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Design choices: Empirical recommendations for designing two-dimensional finger-tracking experiments
(2020)
The continuous tracking of mouse or finger movements has become an increasingly popular research method for investigating cognitive and motivational processes such as decision-making, action-planning, and executive functions. In the present paper, we evaluate and discuss how apparently trivial design choices of researchers may impact participants’ behavior and, consequently, a study’s results. We first provide a thorough comparison of mouse- and finger-tracking setups on the basis of a Simon task. We then vary a comprehensive set of design factors, including spatial layout, movement extent, time of stimulus onset, size of the target areas, and hit detection in a finger-tracking variant of this task. We explore the impact of these variations on a broad spectrum of movement parameters that are typically used to describe movement trajectories. Based on our findings, we suggest several recommendations for best practice that avoid some of the pitfalls of the methodology. Keeping these recommendations in mind will allow for informed decisions when planning and conducting future tracking experiments.
Fahrzeughersteller haben die Verfügbarkeit sogenannter hochautomatisierter Fahrfunktionen (SAE Level 3; SAE, 2018) in ihren Modellen angekündigt. Hierdurch wird der Fahrer in der Lage sein, sich permanent von der Fahraufgabe abzuwenden und fahrfremden Tätigkeiten nachzugehen. Allerdings muss er immer noch als Rückfallebene zur Verfügung stehen, um im Fall von Systemgrenzen oder -fehlern (siehe Gold, Naujoks, Radlmayr, Bellem & Jarosch, 2017), die Fahrzeugkontrolle zu übernehmen. Das Übernahmeerfordernis wird dem Fahrer durch die Ausgabe einer Übernameaufforderung vermittelt. Die Übernahme der manuellen Fahrzeugführung aus dem hochautomatisierten Fahren stellt aus psychologischer Sicht einen Aufgabenwechsel dar. Bei der Untersuchung von Aufgabenwechseln im Bereich der kognitiven und angewandten Psychologie zeigte sich vielfach, dass Aufgabenwechsel mit verlängerten Reaktionszeiten und erhöhten Fehlerraten assoziiert sind. Für den Anwendungsfall des automatisierten Fahrens liegen ebenfalls eine Reihe empirischer Studien vor, die darauf hinweisen, dass der Wechsel zum manuellen Fahren mit einer Verschlechterung der Fahrleistung gegenüber dem manuellen Fahren verbunden ist. Da Erkenntnisse vorliegen, dass eine Vorbereitung auf den Aufgabenwechsel die zu erwartenden Kosten verringern kann, ist das Ziel dieser Arbeit die Konzeption und empirische Evaluation einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, die Nutzer hochautomatisierter Fahrzeuge durch frühzeitige Vorinformationen über Systemgrenzen auf die Kontrollübernahme vorbereitet.
Drei Experimente im Fahrsimulator mit Bewegungssystem betrachteten jeweils unterschiedliche Aspekte frühzeitiger Vorinformationen über bevorstehende Übernahmen. Das erste Experiment untersuchte, ob Fahrer überhaupt von frühzeitigen Situationsankündigungen, beispielsweise im Sinne einer verbesserten Übernahmeleistung, profitieren. Das zweite Experiment befasste sich mit der Frage, wie solche Ankündigungen zeitlich und inhaltlich zu gestalten sind (d. h. wann sie präsentiert werden und welche Informationen sie enthalten sollten), und welchen Einfluss deren Gestaltung auf die Aufgabenbearbeitung (insbesondere deren Unterbrechung und spätere Wiederaufnahme) während der automatisierten Fahrt hat. Um herauszufinden, wie ein Anzeigekonzept zur längerfristigen Planung von fahrfremden Tätigkeiten während des automatisierten Fahrens beitragen könnte, fand im dritten Experiment ein Vergleich von Situationsankündigungen, die vor dem Erreichen einer Übernahmesituation ausgegeben wurden, mit kontinuierlich präsentierten Informationen über die verbleibende Distanz zur nächsten Systemgrenze statt. In allen Studien wurde neben den Auswirkungen frühzeitiger Vorinformationen auf die Übernahmeleistung und Bearbeitung von fahrfremden Tätigkeiten auch untersucht, welche Auswirkungen ein erweitertes Übernahmekonzept auf die Fahrerreaktion in Grenz- und Fehlerfällen, in denen Vorinformationen entweder nicht oder fehlerhaft angezeigt wurden, hat.
Für die Gestaltung zukünftiger Übernahmekonzepte für hochautomatisierte Fahrzeuge kann basierend auf den Ergebnissen empfohlen werden, frühzeitige Anzeigen von Systemgrenzen zur Ermöglichung eines sicheren und komfortablen Wechsels zwischen dem manuellen und dem automatisierten Fahren in die Mensch-Maschine-Schnittstelle zu integrieren. Basierend auf den Ergebnissen dieser Arbeit liegt der empfohlene Zeitpunkt für diskrete Ankündigungen bei einer Reisegeschwindigkeit von 120 km/h bei etwa 1000 Meter (d. h. ca. 30 Sekunden) vor der Ausgabe der Übernahmeaufforderung. Zudem wird empfohlen zur Abschätzung der verbleibenden Zeit im automatisierten Modus eine Anzeige der Entfernung zur nächsten Systemgrenze in das Konzept zu integrieren, die dem Fahrer eine längerfristige Aufgabenplanung ermöglicht. Neben der reinen Anzeige des Übernahmeerfordernisses sollten dem Fahrer auch Informationen über das erforderliche Fahrmanöver nach der Kontrollübernahme übermittelt werden.
Validation of text information as a general mechanism for detecting inconsistent or false information is an integral part of text comprehension. This study examined how the credibility of the information source affects validation processes. Two experiments investigated combined effects of source credibility and plausibility of information during validation with explicit (ratings) and implicit (reading times) measurements. Participants read short stories with a high-credible versus low-credible person that stated a consistent or inconsistent assertion with general world knowledge. Ratings of plausibility and ratings of source credibility were lower when a credible source stated a world-knowledge inconsistent assertion compared with a low-credible source. Reading times on target sentences and on spillover sentences were slower when a credible source stated an assertion inconsistent with world knowledge compared with a low-credible source, suggesting that source information modulated the validation of implausible information. These results show that source credibility modulates validation and suggest a bidirectional relationship of perceived plausibility and source credibility in the reading process.
We investigated the influence of social status on behavior in a modified dictator game (DG). Since the DG contains an inherent dominance gradient, we examined the relationship between dictator decisions and recipient status, which was operationalized by three social identities and an artificial intelligence (AI). Additionally, we examined the predictive value of social dominance orientation (SDO) on the behavior of dictators toward the different social and non-social hierarchical recipients. A multilevel model analysis showed that recipients with the same status as the dictator benefited the most and the artificial intelligence the least. Furthermore, SDO, regardless of social status, predicted behavior toward recipients in such a way that higher dominance was associated with lower dictator offers. In summary, participants treated other persons of higher and lower status equally, those of equal status better and, above all, an algorithm worst. The large proportion of female participants and the limited variance of SDO should be taken into account with regard to the results of individual differences in SDO.
The present dissertation aims to shed light on different mechanisms of socio-emotional feedback in social decision-making situations. The objective is to evaluate emotional facial expressions as feedback stimuli, i.e., responses of interaction partners to certain social decisions. In addition to human faces, artificial emojis are also examined due to their relevance for modern digital communication. Previous research on the influence of emotional feedback suggests that a person's behavior can be effectively reinforced by rewarding stimuli. In the context of this dissertation, the differences in the feedback processing of human photographs and emojis, but also the evaluation of socially expected versus socially unexpected feedback were examined in detail in four studies. In addition to behavioral data, we used the electroencephalogram (EEG) in all studies to investigate neural correlates of social decision-making and emotional feedback.
As the central paradigm, all studies were based on a modified ultimatum game. The game is structured as follows: there is a so-called proposer who holds a specific amount of money (e.g., 10 cents) and offers the responder a certain amount (e.g., 3 cents). The responder then decides whether to accept or reject the offer. In the version of the ultimatum game presented here, different types of proposers are introduced. After the participants have accepted or rejected in the role of the responder, the different proposers react to the participant’s decision with specific emotional facial expressions. Different feedback patterns are used for the individual experiments conducted in the course of this dissertation.
In the first study, we investigated the influence of emotional feedback on decision-making in the modified version of the ultimatum game. We were able to show that a proposer who responds to the acceptance of an offer with a smiling face achieves more accepted offers overall than a control proposer who responds to both accepted and rejected offers with a neutral facial expression. Consequently, the smile served as a positive reinforcement. Similarly, a sad expression in response to a rejected offer also resulted in higher acceptance rates as compared to the control identity, which could be considered an expression of compassion for that proposer. On a neuronal level, we could show that there are differences between simply looking at negative emotional stimuli (i.e., sad and angry faces) and their appearance as feedback stimuli after rejected offers in the modified ultimatum game. The so-called feedback-related negativity was reduced (i.e., more positive) when negative emotions appeared as feedback from the proposers. We argued that these findings might show that the participants wanted to punish the proposers by rejecting an offer for its unfairness and therefore the negative feedback met their expectations. The altered processing of negative emotional facial expressions in the ultimatum game could therefore indicate that the punishment is interpreted as successful. This includes the expectation that the interaction partner will change his behavior in the future and eventually make fairer offers.
In the second study we wanted to show that smiling and sad emojis as feedback stimuli in the modified ultimatum game can also lead to increased acceptance rates. Contrary to our assumptions, this effect could not be observed. At the neural level as well, the findings did not correspond to our assumptions and differed strongly from those of the first study. One finding, however, was that the neural P3 component showed how the use of emojis as feedback stimuli particularly characterizes certain types of proposers. This is supported by the fact that the P3 is increased for the proposer who rewards an acceptance with a smile as well as for the proposer who reacts to rejection with a sad emoji compared to the neutral control proposer.
The third study examined the discrepancy between the findings of the first and second study. Accordingly, both humans and emojis representing the different proposers were presented in the ultimatum game. In addition, emojis were selected that showed a higher similarity to known emojis from common messenger services compared to the second study. We were able to replicate that the proposers in the ultimatum game, who reward an acceptance of the offer with a smile, led to an increased acceptance rate compared to the neutral control proposers. This difference is independent of whether the proposers are represented by emojis or human faces. With regard to the neural correlates, we were able to demonstrate that emojis and human faces differ strongly in their neural processing. Emojis showed stronger activation than human faces in the face-processing N170 component, the feedback-related negativity and the P3 component. We concluded that the results of the N170 and feedback-related negativity could indicate a signal for missing social information of emojis compared to faces. The increased P3 amplitude for emojis might imply that emojis appear unexpectedly as reward stimuli in a social decision task compared to human faces.
The last study of this project dealt with socially unexpected feedback. In comparison to the first three studies, new proposer identities were implemented. In particular, the focus was on a proposer who reacted to the rejection of an offer unexpectedly with a smile and to the acceptance with a neutral facial expression. According to the results, participants approach this unexpected smile through increased rejection, although it is accompanied by financial loss. In addition, as reported in studies one and three, we were able to show that proposers who respond to the acceptance of an offer with a smiling face and thus meet the expectations of the participants have higher offer acceptance rates than the control proposer. At the neuronal level, especially the feedback from the socially unexpected proposer led to an increased P3 amplitude, which indicates that smiling after rejection is attributed a special subjective importance.
The experiments provide new insights into the social influence through emotional feedback and the processing of relevant social cues. Due to the conceptual similarity of the studies, it was possible to differentiate between stable findings and potentially stimulus-dependent deviations, thus creating a well-founded contribution to the current research. Therefore, the novel paradigm presented here, and the knowledge gained from it could also play an important role in the future for clinical questions dealing with limited social competencies.
Phonologische Bewusstheit stellt die Kompetenz dar, Sprache in kleinere Einheiten wie einzelne Silben und Phoneme untergliedern zu können. Sie ist damit eine wichtige Vorläuferfertigkeit für den Schriftspracherwerb.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Entwicklung der phonologischen Bewusstheit während des letzten Kindergartenjahres. Zum einen werden die faktorielle Struktur und die Messinvarianz der phonologischen Bewusstheit im Verlauf des letzten Kindergartenjahres analysiert. Als zweiter Aspekt werden die wechselseitigen Zusammenhänge der phonologischen Bewusstheit mit weiteren phonologischen, frühen schriftsprachlichen und sprachlichen Kompetenzen im Vorschulalter untersucht. Der dritte Aspekt bezieht sich auf die institutionelle Förderung phonologischer Bewusstheit bei Vorschulkindern im Kindergarten. Hier werden die Effekte einer expliziten Förderung durch das Trainingsprogramm „Hören, lauschen, lernen“ (Küspert & Schneider, 2018) und einer impliziten Förderung im Kindergartenalltag sowie inzidentelle Einflüsse durch Erwartungseffekte untersucht.
Zur Untersuchung der Fragestellungen wurde ein längsschnittliches Design mit zwei Messzeitpunkten zu Beginn und Ende des letzten Kindergartenjahres verwendet. Die Stichprobe umfasste 390 Vorschulkinder. Für die statistischen Analysen wurden im Wesentlichen Strukturgleichungsmodelle verwendet.
Die Ergebnisse zur Struktur der phonologischen Bewusstheit zeigten Schwierigkeiten bei der längsschnittlichen Abbildung des Konstrukts im Vorschulalter. Da die Tests zur Erfassung der phonologischen Bewusstheit im weiteren Sinne (auf Reim- und Silbenebene) Deckeneffekte aufwiesen und sich im Vorschulalter insbesondere die phonologische Bewusstheit im engeren Sinne (auf Phonemebene) entwickelt, wurde das latente Konstrukt der phonologischen Bewusstheit im Weiteren ausschließlich durch Messverfahren zur Erfassung der phonologischen Bewusstheit im engeren Sinne modelliert. Zudem ließ sich lediglich schwache Messinvarianz etablieren, sodass die Befunde auf einen qualitativen Wandel des Konstrukts während des letzten Kindergartenjahres hindeuten.
Die Befunde zu Zusammenhängen der phonologischen Bewusstheit mit weiteren phonologischen, frühen schriftsprachlichen und sprachlichen Kompetenzen ergaben komplexe wechselseitige Effekte. Die phonologische Bewusstheit sagte dabei die Entwicklung früher schriftsprachlicher Kompetenzen vorher, während sich die Entwicklung der phonologischen Bewusstheit selbst auch durch grammatikalische Kompetenzen erklären ließ.
Bei den Analysen zur Förderung der phonologischen Bewusstheit im Vorschulalter war insbesondere die explizite Förderung durch „Hören, lauschen, lernen“ (Küspert & Schneider, 2018) effektiv. Für die Effektivität des Programms waren zudem die Implementationsbedingungen im Kindergarten relevant. Hier erwies sich vor allem eine vorherige Schulung der Erzieher(innen) als positiv sowie auch eine Abweichung vom Manual in organisatorischer Hinsicht, sodass das Training nicht täglich, sondern mehrmals pro Woche in größeren Abschnitten stattfand. Auf die implizite Förderung der phonologischen Bewusstheit konnte lediglich indirekt über das Wissen der Erzieher(innen) über Sprach- und frühe Schriftsprachförderung geschlossen werden. Das Wissen der Erzieher(innen) über die Förderung phonologischer Bewusstheit war dabei nicht von Bedeutung für die Kompetenzentwicklung der Kinder. Stattdessen wirkte sich das Wissen über sprachliche Fördermaßnahmen, insbesondere bezüglich Maßnahmen bei Aussprachstörungen, günstig auf die Entwicklung der phonologischen Bewusstheit aus. Neben Effekten einer expliziten und impliziten Förderung der phonologischen Bewusstheit waren auch inzidentelle Effekte aufgrund der Urteile der Erzieher(innen) über die Kompetenzen der Kinder nachweisbar. Auch hier wirkten sich die Einschätzungen der sprachlichen Kompetenzen in den Bereichen Aussprache, Wortschatz und Grammatik auf die Entwicklung der phonologischen Bewusstheit aus, während die Einschätzung der phonologischen Bewusstheit selbst durch die Erzieher(innen) die weitere Entwicklung nicht vorhersagen konnte.
Insgesamt sprechen die Befunde für komplexe Zusammenhänge der phonologischen Bewusstheit mit weiteren phonologischen, frühen schriftsprachlichen und sprachlichen Kompetenzen, die auch bei der Konzeption von Fördermaßnahmen berücksichtigt werden sollten.
The Concealed Information Test (CIT) enables the detection of certain (e.g., crime-relevant or personal) information, even if participants aim to conceal their knowledge. The current preregistered study investigated whether previously observed impairing effects of alcohol intoxication on participants' performance in a reaction time CIT (RT CIT) field study also translate to a laboratory environment. In contrast to the previous study of Suchotzki and Gamer (Sci Rep 8:7825, 2018) in which alcohol consumption was voluntary and self-administered, the current study used a randomized assignment of participants to either an alcohol group (n=88; receiving a drink with 3 cl alcohol) or a sober control group (n=89; receiving a drink with just some alcohol drops to hide group assignment). After drink administration, participants completed an RT CIT, in which they were instructed to hide knowledge of their own identity. Blood alcohol concentration (BAC) was estimated via breath alcohol ratio. In contrast to the previous field study, results revealed no differences in CIT-performance between intoxicated and sober participants. Aside from questioning the robustness of the result of the previous field study, our results also point to a number of interesting theoretical explanations for the discrepancy between both results, which are elaborated in the discussion.
Social‐cognitive theory posits that children learn gender stereotypes through gendered information. The present study examined whether children learn new gender stereotypes from stories when unknown words are linked to a gendered protagonist or context information. In Experiment 1, 40 3‐ to 6‐year‐old preschoolers were read stories with either a gendered protagonist embedded within a non‐gendered context, or a non‐gendered protagonist embedded within a gendered context. In Experiment 2, the same sample of children were read stories with the protagonist and the context displaying congruent or incongruent gender information. Each story featured an unknown activity linked with the stereotypical content. Both experiments indicate that the children rated the activity according to both the gender of the context and of the protagonist; however, the effect of the latter was stronger. In addition, children showed higher interest in the unknown activity if the protagonist’s gender matched their own sex. Thus, gender information in stories influences how children perceive unknown words.
It's costly punishment, not altruistic: Low midfrontal theta and state anger predict punishment
(2020)
Punishment in economic games has been interpreted as “altruistic.” However, it was shown that punishment is related to trait anger instead of trait altruism in a third‐party dictator game if compensation is also available. Here, we investigated the influence of state anger on punishment and compensation in the third‐party dictator game. Therefore, we used movie sequences for emotional priming, including the target states anger, happy, and neutral. We measured the Feedback‐Related Negativity (FRN) and midfrontal theta band activation, to investigate an electro‐cortical correlate of the processing of fair and unfair offers. Also, we assessed single‐trial FRN and midfrontal theta band activation as a predictor for punishment and compensation. We found that punishment was linked to state anger. Midfrontal theta band activation, which has previously been linked to altruistic acts and cognitive control, predicted less punishment. Additionally, trait anger led to enhanced FRN for unfair offers. This led to the interpretation that the FRN depicts the evaluation of fairness, while midfrontal theta band activation captures an aspect of cognitive control and altruistic motivation. We conclude that we need to redefine “altruistic punishment” into “costly punishment,” as no direct link of altruism and punishment is given. Additionally, midfrontal theta band activation complements the FRN and offers additional insights into complex responses and decision processes, especially as a single trial predictor.
Data analytics as a field is currently at a crucial point in its development, as a commoditization takes place in the context of increasing amounts of data, more user diversity, and automated analysis solutions, the latter potentially eliminating the need for expert analysts. A central hypothesis of the present paper is that data visualizations should be adapted to both the user and the context. This idea was initially addressed in Study 1, which demonstrated substantial interindividual variability among a group of experts when freely choosing an option to visualize data sets. To lay the theoretical groundwork for a systematic, taxonomic approach, a user model combining user traits, states, strategies, and actions was proposed and further evaluated empirically in Studies 2 and 3. The results implied that for adapting to user traits, statistical expertise is a relevant dimension that should be considered. Additionally, for adapting to user states different user intentions such as monitoring and analysis should be accounted for. These results were used to develop a taxonomy which adapts visualization recommendations to these (and other) factors. A preliminary attempt to validate the taxonomy in Study 4 tested its visualization recommendations with a group of experts. While the corresponding results were somewhat ambiguous overall, some aspects nevertheless supported the claim that a user-adaptive data visualization approach based on the principles outlined in the taxonomy can indeed be useful. While the present approach to user adaptivity is still in its infancy and should be extended (e.g., by testing more participants), the general approach appears to be very promising.