Die Entwicklung der Auflösung der Aufmerksamkeit

The development of the resolution of attention

  • Das Ziel der vorliegenden Untersuchung bestand darin, die Entwicklung der Auflösung der Aufmerksamkeit im Kindes- und frühen Jugendalter zu charakterisieren und die der Entwicklung zugrunde liegenden Mechanismen zu untersuchen. Zur Untersuchung dieser Fragestellung wurde das Object-Tracking-Paradigma in zwei Verhaltensexperimenten und einem fMRT-Experiment bei Kindern unterschiedlicher Altersgruppen und bei Erwachsenen verwendet. In der ersten Studie wurden sieben-, neun-, elf- und dreizehnjährigen Kindern sowie Erwachsenen das Object-Tracking-Paradigma mit variierendem Abstand zwischen Zielreiz und Distraktoren dargeboten, um den kritischen Abstand der verschiedenen Altersgruppen bestimmen und den Entwicklungsverlauf des kritischen Abstandes über den beobachteten Altersbereich beschreiben zu können. In diesem Entwicklungsverlauf zeigten sich bedeutsame altersbedingte Veränderungen der Auflösung der Aufmerksamkeit. Der kritische Abstand nahm zwischen 7 und 11 Jahren bedeutend ab, blieb zwischen 11 Jahren und 13 Jahren gleich und sank dann noch einmal bedeutsam zum Erwachsenenalter hin. In einer Kontrollaufgabe konnte gezeigt werden, dass sich die dynamische Sehschärfe im gleichen Alterszeitraum nicht veränderte, woraus geschlossen werden kann, dass die Veränderung der Auflösung der Aufmerksamkeit nicht auf die Entwicklung dieser – der Auflösung der Aufmerksamkeit möglicherweise zugrunde liegenden – visuellen Fähigkeit zurückzuführen ist. In der zweiten Studie wurde in der Object-Tracking-Aufgabe neben dem Abstand zwischen Zielreiz und Distraktoren die Anzahl der Zielreize in zwei Stufen (zwei vs. drei Objekte) variiert. Es zeigte sich hier, dass der kritische Abstand von zwei zu drei Zielreizen über alle Altersgruppen hinweg anstieg. Die Reduktion der pro Zielreiz zur Verfügung stehenden Verarbeitungsressourcen bewirkte somit, dass der Fokus der Aufmerksamkeit weniger eng zusammen gezogen werden konnte. Das Ausmaß des Anstiegs des kritischen Abstandes in den verschiedenen Altersgruppen zeichnete zudem den Entwicklungsverlauf der Auflösung der Aufmerksamkeit in Experiment 1 nach. Das heißt, dass der kritische Abstand von zwei zu drei Objekten bei Kindern stärker als bei Erwachsenen zunahm und innerhalb der Kinderstichproben in den Altersgruppen besonders zunahm, die in Experiment 1 eine geringere Auflösung der Aufmerksamkeit gezeigt hatten. Hieraus lässt sich schließen, dass bei Kindern die Verringerung der pro Objekt zur Verfügung stehenden Verarbeitungsressourcen in besonderem Maße dazu führte, dass sie den Fokus der Aufmerksamkeit weniger eng zusammenziehen konnten. Dies deutet darauf hin, dass die in Experiment 1 beobachtete Entwicklung der Auflösung der Aufmerksamkeit damit im Zusammenhang steht, dass den jüngeren Altersgruppen nicht ausreichend Verarbeitungsressourcen zur Verfügung stehen, um den Aufmerksamkeitsfokus so eng wie Erwachsene zusammenzuziehen. In der dritten Studie wurden die neuronalen Korrelate der Auflösung der Aufmerksamkeit bei sieben- und elfjährigen Kindern und bei Erwachsenen verglichen. Entgegen der Erwartung, dass erhöhte Anforderungen an die Präzision der Selektion mit einer erhöhten Aktivierung der FEF einhergehen würden, führte das Zusammenziehen des Fokus der Aufmerksamkeit zu einem Anstieg der neuronalen Aktivität im Salienznetzwerk aus FIC, ACC und Thalamus. Die Aktivierung dieser Areale wies eine hohe Stabilität zwischen 7 Jahren und dem Erwachsenenalter auf. Gleichzeitig zeigten sich jedoch auch Abweichungen in den Aktivierungsmustern von Kindern und Erwachsenen. Innerhalb des Netzwerkes, das über alle Altersgruppen als Antwort auf erhöhte Anforderungen an die Präzision der Selektion aktiviert wurde, zeigte sich eine altersbedingte Reduktion der Aktivierung im ACC. Daneben wurden zusätzlich entwicklungsbedingte Aktivierungsabweichungen im linken superioren frontalen Gyrus, dem Precuneus, dem posterioren cingulären Gyrus und bilateral im lateralen okzipito-temporalen Kortex sichtbar. Dies deutet darauf hin, dass bei Kindern ein Zusammenziehen des Fokus der Aufmerksamkeit durch Kontrollsignale aus von Erwachsenen abweichenden Arealen geleistet wird. Zusammengenommen deuten die Ergebnisse von Experiment 2 und Experiment 3 darauf hin, dass die Entwicklung der Auflösung der Aufmerksamkeit, die in Experiment 1 für das Schulalter beobachtet werden konnte, auf eine altersbedingte Zunahme der Verarbeitungsressourcen zurückzuführen ist. Auf neuronaler Ebene unterstreichen die vorliegenden Ergebnisse die Bedeutung des Salienznetzwerkes für die Auflösung der Aufmerksamkeit und zeigen, dass dieses Netzwerk ab einem frühen Alter verwendet wird, um die Präzision der Selektion zu erhöhen. Gleichzeitig wird die Verwendung dieses Netzwerkes jedoch mit zunehmendem Alter spezifischer, was möglicherweise dazu führt, dass auf Verhaltensebene eine Zunahme der Verarbeitungsressourcen beobachtet werden kann.
  • The ability to select relevant information from the environment is limited by the resolution of attention – i.e., by the minimum size of the region that can be selected by attention. Contrary to many other aspects of attention, the development of this limit has not been investigated in children so far. The aim of this dissertation is to investigate both the development of attentional resolution during school age and the mechanisms underlying this development. We addressed this question in two behavioral experiments and one functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiment. In those experiments, subjects of different age groups performed an object tracking task with varying distances between target(s) and distractors. In experiment 1, absolute thresholds – corresponding to the resolution of attention – were determined for 7-, 9- and 11-year-old children, 13-year-old adolescents and an adult sample. A comparison of the thresholds revealed that the resolution of attention develops markedly between childhood and adulthood. Experiment 2 tested the hypotheses that this development can be attributed to an age-related increase in processing resources by varying the number of targets in addition to target-distractor distance. Increasing the number of targets lead to an increase in the absolute threshold across all age groups. However, this increase was especially pronounced in those age groups that had been characterized by a low resolution of attention in Experiment 1. This indicates that the lower attentional resolution of the younger age groups may be related to a lack of an adequate amount of processing resources which restrains them from constricting the focus of attention in an adult-like manner. In Experiment 3, fMRI was performed in children aged 7 years, 11 years, and in young adults to investigate the neural mechanisms underlying the resolution of attention. Increasing the required resolution of attention led to activation increases in fronto-insular cortex, medial frontal cortex including anterior cingulate cortex (ACC) and supplementary motor area, and superior colliculi and thalamus. This circuitry was recruited by all age groups, but ACC showed an age-related activation reduction. Moreover, several non-task-specific areas showed additional activation in the 7-year-olds and decreased activation in the 11-year-olds as compared to the adult sample. Our results suggest that age-related improvements in the resolution of attention are characterized by an increased use of more functionally specialized brain regions during the course of development. In sum, the present results link the marked development of the resolution of attention to an age-related increase in processing resources. On a neurophysiological level, our findings highlight a role of the saliency network in the context of the resolution of attention. From a developmental perspective, the present results establish that children make use of these circuits from an early age. At the same time, however, children show an increasingly specialized use of these brain regions possibly resulting in the increase in processing resources observed at the behavioral level.

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Metadaten
Author:Kerstin Wolf
URN:urn:nbn:de:bsz:751-opus-187
Advisor:Till Pfeiffer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2014/07/25
Publishing Institution:Pädagogische Hochschule Karlsruhe
Granting Institution:Pädagogische Hochschule Karlsruhe, Fakultät I
Date of final exam:2014/07/25
Release Date:2014/07/25
Tag:neurokognitive Entwicklung; selektive Aufmerksamkeit; visuelles System
attention; cogitive development; neurocognitive development; selective attention; visual system
GND Keyword:Kognitive Entwicklung; Aufmerksamkeit
Identifier Union Catalogue:797480277
Institutes:Fakultät I / Institut für Psychologie
DDC class:100 Philosophie und Psychologie / 150 Psychologie
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