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TU Berlin

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Neurobiologische Grundlagen sprachlicher Repräsentation

Angela D. Friederici, Max-Planck-Institut für Neuropsychologische Forschung Leipzig

Summary. This paper presents the relation between language and its representation in the adult and the developing brain. The adult brain is shown to require a distinction between, on the one hand, the representation of language knowledge and, on the other hand, language procedures. Date in support of this distinction are presented. Furthermore, results are discussed which suggest that this functional organization of language only develops as the brain matures. The combined data lead to the hypothesis that the process of language development is accompanied by a functional reorganization of language representation in the brain.

Zusammenfassung. Dargelegt wird der Zusammenhang von Sprache und deren Repräsentation im erwachsenen und sich entwickelnden Gehirn. Es wird eine Unterscheidung zwischen der Repräsentation von Sprachwissen einerseits und Sprachverarbeitungsprozeduren andererseits im erwachsenen Gehirn postuliert. Daten, die diese Unterscheidung bezüglich der Repräsentation von Sprache im erwachsenen Gehirn unterstützen, werden präsentiert. Darüber hinaus werden Ergebnisse diskutiert, die nahelegen, daß sich diese funktionelle Organisation der Sprache erst im Laufe der Entwicklung des Gehirns herausbildet. Aus den vorliegenden Daten läßt sich die Hypothese ableiten, daß der Sprachentwicklungsprozeß mit einer funktionellen Reorganisation der Repräsentation von Sprache einhergeht.

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Repräsentation bei Maschinen

Wilhelm R. Glaser, Universität Tübingen

Summary. First, the relevance of the concept of representation for cognitive psychology is pointed out. Its roots in semiotics and its relations to the concept of information are elaborated. Following this, some fundamental principles of digital computers are described: use of algorithms, programming, Turing-computability and the hierarchical structuring of software systems. The distinction between intrinsic and extrinsic representation, which is an important distinction for psychology, is introduced. It allows for a systematic characterization of the analogue computer. The relationship between representation in the sense of psychology and consciousness is discussed with respect to the mind-body problem. Finally, some philosophical objections against the program of cognitive science are critically examined.

Zusammenfassung. Zunächst wird die Bedeutung des Repräsentationsbegriffs für die Kognitionspsychologie skizziert. Seine Wurzeln in der Semiotik werden aufgezeigt und seine Bezüge zum Begriff der Information herausgearbeitet. Dann werden Grundprinzipien der digitalen Informationsverarbeitung in Maschinen beschrieben: Algorithmisierung, Programmierbarkeit, Turing-Berechenbarkeit und Hierarchisierung der Software. Die in der Psychologie wichtige Unterscheidung zwischen intrinsischer und extrinsicher Repräsentation wird eingeführt, was die systematische Einordnung des Analogrechners ermöglicht. Es wird gezeigt, wie Repräsentation im Sinne der Psychologie mit Bewußtsein und dem Leib-Seele-Problem zusammenhängt. Schließlich werden einige philosophische Einwände gegen das Programm einer allgemeinen Kognitionswissenschaft kritisch geprüft.

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Visuelle Suchprozesse

Arnold Groh, Universität Bielefeld

Summary. Asymmetrical control areas in a continuous visual search were examined in two experiments. Two mechanisms for target detection were identified – one operating in the center of the visual field engaged with processes requiring a high level of resolution; the other operating in the periphery, performing detection processes requiring a low level of resolution. A functional model is outlined that interprets the findings in terms of hemispheric mechanisms.

Zusammenfassung. In zwei verschiedenen Experimenten wurden die bei kontinuierlicher visueller Suche zu beobachtenden Kontrollbereiche untersucht. Es wurden zwei Mechanismen identifiziert, die an der Target-Entdeckung beteiligt sind. Der im Zentrum des Fokussierfeldes arbeitende Mechanismus analysiert die Feinstruktur, während der in der Peripherie tätige Mechanismus die Grobstruktur analysiert. Es wird ein hemisphärisches Modell skizziert, in dem die Funktionsweisen der Mechanismen dargestellt werden.

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Mentale Repräsentation von Sachverhalten beim Textverstehen

Stefanie Kelter und Christopher Habel, Technische Universität Berlin und Universität Hamburg

Summary. After a brief summary of the claims which the theory of mental models (Johnson-Laird 1983) makes with regard to text comprehension, the primary objective and the main results of past research in this field are described and new questions are asked which arise directly from this. Then two problems are discussed that have received little attention so far in research on mental models in text comprehension, although they are highly important for this research: first, the relationship between text comprehension and non-verbal cognition, and second, the mental representation of non-spatial aspects of textually presented situations.

Zusammenfassung. Nach einer Zusammenfassung der wesentlichen Annahmen, die in der Theorie mentaler Modelle (Johnson-Laird 1983) zum Textverstehen gemacht werden, werden das Ziel und das Hauptergebnis der bisherigen Forschung dargestellt und die sich unmittelbar daraus ergebenden neuen Fragestellungen skizziert. Sodann werden zwei Probleme erörtert, mit denen man sich im Rahmen der Erforschung mentaler Modelle beim Textverstehen nur wenig beschäftigt hat, obwohl sie für diese Forschung von zentraler Bedeutung sind: zum einen die Beziehung zwischen sprachlicher und nicht-sprachlicher Kognition und zum anderen die Repräsentation nicht-räumlicher Aspekte textlich dargestellter Sachverhalte.

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"Natürliche Laut- und Tonsprachen" ­ Ein Sonderfall der Universalsprachenplanung des 17. Jahrhunderts

Eva Kimminich, Universität Freiburg

Summary. This paper deals with a subgroup a aprioristic artificial languages of the 17th century. It points out the reasons for the emergence and elaboration of universal languages and classifies the numerous proposals of rationally constructed languages in that period into sign language, phonetic language, tone language and utopian language models.The intention of creating a quickly learnable universal idiom promised advantages for the work of Christian missionaries. They, in return, provided important conceptual suggestions for the construction of artificial languages. The confrontation of early European language researchers with the spectrum of phonetic alternations in the Chinese language and the possibilities offered by logograms in the Chinese writing system was an important stimulation in the search for the best of all possible languages. This search also led to the elaboration of the special phonetic and tone languages presented in this paper. They were based on the conception of a truly natural language with the rationally inexplicable expressive capacity of the Adamitic idiom that had already been the target of research in previous centuries.

Zusammenfassung. Der Beitrag befaßt sich mit einer Untergruppe apriorischer Kunstsprachen des 17. Jahrhunderts. Aufgezeigt werden zunächst die Gründe für die Entstehung und Entwicklung der Universalsprachen im allgemeinen. Es resultierten zahlreiche Vorschläge rational konstruierter Plansprachen, die vier Gruppen bilden: Zeichen-, Laut- Ton- und utopische Sprachen. Das Ziel, die Schaffung eines schnell erlernbaren universalen Idioms, versprach unter anderem auch Vorteile für die Mission. Diese lieferte ihrerseits wichtige Anregungen zur gedanklichen Konstruktion künstlicher Sprachen. Die Begegnung der frühen europäischen Sprachforscher mit den Schriftzeichen und insbesondere den phonetischen Alternationsmöglichkeiten des Chinesischen war ein wichtiger Anreiz zur Suche nach der besten aller Sprachen. Sie führte auch zu den hier vorgestellten Ton- und Lautsprachen. Diese gründen auf der Vorstellung einer wirklich natürlichen Sprache, stellen also einen Rückgriff auf die rational nicht erklärbare Aussagekraft der adamitischen Ursprache dar, nach der man bereits in den vorangehenden Jahrhunderten vergeblich gesucht hatte.

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Virtuelle Welten als Repräsentationen

Winfried Lenders, Universität Bonn

Summary. In recent years, computer sciences as well as computer and game industries have developed a new generation of simulation systems that are claimed to produce virtual realities or virtual worlds. In this paper, the use of such concepts is analyzed from a critical point of view. Since the systems in question are said to construct realities in which humans can act as if in the real world, problems of semiotics, ontology, epistemology as well as of the theory of narratives have to be discussed. In this discussion, it becomes obvious that there is a long tradition in the history of human thought concerning the form of existence of virtual worlds and that the treatment of virtual worlds in the arts must be taken into account.

Zusammenfassung. Das Konzept der virtuellen Welten bzw. virtuellen Realitäten, mit dem in den letzten Jahren in zunehmendem Maße in den Computerwissenschaften sowie in der Computer- und Unterhaltungsindustrie umgegangen wird, wenn es um die Entwicklung neuer leistungsfähiger Simulationssysteme geht, wird einer kritischen Analyse unterzogen. Dabei werden Aspekte der Semiotik, der Ontologie, der Erkenntnis- und Wissenschaftstheorie sowie der Theorie der Narrativität diskutiert, die sich aus dem Anspruch dieser Systeme ergeben, Realitäten zu konstruieren, in denen Menschen sich so bewegen können wie in der wirklichen Welt. Im Rahmen dieser Diskussion wird auf die lange geistesgeschichtliche Tradition der Frage nach der Existenzform virtueller Welten und auf Formen künstlerischer Verarbeitung des Themas hingewiesen.

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Mentale Repräsentation von Lautsprache

Walter F. Sendlmeier, Technische Universität Berlin

Summary. Four experimental approaches frequently used in speech perception research are discussed in respect to their impact for word recognition models and their implicit assumptions on the mental representation of speech. These approaches are (1) reaction-time experiments, (2) the procedure of click-localization, (3) the method of selective adaptation and (4) the assessment of word similarities. The results of the studies vary, depending on the experimental procedure chosen. Phonetic features, single sounds, syllables and words are alternatively favored as primary perceptual units. A critical evaluation and an attempt to theoretically integrate the data lead to the assumption that adult speakers/listeners have several kinds of mental representations of speech at their disposal simultaneously. Depending on the focus of perception, units of different sizes are primarily focused in the recognition process. This implies that their listeners are able to modify their temporal analysis window to a certain extent. Nonetheless, as the default case, one-syllable-size units are primarily focused.

Zusammenfassung. Vier in der Sprachwahrnehmungsforschung häufig verwendete experimentelle Verfahren werden hinsichtlich ihrer Bedeutung für Worterkennungsmodelle und deren implizite Annahmen über die mentale Repräsentation von Lautsprache diskutiert. Es handelt sich um (1) die Messung von Reaktionszeiten, (2) das Verfahren der Click-Lokalisation, (3) die Methode der selektiven Adaptation und (4) die Skalierung von Wortähnlichkeiten. Die Untersuchungsergebnisse weichen in Anhängigkeit von der gewählten experimentellen Vorgehensweise stark voneinander ab. Das phonetische Merkmal, der Einzellaut, die Silbe und das Wort als Ganzes werden als primäre Wahrnehmungseinheiten favorisiert. Eine kritische Bewertung und ein Versuch der theoretischen Integration der Daten führen zu der Annahme, daß erwachsene Sprecher/Hörer simultan über mehrere Arten der mentalen Repräsentation von Lautsprache verfügen. Je nach dem Wahrnehmungsziel werden im Erkennungsprozeß unterschiedlich große Einheiten primär fokussiert und für den Vergleichsprozeß herangezogen. Dies setzt voraus, daß der Mensch sein  zeitliches Analysefenster in einem gewissen Rahmen modifizieren kann. Im Regelfall jedoch werden Einheiten von der Größe einer Silbe primär fokussiert.

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Mentale Repräsentation musikalischer Strukturen

Thomas H. Stoffer, Universität München

Summary. This paper deals with the functions which the semiotics of music may have in developing a cognitive psychological model of music-related mental representations. First, the methodological contribution of semiotics is considered, which consists in elaborating suitable procedures of analysis for the structures of music; intended is an explicit and formal account of the syntactic structures of music in a manner which is both descriptively and cognitively adequate. Then the theoretical contribution is examined which such a syntactic account of music can offer in generating plausible hypotheses about the content and form of musical knowledge; intended is a cognitive psychological model for the processing of musical structures in hearing and in performing music. After an introduction to some semiotic elements of music analysis the problem of the cognitive adequacy of syntactic descriptions of music is discussed in detail.

Zusammenfassung. Der vorliegende Aufsatz setzt sich mit den Funktionen auseinander, die die Semiotik der Musik für die Entwicklung eines kognitionspsychologischen Modells musikbezogener mentaler Repräsentationen haben kann. Zunächst wird der methodologische Beitrag der Semiotik behandelt, der in der Ausarbeitung geeigneter Verfahren zur Analyse musikalischer Strukturen besteht; hierbei wird das Ziel verfolgt, musiksyntaktische Strukturen explizit und formal auf eine deskriptiv und kognitiv adäquate Weise zu beschreiben. Sodann wird der theoretische Beitrag geprüft, den eine solche musiksyntaktische Beschreibung für die Generierung plausibler Hypothesen über Inhalt und Form musikalischen Wissens leisten kann; hierbei wird ein kognitionspsychologisches Modell der Verarbeitung von Musik beim Hören und Ausüben angestrebt. Nach einer Einführung in einige semiotische Elemente der Musikanalyse wird das Problem der kogntiven Adäquatheit musiksyntaktischer Beschreibungen im einzelnen diskutiert.

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Mentale Repräsentation visueller Zeichen: Informationsspezifische Verarbeitungsmodule

Hubert D. Zimmer, Universität des Saarlandes

Summary. This article discusses empirical results from cognitive psychology and neuropsychology which show that the mental processing of visual signs can be adequately modeled on the basis of multiple modules, each of which is responsible for a specific type of information. For spatial information it is demonstrated that its mental representation is neither homogeneous nor fully analogous with the physical input. For sensory information it is argued that its sensory representation should be distinguished from its conceptual representation and that physically coherent features can be represented in separate mental domains. Finally, arguments are presented in favor of the occurence of modality-specific object representation. In addition, it is pointed out that mental representations inferred from the sign behavior of a person can be different from those representations that are accessible to that person by conscious experience. As a result, the existence of information in a mental system must be distinguished from the system’s awareness of it.

Zusammenfassung. Es wird anhand kognitions- und neuropsychologischer Befunde aufgezeigt, daß zur adäquaten Modellierung der mentalen Verarbeitung visueller Zeichen informationsspezifische Verarbeitungsmodule notwendig sind. Für räumliche Information wird belegt, daß deren mentale Repräsentation weder homogen noch dem physikalischen Input völlig analog ist. Für sensorische Merkmale wird nachgewiesen, daß die sensorische von der begrifflichen Repräsentation zu unterscheiden ist und daß physikalisch kohärente Merkmale mental getrennt repräsentiert werden können. Schließlich werden Argumente für das Auftreten von modalitätsspezifischer Objektrepräsentation vorgebracht. Außerdem wird darauf hingewiesen, daß mentale Repräsentationen, die aus dem Zeichenverhalten einer Person erschlossen werden, ganz verschieden sein können von jenen Repräsentationen, die der betreffenden Person im bewußten Erleben zugänglich werden. Hieraus resultiert die Notwendigkeit, die Existenz einer Information in einem mentalen System von deren Bewußtheit zu unterscheiden.

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