A study on the influence of cognitive abilities on the memory for binding information

Das simultane Memorieren von Objekten in Verbindung mit ihren Lokalisationen stellt eine komplexe Anforderung an das Arbeitsgedächtnis, da nicht nur diese beiden einzelnen Informationsdimensionen, sondern auch ihre jeweiligen Zuordnungen korrekt gespeichert werden müssen. Diese Annahme wird auch durch Untersuchungen bestätigt, bei denen eine geringere Gedächtniskapazität für diese sog. Binding-Informationen im Vergleich zu der Speicherung der isolierten Informationsdimensionen nachgewiesen wurde. Auch wenn es bereits zahlreiche Studien zu der Beziehung von Arbeitsgedächtniskapazität und anderen kognitiven Fähigkeiten gibt, wurde allerdings der Zusammenhang zwischen der Fähigkeit, Objekte und Positionen simultan zu memorieren und der individuellen Arbeitsgedächtniskapazität sowie der Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit bisher noch nicht untersucht.Die vorliegende Untersuchung (N = 96) beinhaltete ein Experiment, bei dem geometrische Figuren in einer Matrix dargeboten wurden. Dabei wurden drei verschiedene Gedächtnisanforderungen realisiert: In der Lokalisationsbedingung mussten die Positionen der geometrischen Figuren und in der Identitätsbedingung die Figuren selbst memoriert werden. Hingegen war in der Binding-Bedingung zusätzlich eine korrekte Zuordnung dieser Figuren zu ihren ursprünglichen Positionen vorzunehmen. Darüber hinaus wurden anhand von vierzehn verschiedenen Aufgaben exekutive Fähigkeiten, die Kurzzeit- und Arbeitsgedächtniskapazität für visuelle und räumliche Informationen und die Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit erfasst. Anschließend wurden diese zu den Gedächtnisleistungen in der Lokalisations-, Identitäts- und Binding-Bedingung in Bezug gesetzt.Es konnte nachgewiesen werden, dass die vergleichsweise niedrige Gedächtniskapazität für die Binding-Informationen auf zwei Gründe zurückzuführen ist. Erstens besteht eine Schwierigkeit in der Binding-Bedingung darin, die Lokalisationen der Objekte zu memorieren. Zweitens zeigte sich ein zusätzliches Defizit in einer fehlerhaften Zuordnung der Figuren zu ihren ursprünglichen Positionen. Die Gedächtnisleistung für die Objekte wird hingegen nicht von dem simultanen Memorieren der Positionen beeinträchtigt. Als eine mögliche Erklärung für diese Asymmetrie zwischen dem visuellen und räumlichen Kurzzeitgedächtnis wird angenommen, dass die räumliche Aufmerksamkeit ein kognitiver Verarbeitungsmechanismus ist, der sowohl für die Speicherung der Lokalisationen als auch für das Memorieren der jeweiligen Verbindungen zwischen den Objekten und ihren Positionen zuständig ist.Eine Beteiligung exekutiver Fähigkeiten an der simultanen Speicherung für die Objekt- und Lokalisationsinformationen ließ sich nicht nachweisen. Hingegen stellte sich die individuelle Arbeitsgedächtniskapazität als ein von der Kurzzeitgedächtniskapazität unabhängiger Einflussfaktor auf die Gedächtniskapazität für die Binding-Informationen heraus. Es kann somit davon ausgegangen werden, dass kontrollierte Aufmerksamkeit für das Memorieren beider Informationsdimensionen benötigt wird. Weiterhin konnte ein Einfluss der Verarbeitungsgeschwindigkeit auf die Gedächtnisleistung für die Binding-Informationen belegt werden. Abschließend werden Möglichkeiten zur Integration der Befunde in das Arbeitsgedächtnismodell von Baddeley (2000) diskutiert.Simultaneous memorizing of objects and their locations requires both correct storing of these two single dimensions of information and their associations. Thus, this specific memory performance poses high demands on working memory. This view is supported by the results of studies yielding a lower memory capacity for this so-called binding information than for the single dimensions location or identity. Although to date numerous studies investigate the relationship between working memory performance and other cognitive abilities, there seems to be little research on the question how memory capacity for binding information is associated with executive functions, working memory capacity and processing speed.In the present study (N = 96) a memory task was employed in which geometrical shapes were presented in a matrix. The task comprised three conditions, each requiring different memory performances. In the so-called localization condition only the positions of the geometrical figures had to be stored. Likewise, in the identity condition only the figures should be memorized. In contrast, in the binding condition these two dimensions of information had to be maintained simultaneously. Furthermore, several tasks assessed the performance on various cognitive abilities such as, executive functions, the short-term and the working memory capacities for both visual and spatial information as well as the processing speed. In subsequent analyses the functional relationships between the performances on these tasks and the memory capacities in the three conditions (location, identity and binding) were examined.In the line with recent findings, the present study yielded a lower memory capacity for the binding information than for the two single dimensions of information. While the memory capacity for the shapes was not affected by the demand to memorize the position of the identified object, the memory performance for the locations was significantly reduced in the binding condition. Obviously, the additional effort of connecting the shapes to their positions leads to deficits in the recall of the locations. This apparent asymmetry between visual and spatial short-term memory might be explained by a specific effect of spatial attention. Spatial attention represents a cognitive mechanism that is supposed to be responsible for both the storage of the locations and the specific associations between the objects and their positions.With regard to possible effects of other cognitive functions on the binding process, the findings of the present study did not provide evidence for an involvement of the central executive in the storage of the binding information. Nevertheless, the results support the view that memory capacity for the binding information is clearly influenced by the individual's working memory capacity. This finding suggests that controlled attention is essential for maintaining both information dimensions in the binding condition. Furthermore, processing speed was shown to be relevant to memory performance in the binding condition. Eventually, it is discussed to what extent the results could be integrated into the working memory model of Baddeley (2000)