Dokument: Similarities and differences between the processing of immediate and delayed performance feedback

Titel:	Similarities and differences between the processing of immediate and delayed performance feedback
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=48065
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20181217-105729-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Weismüller, Benjamin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 6,42 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 14.12.2018 / geändert 14.12.2018
Beitragende:	Prof. Dr. Bellebaum, Christian [Gutachter] Prof. Dr. Kalenscher, Tobias [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	100 Philosophie und Psychologie » 150 Psychologie
Beschreibungen:	Learning from feedback enables behavioural adaptation. Actions with beneficial outcomes are performed more frequently in the future, whereas actions leading to non-beneficial or aversive outcomes are avoided. Animal research on feedback learning showed that midbrain dopamine (DA) neuron firing rates burst in response to reward-predicting stimuli, while their firing rate dips when the expected reward is omitted, thereby coding a prediction error signal. In humans, DA neurons project from the midbrain to the striatum and anterior cingulate cortex (ACC), which have both been shown to play a role in feedback processing. However, a previous imaging study reported that the hippocampus (HC) becomes active when feedback is processed that follows a related action after a temporal delay (7 s). This finding associates the HC with delayed feedback processing, while it is usually ascribed to declarative memory. In line with this, patients suffering from Parkinson’s disease (PD), which is characterised by a substantial depletion of striatal DA levels, were impaired in learning from immediate (1 s), but not delayed (7 s) feedback, possibly making use of their intact HC. Furthermore, an event-related potential (ERP) study found that the activity in the striatum/ACC decreases with increasing temporal delay between an action and the relative feedback. It is not yet clear whether the striatum/ACC and the HC are parts of two competing neuronal systems and feedback is processed in either one or the other depending on its timing, or whether these structures interact in a cooperative manner. In a series of three studies, the present dissertation examined the modulatory effects of temporal delay on the neuro-cognitive underpinning of feedback processing by comparing effects that are well-established in learning from immediate feedback between immediate (1 s) and delayed (7 s) feedback learning. Unlike healthy control participants, PD patients have previously been found to learn better from negative than positive immediate feedback, which was attributed to their lack of striatal DA. Study 1 compared this learning bias between two groups of patients (and their controls) that learned from immediate and delayed feedback, respectively. The feedback timing did, however, not affect the patients’ tendency to learn better from negative feedback, which indicates that striatal DA depletion affected both learning from immediate and delayed feedback. This in turn suggests a striatal contribution to delayed feedback processing. The feedback-related negativity (FRN) is an ERP component that supposedly reflects DA-related activity in the striatum/ACC. Previous research showed that the FRN amplitude is increased for unexpected compared to expected immediate feedback mirroring a prediction error. Study 2 compared this FRN expectancy effect between immediate and delayed feedback finding larger FRN amplitudes for unexpected compared to expected feedback during both immediate and delayed feedback learning. In line with Study 1, this finding suggests striatal/ACC involvement in delayed feedback processing. Feedback agency has previously been shown to modulate activity in the striatum/ACC as well, with decreased activity for learning from feedback for observed versus self-performed actions. Study 3 investigated the combined influence of feedback agency and delay on the FRN as well as beta and theta band oscillations. The FRN was affected by feedback agency and delay, with a combined influence only for feedback for self-generated actions. Beta and theta power were affected by feedback timing, while agency only modulated the power in the theta band. These results indicate that the mechanisms underlying the FRN may differ from those underlying beta and theta oscillations. Beta and theta oscillations have been suggested to reflect valence-specific communication signals in the need for memory consolidation or cognitive control, respectively. Taken together, the results of all three studies indicate a contribution of the striatum/ACC to delayed feedback processing, which may suggest a cooperation of declarative and non-declarative systems during delayed feedback learning. Lernen aus Feedback ermöglicht Verhaltensanpassung. Handlungen mit vorteilhaften Folgen werden in der Zukunft öfter ausgeübt, während Handlungen, die zu unvorteilhaften oder aversiven Folgen führen, vermieden werden. Tierforschung zu Feedbacklernen hat gezeigt, dass die Feuerrate von Dopamin (DA)-Neuronen im Mittelhirn mit starken Ausschlägen auf belohnungsvorhersagende Stimuli reagieren, während die Feuerrate abfällt, wenn eine erwartete Belohnung ausgelassen wird. Somit kodiert die DA-Aktivität einen Vorhersagefehler. Bei Menschen projizieren DA-Neurone vom Mittelhirn in das Striatum und den anterior-zingulären Cortex (engl. anterior-cingulate cortex, ACC), welche beide eine Rolle bei Feedbackverarbeitung spielen. Allerdings hat eine vorhergehende bildgebende Studie gezeigt, dass der Hippokampus (engl. hippocampus, HC) aktiv wird, wenn ein Feedback verarbeitet wird, das zeitlich verzögert (nach 7 s) auf eine Handlung folgt. Dieser Fund assoziiert den HC mit der Verarbeitung von verzögertem Feedback, obwohl er normalerweise deklarativem Gedächtnis zugeschrieben wird. Gleichermaßen waren Patienten, die unter der Parkinson Krankheit (engl. Parkinson’s disease, PD) leiden, die durch eine starke Verarmung striatalen DAs charakterisiert ist, beim Lernen aus unverzögertem Feedback beeinträchtigt, aber nicht beim Lernen aus verzögertem Feedback, möglicherweise, weil sie ihren intakten HC benutzten. Des Weiteren hat eine Studie zu Ereignis-korrelierten Potentialen (engl. event-related potential, ERP) herausgefunden, dass sich die Aktivität im Striatum/ACC mit zunehmendem zeitlichen Abstand zwischen einer Handlung und dem entsprechenden Feedback verringert. Es ist noch nicht klar, ob das Striatum bzw. der ACC und der HC Teile zweier konkurrierender Systeme sind und Feedback abhängig vom Erscheinungszeitpunkt entweder in dem einem oder dem anderen verarbeitet wird oder, ob diese Strukturen in einer kooperativen Weise miteinander interagieren. In einer Reihe aus drei Studien untersuchte die vorliegende Dissertation Einflüsse von Feedbackverzögerung auf die neuro-kognitiven Grundlagen der Feedbackverarbeitung, indem Effekte, die für unverzögertes Feedbacklernen etabliert sind, zwischen verzögertem (1 s) und unverzögertem (7 s) Feedbacklernen verglichen wurden. Zuvor wurde gezeigt, dass PD-Patienten anders als gesunde Kontrollprobanden besser aus negativem als aus positivem Feedback lernen, was auf ihren striatalen DA-Mangel zurückgeführt wurde. Die Studie 1 verglich diesen Lern-Bias zwischen zwei Gruppen von Patienten (und deren Kontrollen), die aus unverzögertem beziehungsweise verzögertem Feedback lernten. Der Erscheinungszeitpunkt des Feedbacks hatte allerdings keinen Einfluss auf die Tendenz der Patienten, besser aus negativem Feedback zu lernen, was darauf hindeutet, dass striatale DA-Verarmung sowohl einen Einfluss auf das Lernen aus unverzögertem, als auch aus verzögertem Feedback hatte. Dies wiederum suggeriert einen striatalen Beitrag zur Verarbeitung von verzögertem Feedback. Die Feedback-bezogene Negativität (engl. feedback-related negativity, FRN) ist eine ERP-Komponente, die vermutlich DA-bezogene Aktivität im Striatum/ACC widerspiegelt. Vorhergehende Forschung zeigte, dass die FRN Amplitude für unerwartetes Feedback verglichen mit erwartetem Feedback erhöht ist, was einen Erwartungsfehler widerspiegelt. Die Studie 2 verglich diesen FRN-Erwartungseffekt zwischen unverzögertem und verzögertem Feedback, wobei größere FRN Amplituden für unerwartetes als für erwartetes Feedback sowohl beim Lernen aus unverzögertem als auch beim Lernen aus verzögertem Feedback gefunden wurde. Wie auch Studie 1 suggeriert dieser Fund einen Beitrag des Striatums/ACCs zu die Verarbeitung verzögerten Feedbacks. Es wurde zuvor gezeigt, dass der Selbstbezug eines Feedbacks ebenfalls die Aktivität im striatum/ACC moduliert, wobei die Aktivität beim Lernen aus Feedback für beobachtete gegenüber selbst-generierten Handlungen verringert war. Die Studie 3 untersuchte den kombinierten Einfluss des Feedbackselbstbezugs und der Feedbackverzögerung auf die FRN, sowie auf Beta- und Thetaoszillationen. Die FRN wurde durch den Selbstbezug des Feedbacks und dessen Verzögerung beeinflusst, wobei ein kombinierter Einfluss nur für Feedback für selbst-generierte Handlungen gefunden wurde. Die Beta- und Thetapower wurden durch den Feedback-Erscheinungszeitpunkt beeinflusst, während nur der Feedbackselbstbezug die Power im Thetaband modulierte. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich die Mechanismen, die der FRN zugrunde liegen, von denen unterscheiden, die Beta- und Thetaoszillationen unterliegen. Zu Beta- und Thetaoszillationen wurde vorgeschlagen, dass sie valenzspezifische Kommunikationssigle widerspiegeln, wenn Gedächtniskonsolidierung beziehungsweise kognitive Kontrolle notwendig ist. Zusammengefasst deuten alle drei Studien auf einen Beitrag des Striatums/ACCs zur Verarbeitung verzögerten Feedbacks hin, was eine Kooperation des deklarativen und des non-deklarativen Systems beim Lernen aus verzögertem Feedbacks suggeriert.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Psychologie
Dokument erstellt am:	17.12.2018
Dateien geändert am:	17.12.2018
Promotionsantrag am:	14.09.2018
Datum der Promotion:	11.12.2018