Effects of similarity in working memory. Contrasting mutual facilitation, a retrieval account, and inhibitory processes

Abstract

Are there automatic processes that help us to memorize similar concepts more easily than dissimilar concepts for a short time? Early studies investigating the effects of similarity on working memory performance revealed diverging effects. Furthermore, these studies do not necessarily address automatic processes that are induced by conceptual or semantic similarity. Theories that attempt to explain priming effects, especially spreading activation theories, may also provide a promising framework for understanding the automatic influences of similarity on task performance. Based on the assumptions of spreading activation theories, it can be predicted that similar items are more easily maintained concurrently in working memory than dissimilar items because they mutually facilitate each other’s activation. As a basis, in Experiment 1a we paved the way to provide evidence for parallel activation and mutual facilitation of prime and target in a semantic priming task that can be assumed to measure automatic priming effects. Based on that, Experiment 1b provides evidence for the notion of parallel activation and mutual facilitation in priming. In addition, Experiment 1b introduces a memory component into the priming task by combining the perceptual identification task, which was also used in Experiment 1a, with a post-cue task. In the next step, we aimed for providing evidence for mutual facilitation processes in working memory. Therefore, we used a classical working memory paradigm: the change detection task. In four experiments (Experiment 2a-2d), emotional faces (i.e., angry and happy faces) served as to-be-remembered stimuli in order to enable the investigation of the evaluative congruency effect because evaluative congruency can be considered to be a specific type of conceptual similarity. Although the results of the individual experiments (Experiment 2a-2d) were heterogeneous, an overall analysis revealed better performance in trials with evaluatively congruent compared to evaluatively incongruent content. This finding is in accordance with the assumption of a mutual facilitation due to conceptual similarity that occurs in working memory. In a series of similar experiments (Experiment 3a-3c), in which another variant of the change detection paradigm was implemented (with set size two and changing locations from study to test), again the effect of evaluative congruency was investigated. However, using a different procedure, there was overall (Experiment 3a-c) better performance in incongruent trials measured with d’ and a numerical effect in the drift-diffusion parameter v. At first glance, this finding stands in contrast to the assumption of a mutual facilitation of evaluatively or conceptually similar items. Notwithstanding, the change of locations from study to test used in Experiment 3a-c might have introduced a counteracting process. In incongruent trials, participants might have used the emotions of the two faces to infer which test face has to be compared with which studied face. This potentially efficient strategy cannot be used in congruent trials. The strategy is however of no use when set size two without locational changes from study to test is used. This assumption was tested in Experiment 4. In this final study, an overall memory benefit due to evaluative congruency was observed, which is in line with the assumption of a mutual facilitation. The design of Experiment 4 included an additional factor manipulating whether the studied arrangement was destroyed at test by an irrelevant change or not. The effect of the irrelevant change, however, did not affect performance in congruent trials more than in incongruent trials. Therefore, there is no direct evidence for an alternative explanation (based on a compound-cue theory, namely the retrieval account by Whittlesea and Jacoby, 1990) that is different to the assumption of a mutual facilitation based on spreading activation processes. Hence, the effects of the reported studies can most parsimoniously be explained either by mutual facilitation of similar concepts or by the use of valence as a retrieval cue in Experiment 3a-c. Potential alternative explanations by compound-cue theories, modifications of parallel distributed processing models or theories inspired by explanations of effects of perceptual similarity are discussed.

Gibt es automatische Prozesse, die uns helfen, ähnliche Konzepte für kurze Zeit besser zu behalten als unähnliche Konzepte? Einige ältere Studien, welche den Effekt von Ähnlichkeit auf die Arbeitsgedächtnisleistung untersucht haben, zeigen widersprüchliche Befunde. Zudem untersuchen diese Studien nicht zwangsläufig automatische Prozesse, die durch konzeptuelle oder semantische Ähnlichkeit verursacht werden. Spreading activation-Theorien und einige andere Theorien, die versuchen Primingeffekte zu erklären, können vielversprechende Ansatzpunkte für das Verständnis automatischer Effekte von Ähnlichkeit auf die Gedächtnisleistung liefern. Zum Beispiel kann, basierend auf den Annahmen von spreading activation-Theorien, vorhergesagt werden, dass ähnliche Elemente im Gegensatz zu unähnlichen Elementen leichter gleichzeitig im Arbeitsgedächtnis gehalten werden können, da sie wechselseitig ihre Aktivation aufrechterhalten. Vor diesem Hintergrund wurde mit Experiment 1a die Grundlage dafür geschaffen, Evidenz für eine parallele Aktivation und eine automatische wechselseitige Aufrechterhaltung von Prime und Target in einer semantischen Primingaufgabe zu liefern. Darauf aufbauend liefert Experiment 1b Evidenz für das Konzept der parallelen Aktivierung und der wechselseitigen Aufrechterhaltung im Priming. Darüber hinaus wurde in Experiment 1b eine Gedächtniskomponente in die Primingaufgabe eingebaut, indem die perzeptuelle Identifikationsaufgabe (die auch im Experiment 1a verwendet wurde) mit einer post cue-Aufgabe kombiniert wurde. Die folgenden Studien zielen darauf ab, Evidenz für die wechselseitige Aufrechterhaltung ähnlicher Konzepte im Arbeitsgedächtnis zu sammeln. Zu diesem Zweck wurde eine klassische Arbeitsgedächtnisaufgabe eingesetzt: die change detection-Aufgabe. In vier Experimenten (Experiment 2a-d) dienten emotionale Gesichter (wütende und fröhliche Gesichter) als zu erinnernde Stimuli. Dies ermöglichte die Untersuchung des Effekts evaluativer Kongruenz, die als eine spezifische Art konzeptueller Ähnlichkeit aufgefasst werden kann. Obwohl die Ergebnisse der einzelnen Experimente (Experiment 2a-d) uneindeutig erschienen, zeigte eine Gesamtanalyse eine bessere Gedächtnisleistung in Durchgängen mit evaluativ kongruenten verglichen mit evaluativ inkongruenten Gesichtern. Dieses Ergebnis stimmt mit der Annahme einer wechselseitigen Aufrechterhaltung aufgrund konzeptueller Ähnlichkeit überein. Die wechselseitige Aufrechterhaltung ist dabei ein Prozess, der vermutlich im Arbeitsgedächtnis zu verorten ist. In einer Reihe ähnlicher Experimente (Experiment 3a-c) wurde eine andere Variante des change detection-Paradigmas verwendet (mit zwei Elementen pro Display und wechselnden Positionen von der Enkodierung zum Test) um wiederum den Effekt evaluativer Kongruenz zu untersuchen. Mit dieser unterschiedlichen Prozedur zeigte sich jedoch insgesamt eine bessere Leistung in inkongruenten Durchgängen, gemessen mit d‘ sowie ein entsprechender numerischer Effekt im Driftdiffusionsparameter v. Auf den ersten Blick widerspricht dieser Befund der Annahme einer wechselseitigen Aufrechterhaltung evaluativ kongruenter oder konzeptuell ähnlicher Konzepte. Es gilt jedoch zu beachten, dass der Wechsel der Positionen der Items vom Enkodierdisplay zum Testdisplay in Experiment 3a-c einen entgegenwirkenden Prozess verursacht haben könnte. In inkongruenten Durchgängen könnten die Teilnehmer die Emotionen der beiden Gesichter genutzt haben, um zu erschließen, welches Gesicht im Testdisplay mit welchem Gesicht aus dem Lerndisplay verglichen werden muss. Diese vermutlich höchst effiziente Strategie kann jedoch nicht in kongruenten Durchgängen eingesetzt werden. Weiterhin sollte diese Strategie ohne Nutzen sein, wenn zwei Elemente pro Display ohne wechselnde Positionen vom Lern- zum Testdisplay verwendet werden. Diese Annahme wurde in Experiment 4 getestet. In dieser letzten Studie wurde ein Gedächtnisvorteil aufgrund evaluativer Kongruenz beobachtet, der sich mithilfe der Annahme einer wechselseitigen Aufrechterhaltung erklären lässt. Das Design von Experiment 4 beinhaltete jedoch einen weiteren Faktor: Es wurde variiert, ob die ursprünglich gelernte Konfiguration im Testdisplay durch eine aufgabenirrelevante Veränderung zerstört wird oder nicht. Der Effekt einer solchen irrelevanten Veränderung wirkte sich jedoch nicht stärker auf die Leistung in kongruenten Durchgängen als auf die Leistung in inkongruenten Durchgängen aus. Somit zeigte sich keine direkte Evidenz für eine Alternativerklärung (die auf einer compound-cue-Theorie basiert, genauer dem retrieval account von Whittlesea und Jabocy, 1990). Diese Alternativerklärung unterscheidet sich grundlegend von der Annahme einer wechselseitigen Aufrechterhaltung auf der Basis von Aktivationsausbreitungsprozessen. Daher können die hier berichteten Effekte am einfachsten entweder durch eine wechselseitige Aufrechterhaltung ähnlicher Konzepte oder durch die Verwendung der Valenz der Gesichter als Abrufschlüssel (Experiment 3a-c) erklärt werden. Mögliche Alternativerklärungen durch compound-cue-Theorien, Modifikationen aktueller parallelverteilter Modelle oder durch die Modifikation von Theorien, die in erster Linie Effekte perzeptueller Ähnlichkeit erklären, werden diskutiert.