Imaging-Studie verfolgt die Gehirnaktivität im Zusammenhang mit der Problemlösung
Ein neuer Forschungsansatz unter Verwendung von Neuroimaging-Daten zeigt, dass das Gehirn verschiedene Phasen durchläuft, während ein Individuum herausfordernde Probleme löst.
Durch die Kombination von zwei Analysestrategien konnten die Forscher mithilfe funktioneller MRT-Daten Muster der Gehirnaktivität identifizieren, die vier verschiedene Phasen der Problemlösung begleiten.
„Wie Studenten diese Art von Problemen lösten, war uns ein Rätsel, bis wir diese Techniken anwendeten“, sagt der Psychologe John Anderson von der Carnegie Mellon University, leitender Forscher der Studie.
"Wenn die Schüler dort sitzen und nachdenken, können wir jede Sekunde sagen, was sie denken."
Die Erkenntnisse aus dieser Arbeit könnten möglicherweise auf die Gestaltung eines effektiveren Unterrichts angewendet werden, sagt Anderson.
Die Studie erscheint inPsychologische Wissenschaft, eine Zeitschrift der Association for Psychological Science.
Die Forschung geht aus einer laufenden Untersuchung hervor, bei der mithilfe der Bildgebung des Gehirns die Abfolge der Prozesse verstanden wird, die dem Denken zugrunde liegen. Während die Neuroimaging-Forschung ein Fenster zu verschiedenen Aspekten der Kognition bietet, ist nicht klar, wie diese Teile zu einem zusammenhängenden Ganzen zusammenpassen, wenn Menschen reale Aufgaben in Echtzeit erledigen.
Anderson fragte sich, ob zwei analytische Ansätze - Multivoxel-Musteranalyse (MVPA) und versteckte Semi-Markov-Modelle (HSMM) - kombiniert werden könnten, um die verschiedenen Denkphasen zu beleuchten.
MVPA wurde typischerweise verwendet, um momentane Aktivierungsmuster zu identifizieren; Anderson vermutete, dass das Hinzufügen von HSMM Informationen darüber liefern würde, wie sich diese Muster im Laufe der Zeit entwickeln.
Anderson und die Kollegen Aryn A. Pike und Jon M. Fincham beschlossen, diesen kombinierten Ansatz auf Neuroimaging-Daten anzuwenden, die von Teilnehmern gesammelt wurden, um bestimmte Arten von mathematischen Problemen zu lösen.
Um zu beurteilen, ob die identifizierten Phasen auf tatsächliche Denkphasen abgebildet wurden, manipulierten die Forscher verschiedene Merkmale der mathematischen Probleme. Zu diesem Zweck haben sie einige Probleme verursacht, die mehr Aufwand bei der Erstellung eines geeigneten Lösungsplans erforderten, und andere, die mehr Aufwand bei der Ausführung der Lösung erforderten.
Ziel war es zu testen, ob diese Manipulationen die spezifischen Auswirkungen hatten, die man auf die Dauer der verschiedenen Stadien erwarten würde.
Die Forscher brachten 80 Teilnehmer ins Labor - nachdem sie mit spezifischen Strategien zur Lösung der mathematischen Probleme geübt hatten, beantworteten die Teilnehmer im Scanner eine Reihe von Zielproblemen. Sie erhielten Feedback zu jedem Problem, wobei die Antworten grün wurden, wenn sie korrekt waren, und rot, wenn sie falsch waren.
Mithilfe der HSMM-MVPA-Methode zur Analyse der Neuroimaging-Daten identifizierten Anderson und Kollegen vier Erkenntnisstufen: Codierung, Planung, Lösung und Reaktion.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Planungsphase tendenziell länger war, wenn das Problem mehr Planung erforderte, und die Lösungsphase tendenziell länger war, wenn die Lösung schwieriger auszuführen war, was darauf hinweist, dass die Methode auf reale Erkenntnisstadien abgebildet wurde, die von unterschiedlich betroffen waren verschiedene Merkmale der Probleme.
„In der Regel haben Forscher die Gesamtzeit für die Erledigung einer Aufgabe als Beweis für die Phasen der Ausführung dieser Aufgabe und ihre Beziehung betrachtet“, sagt Anderson. "Mit den Methoden in diesem Artikel können wir die Stufen direkt messen."
Obwohl sich die Studie speziell auf die Lösung mathematischer Probleme konzentrierte, verspricht die Methode eine breitere Anwendung, argumentieren die Forscher.
Die Verwendung derselben Methode mit bildgebenden Verfahren des Gehirns, die eine größere zeitliche Auflösung aufweisen, wie z. B. das EEG, könnte noch detailliertere Informationen über die verschiedenen Stadien der kognitiven Verarbeitung liefern.
Quelle: Verein für Psychologie
