TY  - THES
A1  - Andreatta, Marta
T1  - Emotional reactions after event learning : a Rift between Implicit and Explicit Conditioned Valence in Humans Pain Relief Lerning
T1  - Emotionale Reaktionen nach dem Event-Learning
N2  - Organismen vermeiden Gefahren und streben nach Belohnungen, um zu überleben. Klassische Konditionierung ist ein einfaches Model, das erklärt, wie Tiere und Menschen Ereignisse in Verbindung bringen. Dieses Lernen ermöglicht Lebewesen Gefahr oder Belohnung direkt vorherzusehen. Normalerweise besteht das Konditionierungsparadigma aus der Präsentation eines neutralen Stimulus zusammen mit einem biologisch bedeutsamen Event (der unkonditionierte Stimulus – US). Aufgrund dieser Assoziation erwirbt der neutrale Stimulus affektive Eigenschaften und wird dann konditionierter Stimulus (CS+) genannt. Wenn der CS+ mit Schmerz während der Trainingsphase assoziiert wird, leitet er eine defensive Reaktion, wie z.B. Vermeidung ein. Wenn der CS+ mit einer Belohnung assoziiert wird, leitet er eine appetitive Reaktion, wie z.B. Annäherungsreaktionen ein. Interessanterweise haben Tierstudien gezeigt, dass ein konditionierter Stimulus vermieden wurde, wenn er einem aversiven US in der Trainingsphase vorausgegangen war (CS+US; Vorwärtskonditionierung). Das deutet darauf hin, dass der CS+ aversive Eigenschaften erlangt hat. Jedoch führte ein konditionierter Stimulus zu einer Annäherung, wenn er in der Trainingsphase auf einen aversiven US folgt (US CS+; Rückwärtskonditionierung). Das deutet darauf hin, dass der CS+ appetitive Eigenschaften erlangt hat. Kann das Event Timing sowohl aversive als auch appetitive konditionierten Reaktionen auch bei Menschen auslösen, die zu Kognitionen bezüglich der Assoziationen fähig sind? Um diese Fragestellung zu beantworten, wurden vier Studien durchgeführt. Die Studien hatten den gleichen Ablauf, variiert wurde nur die Zeit zwischen CS+ und US (das Interstimulusintervall – ISI – ist als das Zeitintervall zwischen dem Onset des CS+ und dem Onset des US definiert). Während der Akquisitionsphase (Konditionierung) wurden, zwei einfache geometrische Figuren als konditionierte Stimuli dargeboten. Eine geometrische Figur (der CS+) war immer mit einem leichten schmerzhaften elektrischen Reiz (der aversive US) assoziiert; die andere Figur (der CS-) war nie mit dem elektrischen Reiz assoziiert. In einem between-subjects Design wurde entweder eine Vorwärtskonditionierung oder eine Rückwärtskonditionierung durchgeführt. Während der Testsphase (Extinktion) wurden CS+ und CS- präsentiert sowie zusätzlich eine neue neutrale geometrische Figur präsentiert, die als Kontrollstimulus fungierte; der US wurde in dieser Phase nie dargeboten. Vor und nach der Konditionierung wurden die Probanden sowohl bezüglich der Valenz (bzw. Unangenehmheit und Angenehmheit) als auch der Erregung (bzw. Ruhe und Aufregung) hinsichtlich der geometrischen Figuren befragt. In der ersten Studie wurde der Schreckreflex (Startle Reflex) als Maß für die implizite Valenz der Stimuli gemessen. Der Schreckreflex ist eine defensive Urreaktion, die aus einem Muskelzucken des Gesichts und des Körpers besteht. Dieser Reflex ist durch plötzliche und intensive visuelle, taktile oder akustische Reize evoziert. Einerseits war die Amplitude des Startles bei der Anwesenheit des vorwärts CS+ potenziert und das deutet daraufhin, dass der CS+ eine implizite negative Valenz nach der Vorwärtskonditionierung erworben hat. Anderseits war die Amplitude des Startles bei der Anwesenheit des rückwärts CS+ abgeschwächt, was darauf hin deutet, dass der CS+ nach der Rückwärtskonditionierung eine implizite positive Valenz erworben hat. In der zweiten Studie wurde die oxygenierte Bloodsresponse (BOLD) mit funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) erhoben, um neuronale Korrelate des Event-Timings zu erfassen. Eine stärkere Aktivierung wurde in der Amygdala in Erwiderung auf den vorwärts CS+ und im Striatum in Erwiderung auf den rückwärts CS+ gefunden. Zum Einen entspricht dies einer Aktivierung des Defensive Motivational Systems, da die Amygdala eine wichtige Rolle beim Angstexpression und Angstakquisition hat. Deshalb wurde der vorwärts CS+ als aversiv betrachtet. Zum Anderen entspricht dies einer Aktivierung des Appetitive Motivational System, da das Striatum eine wichtige Rolle bei Belohnung hat. Deshalb wurde der rückwärts CS+ als appetitiv betrachtet. In der dritten Studie wurden Aufmerksamkeitsprozesse beim Event-Timing näher beleuchtet, indem steady-state visuelle evozierte Potentiale (ssVEP) gemessen wurden. Sowohl der vorwärts CS+ als auch der rückwärts CS+ zog Aufmerksamkeit auf sich. Dennoch war die Amplitude der ssVEP großer während der letzen Sekunden des vorwärts CS+, d.h. direkt vor dem aversiven US. Die Amplitude der ssVEP war aber größer während der ersten Sekunden des rückwärts CS+, d.h. kurz nach dem aversiven US. Vermutlich wird die Aufmerksamkeit auf den hinsichtlich des aversiven US informativsten Teil des CS+. Alle Probanden der drei Studien haben den vorwärts CS+ und den rückwärts CS+ negativer und erregender als den Kontrollstimulus beurteilt. Daher werden die expliziten Ratings vom Event-Timing nicht beeinflusst. Bemerkenswert ist die Dissoziation zwischen den subjektiven Ratings und den physiologischen Reaktionen. Nach der Dual-Prozess Theorie werden die Verhaltensreaktionen des Menschen von zwei Systemen determiniert: einem impulsiv impliziten System, das auf assoziativen Prinzipien beruht, und einem reflektiv expliziten System, das auf der Kenntnis über Fakten und Werte basiert. Wichtig ist, dass die zwei Systeme auf synergetische oder antagonistische Weise agieren können. Folglich könnte es sein, dass das impulsive und das reflektive System nach der Rückwärtskonditionierung antagonistisch arbeiten. Zusammen deuten die vorliegenden Studien daraufhin, dass Event-Timing eine Bestrafung in eine Belohnung umwandeln kann, aber die Probanden erleben den Stimulus assoziiert mit einem aversiven Event als negativ. Diese Dissoziation könnte zum Verständnis der psychiatrischen Störungen wie z.B. Angststörungen oder Drogenabhängigkeit beitragen.
N2  - In order to survive, organisms avoid threats and seek rewards. Classical conditioning is a simple model to explain how animals and humans learn associations between events that allow them to predict threats and rewards efficiently. In the classical conditioning paradigm, a neutral stimulus is paired with a biologically significant event (the unconditioned stimulus – US). In virtue of this association, the neutral stimulus acquires affective motivational properties, and becomes a conditioned stimulus (CS+). Defensive responses emerge for pairings with an aversive US (e.g., pain), and appetitive responses emerge for pairing with an appetitive event (e.g., reward). It has been observed that animals avoid a CS+ when it precedes an aversive US during a training phase (CS+  US; forward conditioning); whereas they approach a CS+ when it follows an aversive US during the training phase (US  CS+; backward conditioning). These findings indicate that the CS+ acquires aversive properties after a forward conditioning, whereas acquires appetitive properties after a backward conditioning. It is thus of interest whether event timing also modulates conditioned responses in such an opponent fashion in humans, who are capable of explicit cognition about the associations. For this purpose, four experiments were conducted in which a discriminative conditioning was applied in groups of participants that only differed in the temporal sequence between CS+ onset and US onset (i.e., the interstimulus interval – ISI). During the acquisition phase (conditioning), two simple geometrical shapes were presented as conditioned stimuli. One shape (CS+) was always associated with a mild painful electric shock (i.e., the aversive US) and the other one (CS-) was never associated with the shock. In a between-subjects design, participants underwent either forward or backward conditioning. During the test phase (extinction), emotional responses to CS+ and CS- were tested and the US was never presented. Additionally, a novel neutral shape (NEW) was presented as control stimulus. To assess cognitive components, participants had to rate both the valence (the degree of unpleasantness or pleasantness) and the arousal (the degree of calmness or excitation) associated with the shapes before and after conditioning. In the first study, startle responses, an ancestral defensive reflex consisting of a fast twitch of facial and body muscles evoked by sudden and intense stimuli, was measured as an index of stimulus implicit valence. Startle amplitude was potentiated in the presence of the forward CS+ whilst attenuated in the presence of the backward CS+. Respectively, the former response indicates an implicit negative valence of the CS+ and an activation of the defensive system; the latter indicated an implicit positive valence of the CS+ and an activation of the appetitive system. In the second study, the blood-oxygen level dependent (BOLD) response was measured by means of functional magnetic resonance imaging (fMRI) to investigate neural responses after event learning. Stronger amygdala activation in response to forward CS+ and stronger striatum activation in response to backward CS+ were found in comparison to CS-. These results support the notion that the defensive motivational system is activated after forward conditioning since the amygdala plays a crucial role in fear acquisition and expression. Whilst the appetitive motivational system is activated after backward conditioning since the striatum plays a crucial role in reward processing. In the third study, attentional processes underlying event learning were observed by means of steady-state visual evoked potentials (ssVEPs). This study showed that both forward and backward CS+ caught attentional resources. More specifically, ssVEP amplitude was higher during the last seconds of forward CS+ that is just before the US, but during the first seconds of backward CS+ that is just after the US. Supposedly, attentional processes were located at the most informative part of CS+ in respect to the US. Participants of all three studies rated both forward and backward CS+ more negative and arousing compared to the CS-. This indicated that event timing did not influence verbal reports similarly as the neural and behavioral responses indicating a dissociation between the explicit and implicit responses. Accordingly, dual process theories propose that human behavior is determined by the output of two systems: (1) an impulsive implicit system that works on associative principles, and (2) a reflective explicit system that functions on the basis of knowledge about facts and values. Most importantly, these two systems can operate in a synergic or antagonistic fashion. Hence, the three studies of this thesis congruently suggest that the impulsive and the reflective systems act after backward association in an antagonistic fashion. In sum, event timing may turn punishment into reward in humans even though they subjectively rate the stimulus associated with aversive events as being aversive. This dissociation might contribute to understand psychiatric disorders, like anxiety disorders or drug addiction.
KW  - Gefühl
KW  - Lernen
KW  - Konditionierung
KW  - Emotionen
KW  - Event Timing
KW  - Conditioning
KW  - Emotion
KW  - Event Timing
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-55715
ER  - 
TY  - THES
A1  - Saverschek, Nicole
T1  - The influence of the symbiotic fungus on foraging decisions in leaf-cutting ants - Individual behavior and collective patterns
T1  - Einfluss des symbiontischen Pilzes auf das Furagierverhalten von Blattschneiderameisen - Individuelles Verhalten und kollektive Muster
N2  - Foraging behavior is a particularly fascinating topic within the studies of social insects. Decisions made by individuals have effects not only on the individual level, but on the colony level as well. Social information available through foraging in a group modulates individual preferences and shapes the foraging pattern of a colony. Identifying parameters influencing foraging behavior in leaf-cutting ants is especially intriguing because they do not harvest for themselves, but for their symbiotic fungus which in turn influences their plant preferences after the incorporation of the substrate. To learn about the substrates’ unsuitability for the fungus, ants need to be able to identify the incorporated substrate and associate it with detrimental effects on the fungus. Odor is an important plant characteristic known to be used as recognition key outside the nest in the context of foraging. Chapter 1 shows that foragers are able to recall information about the unsuitability of a substrate through odor alone and consequently reject the substrate, which leads to the conclusion that inside the nest, odor might be enough to indentify incorporated substrate. Identification of plant species is a key factor in the foraging success of leaf-cutting ants as they harvest a multitude of different plant species in a diverse environment and host plant availability and suitability changes throughout the year. Fixed plant preferences of individuals through innate tendencies are therefore only one factor influencing foraging decisions. On the individual as well as the colony level, foraging patterns are flexible and a result of an intricate interplay between the different members involved in the harvesting process: foragers, gardeners and the symbiotic fungus. In chapter 2 I identified several conditions necessary for naïve foragers to learn about the unsuitability of substrate inside the nest. In order to exchange of information about the unsuitability of a substrate, the plant in question must be present in the fungus garden. Foragers can learn without own foraging experience and even without experiencing the effects of the substrate on the fungus, solely through the presence of experienced gardeners. The presence of experienced foragers alone on the other hand is not enough to lower the acceptance of substrate by naïve foragers in the presence of naïve gardeners, even if experienced foragers make up the majority of the workforce inside the nest. Experienced foragers are also able to reverse their previous negative experience and start accepting the substrate again. The individual behavior of foragers and gardeners with different experiential backgrounds in the presence of suitable or unsuitable substrate inside the fungus chamber was investigated in chapter 3 to shed some light on possible mechanisms involved in the flow of information about substrate suitability from the fungus to the ants. Gardeners as well as foragers are involved in the leaf processing and treatment of the applied leaf patches on the fungus. If the plant material is unsuitable, significantly more ants treat the plant patches, but foragers are less active overall. Contacts between workers initiated by either gardeners or foragers occur significantly more frequent and last longer if the substrate is unsuitable. Even though experienced gardeners increase naïve foragers’ contact rates and duration with other workers in the presence of suitable plant patches, naïve foragers show no differences in the handling of the plant patches. This suggests that foragers gain information about plant suitability not only indirectly through the gardening workers, but might also be able to directly evaluate the effects of the substrate on the fungus themselves. Outside the nest, foragers influence each other the trail (chapter 4). Foraging in a group and the presence of social information is a decisive factor in the substrate choice of the individual and leads to a distinct and consentaneous colony response when encountering unfamiliar or unsuitable substrates. As leaf-cutting ants harvest different plant species simultaneously on several trails, foragers gain individual experiences concerning potential host plants. Preferences might vary among individuals of the same colony to the degree that foragers on the same trail perceive a certain substrate as either suitable or unsuitable. If the majority of foragers on the trail perceives one of the currently harvested substrates as unsuitable, naïve foragers lower their acceptance within 4 hours. In the absence of a cue in the fungus, naïve foragers harvesting by themselves still eventually (within 6 hours) reject the substrate as they encounter experienced gardeners during visits to the nest within foraging bouts. As foraging trails can be up to 100 m long and foragers spend a considerable amount of time away from the nest, learning indirectly from experienced foragers on the trail accelerates the distribution of information about substrate suitability. The level of rejection of a formerly unsuitable substrate after eight hours of foraging by naïve foragers correlates with the average percentage of unladen experienced foragers active on the trail. This suggests that unladen experienced foragers might actively contact laden naïve workers transmitting information about the unsuitability of the load they carry. Results from experiments were I observed individual laden foragers on their way back to the nest backed up this assumption as individuals were antennated and received bites into the leaf disk they carried. Individuals were contacted significantly more often by nestmates that perceived the carried leaf disk as unsuitable due to previous experience than by nestmates without this experience (chapter 6). Leaf-cutting ants constantly evaluate, learn and re-evaluate the suitability of harvested substrate and adjust their foraging activity accordingly. The importance of the different sources of information within the colony and their effect on the foraging pattern of the colony depend on the presence or absence of each of them as e.g. experienced foragers have a bigger influence on the plant preferences of naïve foragers in the absence of a cue in the fungus garden.
N2  - Besonders faszinierend ist das Furagierverhalten sozialer Insekten. Entscheidungen von Individuen haben nicht nur direkte Auswirkungen auf individueller Ebene, sondern auch auf Kolonieebene. Soziale Informationen modulieren individuelle Präferenzen beim Furagieren in der Gruppe und beeinflussen dadurch das Aktivitätsmuster der Kolonie. Die Identifizierung der Faktoren, die das Furagierverhalten beeinflussen, ist bei Blattschneiderameisen komplex, da sie nicht für sich, sondern für ihren symbiotischen Pilz furagieren. Dieser wiederum beeinflusst die Pflanzenwahl der Ameisen nach der Einarbeitung des Pflanzenmaterials in den Pilz. Um zu lernen, dass das eingebaute Substrat für den Pilz ungeeignet ist, müssen die Ameisen in der Lage sein, das bereits eingebaute Substrat zu identifizieren und mit den negativen Effekten auf den Pilz zu assoziieren. Duft ist ein bedeutendes Pflanzencharakteristikum, das außerhalb des Nestes als Identifizierungsmerkmal im Furagierkontext verwendet wird. In Kapitel 1 zeige ich, das Pflanzendüfte alleine ausreichen um Furageuren die Information aus dem Pilzgarten über die des Substrates ins Gedächtnis zu rufen. Furageure lehnen auf Grund des Duftes allein das Substrat bereits ab. Dies lässt den Rückschluss zu, dass Duft möglicherweise als Identifizierungsmerkmal des in den Pilz eingebauten Substrats ausreichend ist. Die Identifizierung von Pflanzenarten ist ein wesentlicher Faktor des Furagiererfolgs bei Blattschneiderameisen, da diese eine Vielzahl unterschiedlicher Pflanzenarten ernten, deren Verfügbarkeit und Eignung sich im Jahresverlauf ändert. Angeborene individuelle Präferenzen sind daher nur einer von mehreren Faktoren, die die Furagierentscheidungen beeinflussen. Sowohl auf individueller als auch auf Kolonieebene sind die beobachteten Muster in der Furagieraktivität flexibel und das Ergebnis eines komplexen Wechselspiels aller Beteiligten im Furagierprozess: die Furageure, die Gärtnerinnen und der symbiotische Pilz. In Kapitel 2 habe ich mehrere Bedingungen identifiziert, die notwendig sind, damit naive Furageure im Nest lernen können, das ein Substrat für den Pilz ungeeignet ist. Um Informationen über die Pflanzenqualität austauschen zu können, ist die Anwesenheit des Substrats im Nest erforderlich. Furageure können allein durch die Anwesenheit erfahrener Gärtnerinnen lernen, ohne eigene Furagiererfahrung und ohne die negativen Effekte des Substrats auf den Pilz erfahren zu haben. Andererseits ist die Anwesenheit erfahrener Furageure allein nicht genug, um die Akzeptanz des Substrats durch naive Furageure zu verringern, wenn die Gärtnerinnen naiv sind, selbst wenn die erfahrenen Furageure die Mehrzeit der Tiere im Nest stellen. Erfahrene Furageure sind auch in der Lage, ihre früheren negativen Erfahrungen zu revidieren und das Substrat wieder zu akzeptieren. Das Individualverhalten von Furageuren und Gärtnerinnen mit unterschiedlichem Erfahrungshintergrund in der Anwesenheit von geeignetem oder ungeeignetem Pflanzenmaterial im Pilz wurde in Kapitel 3 untersucht. Hierbei sollten mögliche Mechanismen des Informationsflusses vom Pilz zu den Ameisen aufgedeckt werden. Sowohl Gärtnerinnen als auch Furageure sind in die Bearbeitung des Blattmaterials involviert. Ist das Blattmaterial ungeeignet, wird es von signifikant mehr Ameisen bearbeitet, aber die allgemeine Aktivität der Furageure ist geringer als bei der Bearbeitung von geeignetem Substrat. Ist das Pflanzenmaterial ungeeignet, finden signifikant mehr und längere Kontakte zwischen den Ameisen statt. Die Anwesenheit erfahrener Gärtnerinnen hat keinen Einfluss auf die Bearbeitungszeit oder Frequenz des geeigneten Blattmaterials durch naive Furageure, sie haben aber einen Einfluss auf die von naiven Furageuren induzierten Kontakte. Diese sind in Anwesenheit von erfahrenen Gärtnerinnen häufiger und länger. Dies lässt vermuten, das Furageure sowohl direkt über den Zustand des Pilzes, als auch indirekt durch Kontakte mit erfahrenen Gärtnerinnen lernen, das ein Substrat für den Pilz ungeeignet ist. Außerhalb des Nestes beeinflussen sich Furageure gegenseitig auf den Erntestraßen (Kapitel 4). Das Furagieren in der Gruppe und die dadurch zur Verfügung stehende soziale Informationen sind ein entscheidender Faktor in der Pflanzenwahl von Individuen und führt zu einer klaren und deutlichen Kolonieantwort bei unbekannten oder ungeeigneten Pflanzenarten. Da Blattschneiderameisen mehrere Pflanzenarten gleichzeitig auf unterschiedlichen Erntestraßen eintragen, unterscheiden sich Furageure in ihren individuellen Erfahrungen. Individuelle Präferenzen innerhalb einer Kolonie können sich so stark voneinander unterscheiden, dass eine Pflanze von unterschiedlichen Furageuren auf derselben Erntestraße sowohl als geeignet als auch als ungeeignet bewertet werden kann. Wenn die Mehrheit der auf der Erntestraße aktiven Furageure negative Erfahrungen mit dem Substrat hat und es als ungeeignet bewertet, dann verringert sich die Akzeptanz dieses Substrates durch naive Furageure ebenfalls signifikant innerhalb von 4 Stunden. Wenn die negativen Effekte im Pilzgarten nicht mehr zu detektieren sind lehnen naive Furageure in Abwesenheit von erfahren Furageuren das Substrat nach ungefähr 6 Stunden ab, da sie bei ihren Nestbesuchen auf erfahrene Gärtnerinnen stoßen. Da Erntestraßen bis zu 100 m lang sein können und Furageure daher lange unterwegs sind, beschleunigt das indirekte Lernen durch erfahrene Furageure auf der Erntestraße die Verbreitung der Information über die Substratqualität innerhalb der Kolonie. Das Maß der Ablehnung des ursprünglich ungeeigneten Substrats durch naive Furageure nach 8 Stunden furagieren korreliert mit dem durchschnittlichen Prozentsatz an unbeladenen, erfahrenen Furageuren auf der Erntestraße. Dies lässt vermuten, dass unbeladene, erfahrene Furageure beladene naive Furageure aktiv kontaktieren und dadurch Informationen über das ungeeignete Substrat übermitteln. Ergebnisse von Individualbeobachtungen unterstützen diese Vermutung. In Kapitel 6 zeige ich, dass beladene Rekruten auf dem Weg zurück zum Nest signifikant häufiger von anderen Furageuren kontaktiert werden, wenn diese negative Erfahrungen mit der vom Rekruten getragenen Pflanzenart haben als wenn die Pflanzenart als geeignet bewertet wird. Blattschneiderameisen bewerten, lernen und bewerten wieder die Qualität geernteten Substrats und passen ihr Furagierverhalten entsprechend an. Die verschiedenen Informationsquellen über die Pflanzenqualität innerhalb der Kolonie haben eine unterschiedliche Gewichtung abhängig von der An- oder Abwesenheit von einer von Ihnen. Zum Beispiel haben erfahrene Furageure in der Abwesenheit von negativen Effekten im Pilzgarten einen deutlich größeren Einfluss auf die Präferenzen naiver Furageure.
KW  - Blattschneiderameisen
KW  - Nahrungserwerb
KW  - Erfahrung
KW  - Lernen
KW  - Furagierverhalten
KW  - kollektive Muster
KW  - Soziale Insekten
KW  - Verhaltensforschung
KW  - social insects
KW  - leaf-cutting ants
KW  - learning
KW  - experience
KW  - foraging behavior
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-52087
ER  -