissen zur Startwertbestimmung, ein alternatives Nullstellenverfahren sowie die nebenläufige Auswertung wesentlicher Berechnungsschritte. Diese Verbesserungen werden in einem Software-Framework implementiert und die Wirksamkeit wird in drei Fallstudien untersucht. Die Fallstudien ergeben eine erhebliche Reduzierung des erforderlichen Rechenaufwands durch Nutzung der Startwertverfahren und des Verfahrens zur Nullstellenbestimmung. Durch die nebenläufige Berechnung kann auf modernen Rechnerarchitekturen mit parallel geschalteten Recheneinheiten eine starke Reduktion der erforderlichen Rechenzeit erreicht werden. Die Bereitstellung der zweiten Ableitungen der Wahrscheinlichkeitsfunktion führt entgegen der Erwartung zu einer Erhöhung des Rechenaufwandes. Die hierzu durchgeführte Ursachenanalyse identifiziert einen prinzipiellen Fehler in der approximierten expliziten Berechnung der Ableitungen von Wahrscheinlichkeitsfunktionen, der in der vorliegenden Literatur nicht dokumentiert ist. Das Software-Framework zur Auswertung von Wahrscheinlichkeitsfunktionen mit den implementierten algorithmischen Verbesserungen sowie die entwickelte Versuchsumgebung stehen für eine weitere Nutzung in Forschung und Praxis als freie Software zur Verfügung. Production processes in chemical plants are monitored and controlled by operators in control rooms. The production processes underlie complex dynamic models. The objective of the operators is to control the processes within areas of conflicting objectives, e.g. regarding economical aims and product quality. Within the process monitoring and control, the operator has often only access to stochastic informations about several properties. Several studies have shown, that mental processing of probability informations presents a substantial challenge. To overcome these difficulties and support the decision making process under uncertainties, a key performance indicator is introduced. The impact of this key performance indicator is examined in a pilot and a main study with a specifically developed testing environment. The pilot study gives first indications about the impact of the key performance indicator and identifies necessary adjustments. Thus, the main study also focuses on the influence of task difficulty as well as specific task properties on the indicator’s effect in terms of user performance. Furthermore the effect of the indicator on user interaction with the test environment is analyzed. The study shows, that the suitability of the key performance indicator depends on several conditions and potentially requires thorough training of operators. Furthermore the study shows, that the interaction with the test environment is significantly influenced by the key performance indicator. To apply the developed key performance indicator in real plants, the calculation of a probability function is required. The explicit calculation of this probability function is analized in detail. Based on this analysis several algorithmic improvements are developed, such as the calculation of the second derivative of the probability function, the recycling of recent results for starting values, an alternative root finding method and the concurrent evaluation of essential calculation steps. These algorithmic improvements are implemented in a software framework and evaluated in three case studies. These give evidence of a significant reduction in calculation effort by recycling recent results and using the alternative root finding method. Furthermore, the concurrent calculation helps to reduce the calculation time on modern computers with multiple central processing units to a fraction of the former time span. The provision of the second derivatives of the probability function increases the calculation time contrary to the expectation. The analysis of causes identifies a fundamental error within the approximated explicit calculation of the derivatives of the probability function, which was not documented in the present literature. The software framework for the evaluation of probability functions and the developed testing environment are available as free software for further use in science and practice.

Generating information, compared to reading, improves learning and enhances long-term retention of the learned content. This so-called generation effect has been demonstrated repeatedly for recall and recognition of single words. However, before adopting generating as a learning strategy in educational contexts, conditions moderating the effect need to be identified. This study investigated the impact of positive and negative mood states on the generation effect with short expository texts. According to the dual-force framework (Fiedler, Nickel, Asbeck, & Pagel, 2003), positive mood should facilitate generation by enhancing creative knowledge-based top-down processing (assimilation). Negative mood, however, should facilitate learning in the read-condition by enhancing critical stimulus-driven bottom-up processing (accommodation). In contrast to our expectations, we found no general generation effect but an overall learning advantage of read compared to generated texts. However, a significant interaction of learning condition and mood indicates that learners in a better mood recall generated texts better than learners in a more negative mood, whereas no mood effect was found when the texts were read. The results of the present study partially support the predictions of the dual-force framework and are discussed in the context of recent theoretical approaches to the generation effect.

The effectiveness of today’s human–machine interaction is limited by a communication bottleneck as operators are required to translate high-level concepts into a machine-mandated sequence of instructions. In contrast, we demonstrate effective, goal-oriented control of a computer system without any form of explicit communication from the human operator. Instead, the system generated the necessary input itself, based on real-time analysis of brain activity. Specific brain responses were evoked by violating the operators’ expectations to varying degrees. The evoked brain activity demonstrated detectable differences reflecting congruency with or deviations from the operators’ expectations. Real-time analysis of this activity was used to build a user model of those expectations, thus representing the optimal (expected) state as perceived by the operator. Based on this model, which was continuously updated, the computer automatically adapted itself to the expectations of its operator. Further analyses showed this evoked activity to originate from the medial prefrontal cortex and to exhibit a linear correspondence to the degree of expectation violation. These findings extend our understanding of human predictive coding and provide evidence that the information used to generate the user model is task-specific and reflects goal congruency. This paper demonstrates a form of interaction without any explicit input by the operator, enabling computer systems to become neuroadaptive, that is, to automatically adapt to specific aspects of their operator’s mindset. Neuroadaptive technology significantly widens the communication bottleneck and has the potential to fundamentally change the way we interact with technology.

Verkehrsschilder gelten als das gängigste Mittel zur Regulation des Straßenverkehrs und der Kommunikation zu den Straßennutzer*innen. Die Fähigkeit eines Fahrers bzw. einer Fahrerin, ein Verkehrsschild zu verstehen, ist deshalb essentiell für die Verkehrssicherheit. Zahlreiche Studien zeigen allerdings, dass mit einem durchschnittlichen Verständnis zwischen 50 und 70% der Verkehrsschilder z.T. große Verständnisschwierigkeiten bei den Fahrer*innen vorliegen. Die Verwendung von Piktogrammen stellt eine Möglichkeit dar, um vereinfachte, auf das Wesentliche reduzierte standardisierte Informationen zu übermitteln. In Folge der Zunahme des Verkehrsvolumens über die letzten Dekaden haben viele Länder solche symbolischen Schilder eingeführt, um internationale Reisen dort zu erleichtern, wo Sprachdifferenzen Barrieren darstellen könnten. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich deshalb mit der Verbesserung von Beschilderungen im Straßenverkehr für in- und ausländische Fahrer*innen in Bezug auf Verständlichkeit, Korrektheit von Entscheidungen und Reaktionszeiten. Derzeit gibt es eine Fülle an Forschung zu Symbolen auf Warn- und Gebotsschildern, allerdings nicht auf Wegweisern. Ziel dieser Studie war es, einen Forschungsbeitrag zur Nutzung von Piktogrammen im Straßenverkehr und zur Verkehrssicherheit zu leisten. Dazu wurde in einem Reaktionszeitexperiment zum einen die gerichtete Hypothese untersucht, dass Piktogramme schneller und sicherer erkannt werden als verbale Zielangaben. Diese Hypothese konnte nicht bestätigt werden, stattdessen wurde ein gegenteiliger Effekt gefunden. Zum anderen wurde die gerichtete Hypothese untersucht, dass deutsche Muttersprachler*innen sowohl bei symbolischen als auch bei verbalen Zielangaben insgesamt schnellere Reaktionszeiten und mehr korrekte Antworten zeigen; dies konnte bestätigt werden. Unter Einbezug der Kovariaten Alter, Geschlecht und Fahrerfahrung zeigten sich besonders ein signifikanter Effekt des Alters und des Schildes, das die Versuchspersonen präsentiert bekamen; der zuvor noch gefundene Haupteffekt der Art der Zielangabe (symbolisch/ verbal) war dann nicht mehr signifikant. Mögliche Gründe werden abschließend diskutiert.:Danksagung Zusammenfassung 1. Hinführung und Ziele 2. Theorie 2.1 Überblick über bisherige Literatur 2.2 Überlegungen zum Studiendesign 3. Hypothesen 3.1 Reaktionszeitunterschiede zwischen symbolischen und verbalen Zielangaben 3.2 Reaktionszeitunterschiede zwischen deutschen Muttersprachler*innen und Nicht-Muttersprachler*innen 4. Methoden 4.1 Stichprobe 4.2 Ablauf und Materialien 4.3 Design 4.4 Statistische Analyse 5. Ergebnisse 5.1 Deskriptive Analyse der abhängigen Variablen 5.2 Überprüfung auf Normalverteilung 5.3 Deskriptive Analyse der Daten der Nachbefragung 5.4 Überprüfung der Hypothesen 6. Diskussion 6.1 Vergleich verbaler und symbolisches Zielangaben 6.2 Vergleich deutscher und nicht-deutscher Muttersprachler*innen 6.3 Weitere Ergebnisse und Überlegungen 7. Literaturverzeichnis Anhang Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Road signs can be regarded as the most common means of traffic regulation and communication to road users. The driver’s ability to understand a road sign therefore is essential for traffic safety. However, a large body of research shows that – with a mean comprehension value that varies between 50 and 70% - drivers have difficulties in understanding the meaning of traffic signs. The use of pictorials represents one way of conveying simplified, standardized pieces of information. With the increase in traffic volumes over the last decades, a lot of countries have introduced such symbolic signs to facilitate international travelling where language differences constitute linguistic barriers. Currently, a variety of studies on symbolic warning and mandatory signs, but not on directory signs exists. The present study subsequently deals with the improvement of directory signs in road traffic for national and international drivers regarding comprehensibility, correctness of decisions and reaction times. The aim of this study is to contribute to existing research on the topic of use of pictorials in road traffic and on traffic safety. A reaction time experiment was developed and carried out with 101 participants aged 18 to 87. 63 of the test persons had acquired German as mother language; for 38 of the participants, German was not the native tongue. Each participant was presented with 32 German directory signs that had specially been developed for the experiment. Participants had to indicate the direction they would use to reach a certain predetermined target location that could either be represented verbally or as a symbol. Two hypotheses were tested: the first hypothesis stated that pictorials should be detected faster and more accurately than verbal targets. This could not be confirmed; instead, we found the opposite pattern. The second hypothesis assumed that German native speakers would show faster reaction times and a greater number of correct answers for symbolic as well as for verbal targets compared to non-native German speakers; this hypothesis could be confirmed. Including the covariates age, sex and driving experience, a very significant effect of age as well as of the specific sign that the subjects were presented with could be shown; the previously found main effect of target type (verbal/pictorial) was not significant, anymore. Finally, the present study discusses possible reasons and influencing factors for the observed effects like arrangement and number of targets on a sign as well as the word length of the used targets.:Danksagung Zusammenfassung 1. Hinführung und Ziele 2. Theorie 2.1 Überblick über bisherige Literatur 2.2 Überlegungen zum Studiendesign 3. Hypothesen 3.1 Reaktionszeitunterschiede zwischen symbolischen und verbalen Zielangaben 3.2 Reaktionszeitunterschiede zwischen deutschen Muttersprachler*innen und Nicht-Muttersprachler*innen 4. Methoden 4.1 Stichprobe 4.2 Ablauf und Materialien 4.3 Design 4.4 Statistische Analyse 5. Ergebnisse 5.1 Deskriptive Analyse der abhängigen Variablen 5.2 Überprüfung auf Normalverteilung 5.3 Deskriptive Analyse der Daten der Nachbefragung 5.4 Überprüfung der Hypothesen 6. Diskussion 6.1 Vergleich verbaler und symbolisches Zielangaben 6.2 Vergleich deutscher und nicht-deutscher Muttersprachler*innen 6.3 Weitere Ergebnisse und Überlegungen 7. Literaturverzeichnis Anhang Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis

Das Verständnis über visuelle Aufmerksamkeitsprozesse ist nicht nur für die Kognitionsforschung von großem Interesse. Auch in alltäglichen Bereichen des Lebens stellt sich die Frage, wie wir unsere Umwelt in unterschiedlichen Situationen visuell wahrnehmen. Entsprechende Untersuchungen können in realen Szenarien und aufgrund neuer innovativer 3D-Verfahren auch in Umgebungen der virtuellen Realität (VR) durchgeführt werden. Zur Erforschung von Aufmerksamkeitsprozessen wird unter anderem die Methode der Blickbewegungsmessung (Eyetracking) angewandt, da das Sehen für uns Menschen die wichtigste Sinnesmodalität darstellt. Herkömmliche Blickbewegungsmessungen beziehen sich allerdings überwiegend auf zweidimensionale Messebenen, wie Bildschirm, Leinwand oder Szenevideo. Die vorliegende Arbeit stellt eine Methode vor, mit der dreidimensionale Blickorte und Blickbewegungen sowohl in einer realen als auch in einer stereoskopisch projizierten VR-Umgebung anhand moderner Eyetracking-Technologien bestimmt werden können. Dafür wurde zunächst in Studie I geprüft, ob die Blickbewegungsmessung durch die für eine stereoskopische Bildtrennung notwendigen 3D-Brillen hindurch möglich ist und inwieweit durch diesen Versuchsaufbau die Qualität der erhobenen Eyetracking-Daten beeinflusst wird. Im nächsten Schritt wurde zur Berechnung dreidimensionaler Blickorte das Anforderungsprofil an einen universellen Algorithmus erstellt und mit einem vektorbasierten Ansatz umgesetzt. Die Besonderheit hierbei besteht in der Berechnung der Blickvektoren anhand der Augen- bzw. Foveaposition und binokularen Eyetracking-Daten. Wie genau dreidimensionale Blickorte anhand dieses Algorithmus berechnet werden können, wurde nachfolgend in realer (Studie II) als auch stereoskopisch projizierter VR-Umgebung (Studie III) untersucht. Anschließend erfolgte die Bestimmung dreidimensionaler Blickbewegungen aus den berechneten 3D-Blickorten. Dazu wurde ein ellipsoider Fixationserkennungsalgorithmus konzipiert und implementiert. Für die dispersionsbasierte Blickbewegungserkennung waren sowohl ein zeitlicher als auch örtlicher Parameter für die Identifikation einer Fixation erforderlich. Da es noch keinerlei Erkenntnisse im dreidimensionalen Bereich gab, wurden die in Studie II und III ermittelten 3D-Blickorte der ellipsoiden Fixationserkennung übergeben und die daraus berechneten Fixationsparameter analysiert. Die entwickelte Methode der räumlichen Blickbewegungsmessung eröffnet die Möglichkeit, bislang in zwei Dimensionen untersuchte Blickmuster nunmehr räumlich zu bestimmen und grundlegende Zusammenhänge zwischen Blickbewegungen und kognitiven Prozessen dreidimensional sowohl in einer realen als auch virtuellen Umgebung zu analysieren.

Recent research indicates that stress can affect executive functioning. However, previous results are mixed with respect to the direction and size of effects, especially when considering different subcomponents of executive functions. The current study systematically investigates the effects of stress on the five components of executive functions proposed by Smith and Jonides (1999): attention and inhibition; task management; planning; monitoring; and coding. Healthy participants (N D 40) were either exposed to the computerized version of the Paced Auditory Serial Addition Test as a stressor (N D 20), or to a rest condition (N D 20). Stress reactions were assessed with heart rate and subjective measures. After the experimental manipulation, all participants performed tasks that measure the different executive functions. The manipulation check indicates that stress induction was successful (i.e., the stress group showed a higher heart rate and higher subjective responses than the control group). The main results demonstrate that stressed participants show a poorer performance compared with unstressed participants in all executive subcomponents, with the exception of monitoring. Effect sizes for the tasks that reveal differences between stressed and unstressed participants are high. We conclude that the laboratory stressor used here overall reduced executive functioning. OA gold - CA Starcke

Following Snyderman and Rothman (1987, 1988), we surveyed expert opinions on the current state of intelligence research. This report examines expert opinions on causes of international differences in student assessment and psychometric IQ test results. Experts were surveyed about the importance of culture, genes, education (quantity and quality), wealth, health, geography, climate, politics, modernization, sampling error, test knowledge, discrimination, test bias, and migration. The importance of these factors was evaluated for diverse countries, regions, and groups including Finland, East Asia, sub-Saharan Africa, Southern Europe, the Arabian-Muslim world, Latin America, Israel, Jews in the West, Roma (gypsies), and Muslim immigrants. Education was rated by N = 71 experts as the most important cause of international ability differences. Genes were rated as the second most relevant factor but also had the highest variability in ratings. Culture, health, wealth, modernization, and politics were the next most important factors, whereas other factors such as geography, climate, test bias, and sampling error were less important. The paper concludes with a discussion of limitations of the survey (e.g., response rates and validity of expert opinions).

Einfache oder komplexe dynamische Systeme stellen Individuen und Gesellschaften gleichermaßen vor mitunter große Herausforderungen, wie regionale und globale Krisen immer wieder zeigen. Ein basales und allgemeines Verständnis dynamischer Zusammenhänge scheint daher nicht nur wünschenswert, sondern mit Blick auf ausgewählte aktuelle Krisen sogar notwendiger denn je. Doch auch in alltäglichen Situationen oder im Schulkontext kann ein fundamentales Verständnis dynamischer Systeme die individuellen Entscheidungen oder den mathematischen Erkenntnisgewinn unterstützen. Allerdings zeigt eine breite Basis empirischer Befunde, dass bereits relativ einfache Dynamiken, wie Fluss-Bestands-Systeme (FB-Systeme), nur unzureichend erfasst zu werden scheinen. Diese Dissertationsschrift verfolgt daher die generelle Fragestellung, wie sich ein basales Verständnis formal einfacher FB-Systeme fördern oder generieren lassen könnte. Aufgrund einer bislang fehlenden einheitlichen theoretischen Beschreibung des FB-Verständnisses und dessen Einflussfaktoren basiert die vorgestellte Untersuchungsserie einerseits auf drei ausgewählten generellen theoretischen Perspektiven und daraus abgeleiteten Einflussfaktoren. Zusätzlich wurden einzelne weitere theoretische Modelle und eine Vielzahl spezifischer empirischer Befunde, zur Wirksamkeit verschiedener Präsentationsformate auf kognitive Fähigkeiten, für die Begründung der experimentellen Manipulationen herangezogen. In einer Serie von sieben experimentellen Untersuchungen wurden diverse Möglichkeiten grafischer Darstellungen, isoliert und in Wechselwirkung mit verschiedenen Personenmerkmalen, empirisch bezüglich ihres Einflusses auf das basale Verständnis illustrierter FB-Systeme überprüft. Unter Anwendung geltender wissenschaftlicher Standards und durch Nutzung moderner inferenzstatistischer Verfahren erlauben die gewonnen Ergebnisse eine fundierte Beurteilung der untersuchten Einflussfaktoren. Organisiert in drei Teilen, konnten in einer Folge von einfachen statischen Abbildungen, über passive dynamische Repräsentationen, bis hin zu interaktiven animierten Interventionsformaten, zahlreiche Illustrationsvarianten in ihrer Wirkung auf ein basales FB-Verständnis beurteilt werden. In den Experimenten 1 bis 3 wurden zunächst ausgewählte statische Darstellungsformate, spezifische Kontexteinbettungen und adaptierte Instruktionsansätze überprüft. Dabei zeigte sich keiner der manipulierten Darstellungsaspekte als genereller Wirkfaktor auf das basale FB-Verständnis. Weder kombinierte oder angepasste Diagrammdarstellungen, noch Zusatzinformationen oder überlebensrelevante Kontexteinbettungen führten zu den erwarteten Verbesserungen des FB-Verständnisses. Selbst, auf etablierten pädagogischen Interventionen basierende Instruktionsformen zeigten keinen systematischen Einfluss auf die Lösungsraten von FB-Aufgaben. In den anschließenden Experimenten 4 bis 6 konnten unter passiven dynamischen Darstellungen – rezipierende Animationen ohne Eingriffsmöglichkeiten – gleichfalls keine generell wirksamen Formate identifiziert werden. Ob fließend oder segmentiert, einmalig oder repetitiv, einzeln oder kombiniert: Keine der untersuchten passiven Animationsarten schlug sich in verbesserten Lösungsraten nieder. Im letzten Teil der Dissertation wurden schließlich interaktiv dynamische Formate am Beispiel von eigens konzipierten computerspielbasierten Lerninterventionen empirisch untersucht. Erneut zeigten sich keine Haupteffekte für die Attribute dieser Art der Informationsvermittlung. Einerseits bieten die gewonnenen Daten insgesamt keine konkreten Hinweise darauf, welche Formate generell geeignet sein könnten, FB-Zusammenhänge verständlich zu kommunizieren. Andererseits ließen sich wiederholt relevante Individualfaktoren identifizieren, die, spezifisch und in Wechselwirkungen mit den Repräsentationsformaten, das Ausmaß des individuellen FB-Verständnisses substanziell zu beeinflussen scheinen. Bereits in den ersten Experimenten traten spezifische Personenmerkmale hervor, die sich über die gesamte Untersuchungsserie hinweg als eigenständige Determinanten prädiktiv für das FB-Verständnis zeigten. Das Geschlecht (wobei Männer im Mittel ein besseres FB-Verständnis zeigten) und die mathematischen Fähigkeiten der Versuchspersonen bestimmen offenbar das Verständnis einfacher dynamischer Systeme deutlich stärker, als jedes der manipulierten Darstellungsformate. Gleichfalls scheinen sie für alle untersuchten Varianten der Repräsentationsformate vergleichbar und unabhängig voneinander relevant zu sein – wie statistische Kontrollmaßnahmen zeigen konnten. Vereinzelt, aber weniger stringent, konnten ebenfalls prädiktive Einflüsse motivationaler und kognitiver Faktoren, wie räumliche Intelligenz, beobachtet werden. Einige dieser Personenmerkmale traten wiederholt, wenn auch ohne erkennbare Systematik, in Wechselwirkung mit den experimentellen Darstellungsvarianten in Erscheinung. In Abhängigkeit von bestimmten Personenmerkmalen wirkten sich demnach einige der untersuchten Darstellungsformen unterschiedlich auf die Leistung in FB-Aufgaben aus. Insbesondere für animierte Präsentationsformate zeigten sich dabei Interaktionseffekte mit dem Geschlecht, wonach Männer und Frauen offenbar von verschiedenen Illustrationsarten profitieren. In nahezu allen Experimenten der Teile II und III konnte ein derartiger Geschlechter-Darstellungsformat-Interaktionseffekt beobachtet werden. Weitaus seltener zeigten sich hingegen Moderatoreffekte von motivationalen oder kognitiven Faktoren. Obwohl die mathematischen Fähigkeiten über alle Experimente hinweg als substanzieller Prädiktor des FB-Verständnisses in Erscheinung traten, fanden sich überdies durchgängig keine Anzeichen für dementsprechende Interaktionseffekte. Darüber hinaus boten explorative Vergleiche zwischen den verschiedenen Experimenten weitere interessante Hinweise auf die Hintergründe des generell relativ schwach ausgeprägten basalen FB-Verständnisses. Da Experiment 6 in Kooperation mit der Pädagogischen Hochschule Heidelberg durchgeführt werden konnte, ließen sich mathematisch sehr gut vorgebildete Versuchspersonen für die Teilnahme gewinnen. Diese zeigten, im Vergleich zu den Kohorten der vorangegangenen Experimente, ein sehr hohes Verständnis der illustrierten FB-Systeme. Dies unterstreicht, über die Bedeutung individueller mathematischer Fähigkeiten hinaus, dass ein gutes bis sehr gutes FB-Verständnis prinzipiell realisierbar ist. Weitere explorative Analysen deuten überdies auf eine besonders positive Wirkung passiver dynamischer Repräsentationen im Kontext der kreierten computerspielbasierten Interventionen. Die in Experiment 7 ursprünglich als Kontrollbedingung konzipierte Darstellungsvariante führte gegenüber einer vergleichbaren Stichprobe weiblicher Versuchsteilnehmer zu deutlich verbesserten Lösungsraten. Ergänzend zu vergleichenden Diskussionen der drei separaten Dissertationsteile folgt eine abschließende Generaldiskussion. Neben generellen Aspekten der Ergebnisse werden darin die zentralen Schlussfolgerungen und Erkenntnisse zusammengefasst. Die Erörterung potenzieller theoretischer und praktischer Implikationen sowie die Vorstellung spezifischer Anschlussfragestellungen und zukünftiger Forschungsanstrengungen bilden den Abschluss dieser Dissertationsschrift.

In general, previous research in human-robot interaction has provided evidence for the relevance of robotic motion behavior on positive impressions towards robots. In particular, a socially appropriate designed robotic distance behavior, avoiding personal space violations, has been reported to be essential for a comfortable human-robot spatial interaction. Unfortunately, human-robot proxemics lacks systematic explorations of accepted frontal approach and lateral passing distances in a hallway, and existing studies are complicated to relate to each other due to the application of many different robots and a high variance of further incomparable study details. Thus, the primary research goal of this dissertation was to explore accepted frontal approach and lateral passing distances for an autonomously moving robot toward a standing human in a hallway, and supplementary, the relation of these distance preferences to the robot’s level of speed and human likeness. In addition, the present work intends to explore the relevance of a robot’s proxemic behavior for its overall motion acceptance, and people’s underlying psychological motives guiding their preferences. Towards an exploration of these research objectives, a method comprising a series of three studies was conceptualized and conducted in comparable hallway-like settings. In a first study, participants were instructed to actively control a robot’s frontal approach and its lateral passing distance according to their arousing feelings of discomfort. In two successive studies, the analyzed thresholds of comfort were validated for two diverse robots, autonomously maintaining frontal approach and lateral passing distances in a hallway. In addition, potential influences of a robot’s level of speed (0.6m/s, 0.8m/s) and human likeness (machine-, human-like) on subjects’ distance preferences were explored. In these studies, participants’ sensations were captured by using a set of questionnaires. Obtained results uncovered that accepted frontal approach (approximate 0.8m) and lateral passing mean distances (approximate 0.4m) towards autonomously moving robots in a hallway exist, and that these distances were not significantly affected by the simulated autonomy of the robots. However, a faster robot speed (0.8m/s) significantly increased subjects’ distance preferences. The different outward robot designs of the employed robots had no significant influence on subjects’ frontal distance preferences. In contrast, the manipulated level of human likeness showed that a more human-like robot design had only significant influences on subjects’ lateral distance preferences when a real human face was projected on a robot’s screen (decrease in lateral distances by more than 0.1m). Essentially, in line with previous research, the present work shows that a socially acceptable moving robot should consider people’s distance preferences in order to avoid feelings of discomfort, and to increase the perceived safety and the overall motion acceptance. In consensus with prevailing psychological motives in human-human spatial interactions, the present work suggests similar mechanisms in a human-robot spatial interaction guiding subjects’ preferences. Ultimately, beyond the attained mean distances, frontal approach distances of 1.1m and lateral passing distances of 0.6m were suggested for designing a socially appropriate first contact for a large majority of individuals, which in turn supports a facilitated societal integration. Limitations of this research project are discussed and suggestions for future investigations are presented. Insgesamt hat die bisherige Forschung in human-robot interaction gezeigt, dass das Bewegungsverhalten eines Roboters für positive Eindrücke gegenüber Robotern von Relevanz ist. Ein sozial angemessen gestaltetes Abstandsverhalten von Robotern, dass Verletzungen des personal space vermeidet, wird vor allem als ein essentielles Kriterium für eine komfortable räumliche Interaktion zwischen Mensch und Roboter postuliert. Leider mangelt es der human-robot proxemics bisher an systematischen Untersuchungen zu akzeptierten frontalen Annäherungsdistanzen und seitlichen Passierdistanzen im Gang, und weiterhin ist es schwierig, aufgrund von vielen unterschiedlich verwendeten Robotern sowie einer hohen Varianz von zahlreichen anderen unvergleichbaren Studienmerkmalen, bereits durchgeführte Studien aufeinander zu beziehen. Demzufolge war das primäre Forschungsziel dieser Dissertation akzeptierte frontale Annäherungs- und seitliche Passierdistanzen von einem autonom fahrenden Roboter gegenüber einem im Gang stehenden Menschen zu explorieren, und darauf aufbauend, die Beziehung von Distanzpräferenzen zu der Geschwindigkeit und Menschenähnlichkeit des Roboters zu erforschen. Außerdem beabsichtigt die vorliegende Arbeit die Relevanz des proxemischen Verhaltens eines Roboters für dessen gesamte Bewegungsakzeptanz zu ergründen sowie Einblicke auf die zugrunde liegenden psychologischen Motive der Distanzpräferenzen zu erhalten. Die Grundlage für die Erforschung dieser Ziele bildet eine Serie von drei Studien, die in vergleichbaren gangähnlichen Versuchsumgebungen durchgeführt wurden. In der ersten Studie mussten die Probanden die frontale Annäherungsdistanz und die seitliche Passierdistanz des Roboters in Abhängigkeit ihrer räumlichen Behaglichkeit selbst kontrollieren. In zwei nachfolgenden Studien wurden die analysierten Komfortschwellen mit zwei unterschiedlichen Robotern validiert, die frontale Annäherungs- und seitliche Passierdistanzen im Gang autonom einhielten. Desweiteren wurden potentielle Einflüsse der Robotergeschwindigkeit (0.6m/s, 0.8m/s) und der Menschenähnlichkeit (maschinenähnlich/menschenähnlich) des Roboters auf die Distanzpräferenzen der Probanden untersucht. Hierfür wurden die Empfindungen der Probanden mit Hilfe von Fragebögen gemessen. Die gewonnenen Ergebnisse zeigten, dass eine durchschnittlich akzeptierte frontale Annäherungs- (ungefähr 0.8m) und eine durchschnittlich akzeptierte seitliche Passierdistanz (ungefähr 0.4m) gegenüber autonom fahrender Roboter im Gang existiert, und das diese Distanzen nicht signifikant durch die simulierte Autonomie der Roboter beeinflusst wurden. Allerdings führte eine höhere Robotergeschwindigkeit (0.8m/s) zu einer signifikanten Vergrößerung der Distanzpräferenzen. Der unterschiedliche äußere Erscheinungscharakter der beiden verwendeten Roboter hatte keinen signifikanten Einfluss auf die frontalen Distanzpräferenzen der Probanden. Im Gegensatz dazu zeigte die Manipulation der Menschenähnlichkeit, dass ein eher menschenähnlich anmutender Roboter zu einer signifikanten Verringerung der seitlichen Distanzpräferenzen führt, wenn ein reales menschliches Gesicht auf dem Bildschirm des Roboters projeziert wurde (Verringerung der seitlichen Distanz um mehr also 0.1m). Im Wesentlichen bestätigt die vorliegende Arbeit vorherige Forschungsaktivitäten, denn sie zeigt, dass menschliche Distanzpräferenzen berücksichtigt werden müssen, um ein sozial akzeptiertes Bewegungsverhalten eines Roboters zu bewirken, und damit Unbehaglichkeit zu vermeiden und die wahrgenommene Sicherheit sowie die gesamte Bewegungsakzeptanz zu erhöhen. Weiterhin lassen die erzielten Ergebnisse vermuten, dass die präferenzbestimmenden Mechanismen in der räumlichen Interaktion zwischen Mensch und Roboter sich sehr mit den vorherrschenden psychologischen Motiven aus der räumlichen Interaktion zwischen Menschen ähneln. Abschließend, und unabhängig von den berichteten Durchschnittsdistanzen, verdeutlichten die gewonnenen Ergebnisse, dass eine frontale Annäherungsdistanz von 1.1m und eine seitliche Passierdistanz von 0.6m wesentlich geeigneter sind, um einen sozial angemessenen Erstkontakt für eine große Mehrheit von Individuen zu gewährleisten, was wiederum zu einer erleichterten sozialen Integration führt. Die Limitationen dieses Forschungsprojekts sind diskutiert und Vorschläge für weiterführende Forschungsaktivitäten sind präsentiert.

Das Wissen über kognitive Prozesse oder metakognitives Wissen ist seit den 1970er-Jahren Gegenstand der entwicklungspsychologischen Forschung. Im Inhaltsbereich der mathematischen Informationsverarbeitung ist das Konstrukt jedoch – trotz elaborierter theoretischer Modelle über Struktur und Inhalt – empirisch nach wie vor weitgehend unerschlossen. Die vorliegende Studie schließt diese Lücke, indem sie die Entwicklung des mathematischen metakognitiven Wissens im Längsschnitt untersucht. Dazu wurde nicht nur der Entwicklungsverlauf beschrieben, sondern auch nach den Quellen für die beobachteten individuellen Unterschiede in der Entwicklung gesucht. Auch die aus pädagogischen Gesichtspunkten interessanten Zusammenhänge zwischen der metakognitiven Wissensentwicklung und der parallel dazu verlaufenden Entwicklung der mathematischen Kompetenzen wurden analysiert., Knowledge about cognition or metacognitive knowledge has been a subject of interest in developmental psychology since the 1970s. The main focus has been on the development and impact of metacognitive knowledge on memory development during preschool and primary school. Despite elaborated theoretical models of structure and content, there is hardly any empirical research on metacognitive knowledge on mathematical information processing. This study investigated systematically the development of mathematical metacognitive knowledge in secondary school, the impact of individual determinants on developmental differences and the relation among the developmental processes in metacognitive knowledge and in mathematical achievement. The analyses were based on data of four measurement points of a larger longitudinal study. The observed time period spanned Grades 5 and 6. The sample included 928 students in the three main tracks of the German secondary educational system (academic, intermediate and vocational track). The instruments used to assess developmental changes in mathematical metacognitive knowledge and mathematics achievement were constructed according to the item response theory. In order to consider the developmental progress of the sample, instruments were consecutively adapted by vertical linking. Additionally, cognitive (intelligence and working memory capacity), motivational (mathematical interest and self-concept) and socioeconomic (socioeconomic status of family) traits were assessed. Reading competency was controlled as method factor. Developmental differences and changes in metacognitive knowledge were analyzed by latent growth curve models. The sample showed a continuous growth in metacognitive knowledge. The developmental progress, however did not proceed linearly, but decelerated during the course of Grade 6. Cognitive and socioeconomic traits predicted developmental differences and changes in metacognitive knowledge. Motivational traits, though, had no impact on the developmental process. Gender differences showed up as differential gains in favor of female students. Right at the first measurement point, effects of school tracking were significant. Over the observed period, students of the academic and the vocational track achieved a stronger growth in metacognitive knowledge than students in the intermediate track. Explorative mixture distribution modeling resulted in three latent classes of developmental change. The class allocation was predicted by school track, cognitive and socioeconomic traits. The developmental processes of mathematical metacognitive knowledge and mathematics achievement were bidirectionally related. Developmental differences in both grouping variables, gender and school track, as well as correlational relations between the observed developmental processes remained significant under control for students´ cognitive, motivational and socioeconomic traits. These findings essentially confirm the constructivist assumption of metacognitive knowledge development as postulated in memory research. Additionally, the investigation of mathematical metacognitive knowledge in secondary school widens substantially the traditional focus of research. The instrument to assess metacognitive knowledge which was constructed as part of this study allows future research in the field of metacognitive development.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden vier Experimente zur Eignung von Marginalien als Lernhilfen im Hypertext durchgeführt. Die grundlegende Annahme lautet dabei, dass Marginalien als Kommentar zum Text aufgefasst werden und somit im Vergleich zu intratextuellen Lernhilfen wie Überschriften oder absatzeinleitenden Makropropositionen zu einer interaktiven und tieferen Verarbeitung der Lerninhalte führen. Als Lernmedium wurden eine hierarchische Hypertextumgebung zum Thema Fragebogenkonstruktion und eine netzförmige Hypertextumgebung zur Bedeutung des Buchdrucks in der Medientheorie eingesetzt. Experiment 1 (N= 41) verglich mittels between-Design die Lernleistung bei Marginalien mit einer Präsentation derselben Makropropositionen als absatzeinleitende Topic-Sätze und einer Platzierung der Makropropositionen am Absatzende. Die Ergebnisse zeigen, dass absatzweise Marginalien im Vergleich zu absatzeinleitenden Makropropositionen und der Kontrollgruppe zu einem besseren Abschneiden bei geschlossenen Inferenzfragen führen. Hinsichtlich geschlossener Fragen zur Textbasis konnten jedoch die absatzeinleitenden Makropropositionen im Vergleich mit den beiden anderen Bedingungen die besten Ergebnisse erzielen. Experiment 2 (N= 105) verglich den Einfluss von Marginalien mit Überschriften und einer Kontrollgruppe ohne absatzweise Explikation der Makrostruktur auf das Schreiben einer Zusammenfassung des Lerntextes. Zusätzlich wurden erneut geschlossene Inferenzfragen präsentiert. Ergänzend wurde das Rezeptionsverhalten mittels Blickbewegungsmessung ermittelt. Dabei zeigten sich signifikante Unterschiede zwischen Überschriften und Marginalien. Marginalien wurden in der hierarchischen Hypertextumgebung allgemein seltener gelesen als Überschriften und zeigten auch hinsichtlich der Anzahl der strategischen Rezeptionen und der absatzeinleitenden Rezeption geringere Werte. Einzig nach der Rezeption des zugehörigen Absatzes wurden Marginalien häufiger konsultiert als Überschriften. Diese Unterschiede gingen einher mit signifikanten Einbußen der Lernleistung der Marginalienbedingung im Vergleich zur Überschriftenbedingung. So erinnerten Lerner mit Marginalien weniger explizite Makropropositionen des Lerntextes, weniger Fakteninformationen, sowie weniger Inhalte verschiedener Hypertextknoten und bildeten außerdem weniger eigene Makropropositionen. Hinsichtlich der letzten beiden Variablen war die Marginalienbedingung sogar der Kontrollbedingung unterlegen. Experiment 3 (N = 54) verwendete im Gegensatz zu den Experimenten 1 und 2 einen netzförmig organisierten Hypertext mit embedded Links anstelle eines Navigationsmenüs. Die untersuchten Versuchsbedingungen sowie die Messung der Lernleistung waren jedoch analog zu Experiment 1. Auch hier konnte ein Effekt von Marginalien auf die Inferenzleistung nachgewiesen werden. Allerdings schnitten Marginalien nur besser als die absatzeinleitenden Makropropositionen ab, wohin-gegen kein Unterschied zur Kontrollbedingung festgestellt werden konnten. Hinsichtlich der Leistung bei geschlossenen Faktenfragen konnte die Überlegenheit absatzeinleitender Makropropositionen gegenüber den anderen beiden Präsentationsformen der Makrostruktur erneut bestätigt werden. Experiment 4 (N= 75) verglich analog zu Experiment 2 unter Verwendung der netzförmigen Lernumgebung aus Experiment 3 erneut den Einfluss von Marginalien, Überschriften und einer Kontrollbedingung ohne explizite absatzweise Makropropositionen auf das Schreiben einer Zusammenfassung sowie die Beantwortung geschlossener Inferenzfragen. Auch die Blickbewegungsmessung kam wieder zum Einsatz. Die Ergebnisse von Experiment 2 konnten jedoch nicht bestätigt werden. Es fanden sich keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Lernleistung zwischen den drei Versuchsbedingungen und auch hinsichtlich des Rezeptionsverhaltens konnte eine Angleichung von Marginalien und Überschriften festgestellt werden. Hinsichtlich der Lernleistung wird angenommen, dass die embedded Links in Kombination mit der Instruktion, eine Zusammenfassung zu schreiben mit den Überschriften und den Marginalien, die jedoch im Vergleich zu Experiment 2 fast vollständig wie Überschriften genutzt wurden, interferiert haben und somit eine Hemmung dieser Lernhilfen stattgefunden hat. Anhand der vier durchgeführten Experimente wird gefolgert, dass Marginalien als Explikation der lokalen Makrostruktur sowohl bei hierarchisch strukturiertem Hypertext als auch bei netzförmig organisiertem Hypertext unter der Instruktion eines verstehenden Lernens eine Verbesserung der Inferenzleistung bewirken können. Lautet die Instruktion jedoch, eine Zusammenfassung der In-halte zu schreiben, sind Marginalien speziell bei hierarchisch strukturiertem Hypertext wenig geeignet, die Lernleistung zu fördern., Four experiments were conducted to compare marginalia with other textual learning aids. The basic assumption was that marginalia are perceived as a comment to the text and therefore should foster a more interactive and deeper processing of the text’s content compared to classical structure aids like headings or topic sentences. Two experiments used a hierarchical structured hypertext on questionnaire design. The other two experiments applied an ill-structured hypertext with embedded links on the relevance of the Gutenberg-Revolution for media theory. Experiment 1 (N= 41) compared learning gains of marginalia with two other alternative but unsignaled placings of the same macropropositions: topic sentences and paragraph-terminal macropropositions. Results indicate that marginalia for each paragraph outperformed both other conditions on inference performance, measured via single choice questions. Concerning the recognition of factual information, topic sentences outperformed both other conditions. In experiment 2 (N= 105) marginalia were compared with heading and a control group without explicit macropropositions for each paragraph. Participants had to write a summary and answer single-choice inference questions. In addition to learning outcomes strategic reading behavior was obtained via eyetracking. Marginalia were read less frequent than headings, especially at the beginning of a corresponding paragraph. Further, marginalia also showed less strategic receptions. Concerning the summaries, learners in the marginalia condition produced less self-generated macropropositions than both other groups and wrote down less macropropositions that were explicitly mentioned in the text. In addition, learners in the marginalia condition retrived less information from fewer hypertext nodes than learners in both other conditions. Marginalia outperformed headings only in the number of receptions after the corresponding paragraph. No differences on inference performance were found. Experiment 3 (N = 54) applied an ill-structured hypertext instead of the well-structured hierarchical hypertext in experiments 1 and 2. Instead of a navigation menu, participants had to navigate the hypertext with embedded hyperlinks. The experimental manipulation and the dependent variables were similar to experiment 1, although the subject of the text was not the same as in experiment 1. As in experiment 1, marginalia outperformed paragraph-initial topic sentences on inference performance. However, in contrast to experiment 1 marginalia did not outperform the control condition. Concerning the recognition of factual information, topic sentences outperformed both other conditions again, indicating the assumed effect of oversignalization for both, well-structured and ill-structured hypertext. Finally, experiment 4 (N= 75) used the same hypertext as experiment 3 and the same manipulations and measuring methods as experiment 2. Neither the summaries nor the inference questions showed any significant difference among the three experimental conditions. Only the Eyetracking data obtained a small number of significant differences in the reception of headings and marginalia. As the differences in learning performance from experiment 2 vanished and differences in the reception of headings and marginalia also decreased, a possible interaction of the learning goal with the hypertext structure is discussed that might have interfered the positive effects of the learning aids. Based on those four experiments, marginalia as an alternative explication of the macrostructure are recommended for both, well-structured hypertext as well as for ill-structured hypertext insofar as the learning goal is a deep comprehension of the text and not the production of an exact summary of the text. Marginalia only seem to foster inference performance but not the factual textbase. However, this is accordance with the assumed benefits of hypertext over linear text.