Kognition im Kontext: Einfluss der Lernsituation und gleichzeitig memorierter Inhalte auf die Speicherung im Arbeitsgedächtnis

Praktisch alle Tätigkeiten führen Menschen nicht isoliert, sondern eingebettet in einem Kontext aus. Beispielsweise liest man nicht einfach ein Buch, sondern man liest das Buch auf dem Sofa im Wohnzimmer. Oder: Man legt nicht einfach den Schlüssel ab, sondern man legt den Schlüssel auf den Schreibtisch neben die Tasse. Gilt dies analog für das (Arbeits-) Gedächtnis? Werden Gedächtnisinhalte also in Relation zu anderen Inhalten und zur Umgebung gespeichert oder erfolgt die Speicherung als Sammlung isolierter Einheiten ähnlich den Punkten auf einer Einkaufsliste?

Das Gedächtnis ist ein zentraler Bestandteil des menschlichen kognitiven Systems. Ohne die Fähigkeit, Inhalte im Gedächtnis abspeichern und wieder abrufen zu können, wäre menschliches Denken und Handeln nicht in gewohnter Weise möglich. Darunter fallen beispielsweise so vermeintlich einfache Dinge wie das kurzzeitige Merken des Namens einer bestimmten Schokoladensorte, die man gleich einkaufen möchte. Entsprechend hoch ist auch das Interesse daran, die Funktionsweise des Gedächtnisses zu verstehen. Dabei wird beispielsweise erforscht, wie Inhalte im Gedächtnis gespeichert beziehungsweise repräsentiert sind. Insbesondere ist hier das Arbeitsgedächtnis mit seinem beschränkten Speichervolumen (Cowan, 2001) von besonderem Interesse. Wer kennt das nicht: Möchte man nicht nur eine einzelne Sache einkaufen, sondern den gesamten Wochenendeinkauf erledigen, dann schreibt man sich lieber eine Einkaufsliste als Erinnerungsstütze, da man sonst ziemlich sicher etwas vergessen würde. Doch ist das Gedächtnis auch nur eine Art Einkaufsliste im Kopf mit voneinander unabhängigen Inhalten und Objekten (Luck & Vogel, 1997)? Dieser Frage soll im Folgenden nachgegangen werden. Hierzu werden zunächst Befunde zur Bedeutung der Lernsituation für die Gedächtnisleistung betrachtet. Anschließend werden Ergebnisse vorgestellt, welche darauf hindeuten, dass die Erinnerungsleistung an einen einzelnen Inhalt durch andere, gleichzeitig im Arbeitsgedächtnis gespeicherte Inhalte beeinflusst wird. Dabei werden im späteren Verlauf des Artikels insbesondere solche Befunde dargestellt, die sich mit dem visuellen Arbeitsgedächtnis, also mit der Speicherung bildlicher und räumlicher Informationen beschäftigen.

Lernsituation und Gedächtnisleistung

In einem der bekanntesten Experimente zum Einfluss der Lernsituation auf die Gedächtnisleistung haben Godden und Baddeley (1975) TaucherInnen Wortlisten entweder an Land oder unter Wasser lernen lassen. Später sollten die TaucherInnen wiederum entweder an Land oder unter Wasser die gelernten Wortlisten wiedergeben, das heißt die Worte aus dem Gedächtnis abrufen. Die entscheidende Manipulation bestand dabei darin, ob das Lernen und der Abruf in der gleichen Situation, also beides an Land oder unter Wasser, stattfanden, oder ob sich die Situation zwischen dem Lernen und dem Abruf veränderte, also von Land zu Wasser oder umgekehrt. Falls Inhalte im Gedächtnis unabhängig von der Lernsituation gespeichert sind, dann sollte die Erinnerungsleistung unabhängig davon sein, ob sich die Umgebung zwischen dem Lernen von Inhalten und deren Abruf verändert. Sollten Gedächtnisinhalte jedoch in Beziehung zur jeweiligen Lernsituation abgespeichert sein, dann sollte ein Wechsel der Umgebung den Abruf von Inhalten aus dem Gedächtnis beeinträchtigen. Das letztgenannte Ergebnis zeigte sich: TaucherInnen konnten mehr Worte wiedergeben, wenn sie die Worte in derselben Umgebung sowohl gelernt haben als auch wiedergeben mussten. Haben die TaucherInnen dagegen die Umgebung gewechselt, so konnten sie weniger Worte erinnern. Gedächtnisinhalte werden also nicht unabhängig von der ursprünglichen Lernumgebung abgespeichert. Basierend auf diesen und ähnlichen Befunden wird manchmal empfohlen, beim Lernen auf eine Klausur die Umgebungsfaktoren während des Lernens möglichst vergleichbar zur erwarteten Testsituation zu gestalten, also beispielsweise in ruhigen Umgebungen zu lernen, wenn die Klausur auch in einem ruhigen Raum stattfindet (Grant et al., 1998).

Der Einfluss der Lernsituation auf die Gedächtnisleistung kann auch unbewusst beziehungsweise implizit sein, was in Experimenten zur visuellen Suche mit dem sogenannten Contextual Cueing Effekt (Chun & Jiang, 1998) gezeigt wird. Bei diesen Experimenten werden auf einem Monitor mehrere Buchstaben präsentiert, zum Beispiel ein nach links oder nach rechts gedrehtes „T“ und mehrere zufällig gedrehte „L“s. Die Versuchspersonen haben die Aufgabe, das „T“ zu suchen und anzugeben, ob es nach links oder nach rechts gedreht ist. Im Verlauf eines solchen Experimentes sehen sie dabei eine Vielzahl solcher Durchgänge und damit auch viele verschiedene Konfigurationen von „T“s und „L“s. Wird ein Teil der Konfigurationen über das Experiment hinweg wiederholt, so können die Versuchspersonen im späteren Verlauf des Experimentes das zufällig gedrehte „T“ schneller in wiederholten als in neuen Konfigurationen entdecken; und dies, obwohl sie sich nicht explizit an die Konfigurationen erinnern können, wie ein darauf folgender Gedächtnistest zeigt. Obwohl also die Aufgabe die Suche nach einem Einzelobjekt verlangt, wird auch die Lernsituation in Form der Konfiguration der Inhalte auf dem Monitor gelernt und im Gedächtnis abgelegt. Die Lernsituation wird also automatisch und teils unbewusst mitverarbeitet.

Beziehungen zwischen mehreren Inhalten im Gedächtnis

Doch nicht nur die Lernsituation, sondern auch die Beziehungen der erinnerten Objekte untereinander beeinflussen die Gedächtnisleistung für Inhalte im Arbeitsgedächtnis. Dies zeigen sowohl Experimente zur Memorierung räumlicher Konfigurationen im Arbeitsgedächtnis (Jiang, Olson, & Chun, 2000; Papenmeier, Huff, & Schwan, 2012) als auch Experimente zur Verzerrung der Gedächtnisleistung eines Objektes durch andere gleichzeitig memorierte Objekte (Brady & Alvarez, 2011). Im Gegensatz zu den oben dargestellten Contextual Cueing Studien (Chun & Jiang, 1998), welche die unbewusste Verarbeitung aufgabenirrelevanter räumlicher Konfigurationen untersucht haben, geht es nun um die Frage, ob auch bei der expliziten Speicherung mehrerer Einzelobjekte im Arbeitsgedächtnis die Beziehungen zwischen den Objekten automatisch mitverarbeitet werden.

Aber wie untersucht man, ob im Arbeitsgedächtnis mehrere Einzelobjekte abgespeichert werden oder ob auch Beziehungen zwischen mehreren gleichzeitig memorierten Objekten repräsentiert sind, beispielsweise in Form der räumlichen Konfiguration der Objekte? Eine Möglichkeit besteht darin, Versuchspersonen die Position mehrerer Objekte auf einem Bildschirm lernen zu lassen und danach zu testen, ob sie die Position einzelner Objekte unabhängig von der Position anderer Objekte erinnern können (Jiang et al., 2000; Papenmeier et al., 2012). Typischerweise sehen Versuchspersonen in solchen Experimenten mehrere Objekte (z. B. Kreise oder Quadrate; siehe Abbildung 1) für ungefähr eine Sekunde. In dieser Zeit sollen sie sich die Positionen der Objekte unabhängig voneinander einprägen und danach für eine weitere Sekunde im Gedächtnis behalten (leerer Bildschirm). Im Anschluss erfolgt die entscheidende Messung. Es wird eine variable Anzahl an Objekten gezeigt, von denen eines markiert ist. Für das markierte Objekt soll entschieden werden, ob es versetzt wurde. Typischerweise können Versuchspersonen diese Aufgabe besser lösen, sich also an die Position des Einzelobjektes besser erinnern, wenn das Objekt nicht allein, sondern zusammen mit allen anderen gelernten (memorierten) Objekten gezeigt wird. Obwohl die Aufgabe also verlangt, die Objektpositionen unabhängig voneinander im Arbeitsgedächtnis abzuspeichern, benutzen Versuchspersonen beim Abruf den Kontext der anderen memorierten Objekte. Objekte werden im Arbeitsgedächtnis also nicht unabhängig voneinander gespeichert, sondern auch die Beziehungen zwischen den Objekten werden im Gedächtnis repräsentiert. Dies gilt selbst dann, wenn sich die zu erinnernden Objekte bewegen und sich dadurch deren Beziehungen zueinander über die Zeit hinweg verändern (Papenmeier et al., 2012).