Objects in context : the neurocognitive representation, binding, and processing of object and context features in recognition memory — an electrophysiological approach

Abstract

In a series of recognition memory experiments using event-related potentials (ERPs), some predictions of the multi-process Type-Token model of human object memory (Ecker, Groh-Bordin & Zimmer, 2004) were tested. In particular, it is claimed that intrinsic object features (e.g., object colour) and features of the extrinsic object context (e.g., background colour) are represented and processed differently. The binding of intrinsic object information does not require an intact hippocampus, but seems to rely on adjacent cortical structures. The respective representation (the "object token") is considered the basis of familiarity memory. Accordingly, perceptual study-test manipulations of intrinsic information affected mainly the ERP old-new effect associated with familiarity processing. On the other hand, the binding of contextual features necessarily requires hippocampal processing, and the respective higher-level representation (the "episodic token") is considered to support recollection. Perceptual study-test manipulations of contextual information thus selectively affected recollection and the associated ERP old-new effect. Taken together, the thesis supports the following conclusions: 1) ERP results offer strong support for dual-process models of recognition memory. 2) Familiarity is not a purely conceptual process, but can also be perceptually specific given certain constraints. 3) Familiarity is in principle an acontextual process (as far as local context is concerned; obviously, familiarity needs to be context-sensitive with regard to more global context, e.g., the study-phase of the experiment — otherwise it would not be episodic). 4) Familiarity is a rather automatic and holistic process, whereas recollection is more controlled and flexible — thus, subjects may to some extent control which aspects of the context they do or do not retrieve. 5) Episodic recognition is an iterative process, supported by interacting subprocesses (familiarity, novelty detection, recollection) that depend on different brain regions, and influenced by non-mnemonic processing (e.g., attention, control processes, biased competition in perception). Thereby, because objects are preferred units of the cognitive system in general, evaluation of intrinsic features usually occurs before the evaluation of context features.

In einer Serie von episodischen Wiedererkennensexperimenten wurden mit Hilfe ereigniskorrelierter Potentiale (EKPs) einige Vorhersagen des multi-Prozess Type-Token Modells des Objekterinnerns (Ecker, Groh-Bordin & Zimmer, 2004) getestet. Insbesondere wird postuliert, dass intrinsische Objektmerkmale (z.B. Objektfarbe) und Merkmale des extrinsischen Kontexts (z.B. Hintergrundfarbe) unterschiedlich repräsentiert und verarbeitet werden. Die Bindung intrinsischer Objektinformation benötigt keinen intakten Hippocampus, sondern scheint auf angrenzenden Kortexarealen zu basieren. Die entsprechende Repräsentation (das "object token") wird als Basis des vertrautheitsbasierten Wiedererkennens angenommen. Dementsprechend beeinflusste die perzeptuelle Lern-Test-Manipulation intrinsischer Information im wesentlichen den EKP alt-neu Effekt, der mit Vertrautheit assoziiert ist. Auf der anderen Seite benötigt das Binden extrinsischer Kontextinformation notwendigerweise hippocampale Verarbeitung, und die entsprechende hierarchisch höhere Repräsentation (das "episodic token") wird als Grundlage der Rekollektion gesehen. Perzeptuelle Lern-Test-Manipulation kontextueller Information beeinflussten demnach selektiv Rekollektion und den assoziierten EKP alt-neu Effekt. Zusammengefasst unterstützt die Arbeit die folgenden Annahmen: 1) Die EKP Ergebnisse unterstützen deutlich die Zwei-Prozess-Modelle des episodischen Wiedererkennens. 2) Vertrautheit ist kein rein konzeptueller Prozess, sondern kann unter bestimmten Voraussetzungen auch perzeptuell spezifisch sein. 3) Vertrautheit ist prinzipiell ein akontextueller Prozess (was lokalen Kontext angeht; offensichtlich muss Vertrautheit im globalen Sinne kontextabhängig sein, z.B. mit Bezug auf die Lernphase eines Experiments — ansonsten wäre Vertrautheit nicht episodisch). 4) Vertrautheit ist ein eher automatischer und holistischer Prozess, wohingegen Rekollektion eher kontrolliert und flexibel ist — d.h., Versuchspersonen können zu einem gewissen Grad kontrollieren, welche Kontextaspekte sie abrufen oder nicht abrufen. 5) Episodisches Wiedererkennen ist ein iterativer Prozess, der von interagierenden Teilprozessen (Vertrautheit, Neuheitsdetektion, Rekollektion) unterstützt wird, die auf unterschiedlichen Gehirnarealen beruhen, und wird dabei beeinflusst von nicht-mnemonischer Verarbeitung (z.B. Aufmerksamkeit, Kontrollprozesse, sog. biased competition in der Wahrnehmung). Da Objekte im allgemeinen die bevorzugten Einheiten des kognitiven Systems sind, erfolgt in der Regel die Evaluation intrinsischer Merkmale vor derjenigen extrinsischer Merkmale.