Mögliche Themen für Masterarbeiten
Cognitive-motor interference and aging
This video might appear in your Reels, showing pedestrians making phone calls while briskly walking and grabbing any random items handed to them. Cognitive-motor interference occurs when a person engages in both a cognitive and a motor task simultaneously (dual-tasking), leading to poorer performance in one or both tasks compared to when they are performed separately (Plummer et al., 2013). For older adults, cognitive-motor dual-tasking can be particularly challenging due to the loss in cognitive and motor integrities associated with aging (Bernard-Demanze et al., 2009; Brustio et al., 2018; López-Otín et al., 2013).
Current work program: retrospective study on risk factors of older adults’ fall.
The Basel Mobility Center in Switzerland applied Basel Cognitive-Motor Dual-Task Paradigm (Theill et al., 2011) on patients as support for diagnosis. With clinic and socio-demographical information integrated, a large-scale database with more than ten thousand samples and six hundred parameters was developed. For this project, it is preferred to focus on one of the following five aspects and investigate their relationship with fall history. These are only a broad overview, you are strongly encouraged to develop ideas together on the parameters in the given database: 1) socio-demographical factors, e.g., living status and physical exercises; 2) clinical factors, e.g., cognitive status measurements (like MMSE) and medication usage; 3) physical factors, e.g., sensory and walking aids usage, and muscle extremity assessment; 4) gait factors, e.g., velocity and body sway; 5) cognitive workload - dual-task cost.
Note: Based on your interest, statistical modeling on fall risk is also possible, especially for a master's thesis. It is also possible to conduct your own experiments in the lab or online. For example, one can conduct experiments to retest the characteristics of cognitive-motor interference on younger adults for comparison
Literatur:
Bernard-Demanze, L., Dumitrescu, M., Jimeno, P., Borel, L., & Lacour, M. (2009). Age-related changes in posture control are differentially affected by postural and cognitive task complexity. Current aging science, 2(2), 135-149.
Brustio, P. R., Rabaglietti, E., Formica, S., & Liubicich, M. E. (2018). Dual-task training in older adults: The effect of additional motor tasks on mobility performance. Archives of gerontology and geriatrics, 75, 119-124.
López-Otín, C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M., & Kroemer, G. (2013). The hallmarks of aging. Cell, 153(6), 1194-1217.
Plummer, P., Eskes, G., Wallace, S., Giuffrida, C., Fraas, M., Campbell, G., ... & Skidmore, E. R. (2013). Cognitive-motor interference during functional mobility after stroke: state of the science and implications for future research. Archives of physical medicine and rehabilitation, 94(12), 2565-2574.
Theill, N., Martin, M., Schumacher, V., Bridenbaugh, S. A., & Kressig, R. W. (2011). Simultaneously measuring gait and cognitive performance in cognitively healthy and cognitively impaired older adults: The Basel motor–cognition dual‐task paradigm. Journal of the American Geriatrics Society, 59(6), 1012-1018.
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Welche Mechanismen teilen verschiedene Sequenzeffekte in kognitiven Aufgaben?
Wir sind schneller darin in zwei verschiedenen Suchen das gleiche Objekt zu finden, als zwei unterschiedliche (zum Beispiel, wenn wir Dobbel spielen). Wir sind ebenfalls schneller, wenn wir zweimal hintereinander die gleiche Aufgabe ausführen, als wenn wir die Aufgabe wechseln. Was haben diese Phänomene gemeinsam? Haben sie etwas gemeinsam oder treten sie nur zufällig auf? Sequenzeffekte treten in verschiedenen Bereichen der kognitiven Psychologie auf, wie beispielsweise der visuellen Suche (Found & Müller, 1996), zweifach Wahlaufgaben (Soetens et al., 1985), Interferenzaufgaben (Gratton et al., 1992) oder im Aufgabenwechsel (Jersild, 1927). Obwohl diese doch sehr verschiedenen Paradigmen die gleichen behaviouralen Effekte hervorrufen, nämlich schnellere Reaktionszeiten und weniger Fehler bei einer Wiederholung als bei einem Wechsel, ist bis heute kaum untersucht, welche Mechanismen diese Paradigmen wirklich teilen. Gibt es gemeinsame Mechanismen, die dafür sorgen, dass Sequenzeffekte in allen Paradigmen auftreten? Einen Teil zur Antwort auf diese Frage, können sie mit ihrer Masterarbeit beitragen.
Literatur:
Found, A., & Müller, H. J. (1996). Searching for unknown feature targets on more than one dimension: Investigating a “dimension-weighting” account. Perception & Psychophysics, 58(1), 88–101. https://doi.org/10.3758/BF03205479
Gratton, G., Coles, M. G. H., & Donchin, E. (1992). Optimizing the use of information: Strategic control of activation of responses. Journal of Experimental Psychology: General, 121(4), 480–506. https://doi.org/10.1037/0096-3445.121.4.480
Jersild, A. T. (1927). Mental set and shift. Archives of Psychology, Whole No. 89. https://archive.org/details/mentalsetshift00jers/page/16/mode/2up?ref=ol&view=theater
Soetens, E., Boer, L. C., & Hueting, J. E. (1985). Expectancy or automatic facilitation? Separating sequential effects in two-choice reaction time. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 11(5), 598–616. https://doi.org/10.1037/0096-1523.11.5.598
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Wirken sich erlebte Hand-Arm Vibrationen auf unsere kognitiven Leistungen aus?
Bei der Benutzung vieler Elektrowerkzeuge (z.B. Bohrhammer, Winkelschleifer etc.) sind deren Anwender*innen Hand-Arm-Vibrationen ausgesetzt, die eine erhöhte motorischen Kraft bedürfen. Diese Vibrationen schwanken in ihrer Frequenz und in ihrer Intensität und beeinflussen damit auch den wahrgenommenen Vibrationskomfort und Vibrationsdiskompfort (Hägele, 2023). Gleichzeitig sind in solchen Situationen aber auch die kognitiven Anforderungen hoch, an beispielsweise die Aufmerksamkeit, um sowohl Materialschäden als auch Verletzungen zu vermeiden. Obwohl der Vibrationsdiskomfort im technischen Bereich häufig untersucht und zu verringern versucht wird, durch beispielsweise eine Anpassung der Griffe, wurden die Auswirkungen der erlebten Hand-Arm-Vibration auf die kognitive Leistung noch kaum untersucht (für eine erste Studie bei Busfahrern siehe Rahmani et al. 2021). Daher ist das Ziel dieses Projektes genauer zu beleuchten welche Einflüsse erlebte Hand-Arm-Vibrationen auf unsere Kognition (Aufmerksamkeit, kognitive Kontrolle) haben.
Literatur:
Rahmani, R., Aliabadi, M., Golmohammadi, R., Babamiri, M., & Farhadian, M. (2021). Evaluation of Cognitive Performance of City Bus Drivers with Respect to Noise and Vibration Exposure. Acoustics Australia, 49(3), 529–539. https://doi.org/10.1007/s40857-021-00248-z
Hägele, D. (2023). Vibrations(dis)komfort von Power-Tools - der Einfluss von Personenvariablen und Studienumgebung [nicht publizierte Masterarbeit]. Albert-Ludwigs-Universität Freiburg.
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Einstellung und Normen zu Verkehrsmitteln – eine empirische Studie
Damit Deutschland seine Klimaziele einhalten kann, bedarf es einer drastischen Reduzierung der Treibhausgasemissionen im Verkehrssektor. Verschiedene Studien zeigen, dass der Verlagerung von Mobilität vom PKW auf öffentliche Verkehrsmittel große Bedeutung zukommt (z.B. Blanck & Zimmer, 2016; Hentschel et al., 2020; Rudolph et al., 2017). Dabei gilt es die Einstellungen und Normen zu berücksichtigen, die die Entscheidung von Menschen für ein Verkehrsmittel leiten.
Im Rahmen einer vorgehenden Arbeit wurden mittels Cognitive Affective Maps (CAMs, Kreil, 2018; Thagard, 2010, 2015) Daten zu kognitiven und affektive Aspekten der Entscheidung von 137 Auofahrer*innen für den PKW oder öffentliche Verkehrsmittel in Form von Mind-Map-ähnlichen Netzwerken erhoben (Sendtner, 2021). Diese Daten sollen nun mittels einer neuen Software (Fenn et al., 2022) zusammengefasst und mittels quantitativer und qualitativer Verfahren ausgewertet werden.
Literatur:
Blanck, R., & Zimmer, W. (2016). Sektorale Emissionspfade in Deutschland bis 2050—Verkehr [Arbeitspaket 1.2 im Forschungs- und Entwicklungsvorhaben des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit: Wissenschaftliche Unterstützung „Erstellung und Begleitung des Klimaschutzplans 2050“ (FKZ UM 15 41 1860)]. Öko-Institut, Fraunhofer ISI, IREES. https://www.oeko.de/oekodoc/2517/2016-047-de.pdf
Hentschel, K.-M., Krenzer, S., Bielfeldt, C., Hentschel, J., Twest, A., Hell, H., & Johannsen, L. (2020). Handbuch Klimaschutz: Wie Deutschland das 1,5-Grad-Ziel einhalten kann (K.-M. Hentschel, Hrsg.). oekom.
Kreil, A. S. (2018). Cognitive-Affective Mapping within the context of staircase and elevator use. Evaluating a new method in empirical psychological research [Unveröffentlichte Masterarbeit]. Institut für Psychologie der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg.
Rudolph, F., Koska, T., & Schneider, C. (2017). Verkehrswende für Deutschland. Der Weg zu CO2-freier Mobilität bis 2035. Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie. https://wupperinst.org/fa/redaktion/downloads/projects/Mobilitaetsszenario_2035_Langfassung.pdf
Sendtner, C. (2021). Kostbare Kisten: Gründe für Fehleinschätzungen der Kosten des eigenen Autos und deren Auswirkungen auf die Bewertung des ÖPNV [Unveröffentlichte Masterarbeit]. Institut für Psychologie der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg.
Thagard, P. (2010). EMPATHICA: A computer support system with visual representations for cognitive-affective mapping. In K. McGregor (Hrsg.), Proceedings of the workshop on visual reasoning and representation (S. 79–81). AAAI Press. https://www.aaai.org/ocs/index.php/WS/AAAIW10/paper/download/1981/2439
Thagard, P. (2015). Value maps in applied ethics. Teaching Ethics, 15(1), 115–127. https://doi.org/10.5840/tej20151519
Fenn, J., Gouret, F. & Kiesel, A. (2022). Cognitive-Affective Map Application (Version 1.0.1) [Shiny app]. https://fennapps.shinyapps.io/shinyCAMEL_v02/
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Zusammenhänge zwischen Gleichgewichtsfähigkeit und kognitiven Aufgaben
Warum bleiben manche Menschen während des Spazierengehens stehen, wenn sie etwas erzählen wollen?
Motorische und kognitive Funktionen teilen begrenzten Ressourcen, was zu einem Leistungsabfall führen kann, wenn gleichzeitig eine motorische und eine Kognitive Aufgabe durchgeführt werden. Studien zeigen jedoch, dass ein erhöhtes Maß an körperlicher Aktivität mit verbesserten exekutiven Funktionen einhergeht (z.B. verbesserte Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit, selektive Aufmerksamkeit und Funktion des Arbeitsgedächtnisses).
Uns interessiert, ob Anforderungen an die Gleichgewichtsfähigkeit mit Veränderungen von kognitiven Prozessen einhergehen. Dafür testen wir, wie Probanden, die in verschiedenen Körperpositionen auf einer Messplatte zur Analyse posturaler Kontrollfähigkeit stehen in kognitiven Aufgaben abschneiden. Außerdem gibt es verschiedene Theorien über die Auswirkung von Emotionen auf das Gleichgewicht. Wir testen das Gleichgewicht von Probanden unter dem Einfluss emotionaler Stimuli.
Literatur:
Andersson, G., Hagman, J., Talianzadeh, R., Svedberg, A., & Larsen, H. C. (2002). Effect of cognitive load on postural control. Brain Research Bulletin, 58(1), 135–139. https://doi.org/10.1016/S0361-9230(02)00770-0
Azevedo, T. M., Volchan, E., Imbiriba, L. A., Rodrigues, E. C., Oliveira, J. M., Oliveira, L. F., Lutterbach, L. G., & Vargas, C. D. (2005). A freezing‐like posture to pictures of mutilation. Psychophysiology, 42(3), 255–260.
Woollacott, M., & Shumway-Cook, A. (2002). Attention and the control of posture and gait: A review of an emerging area of research. Gait & Posture, 16(1), 1–14.
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Meta-Analyse zur Validierung des Diffusionsmodells
Jüngste Simulationsstudien zeigen, dass bei Reaktionszeitexperimenten die alleinige Auswertung von behavioralen Daten (Reaktionszeit und Fehlerrate), beispielsweise mittels Varianzanalysen, zu falschen Schlussfolgerungen führen können (Lerche & Voss, 2020). Daher werden vermehrt Modelle aus der Klasse des Sequential Samplings zur Auswertung von Reaktionszeitexperimenten verwendet. Ein solches Modell stellt das Diffusionsmodell (Ratcliff, 1978; Ratcliff & McKoon, 2008) dar, welches postuliert, dass Evidenz für eine spezifische Reaktion so lange kontinuierlich akkumuliert wird bis eine von zwei Entscheidungsschwellen erreicht wird und die korrespondierende Antwort initiiert wird. Soll eine Versuchsperson bspw. entscheiden, ob mehr blaue oder orange Pixel auf einem Bildschirm zu sehen sind, sammelt die Versuchsperson so lange Informationen bis entweder die obere Schwelle, die mit der Antwort „orange“ oder die untere Schwelle, die mit der Antwort „blau“ assoziiert ist, erreicht ist und die Versuchsperson die zu dieser Entscheidung korrespondierenden Handlung ausführt (entweder die „orange“ oder die „blaue“ Taste drückt; siehe bspw. Voss et al., 2004).
Im Rahmen einer Meta-Analyse gilt es, die Validierungsstudien, die bisher zu dem Diffusionsmodell durchgeführt worden sind, systematisch zusammenzufassen. Details und genaue Fragestellungen der Masterarbeit(en) können in Absprache mit der Betreuerin Katja Pollak individuell abgestimmt werden.
Literatur:
Lerche, V., & Voss, A. (2020). When accuracy rates and mean response times lead to false conclusions: A simulation study based on the diffusion model. The Quantitative Methods for Psychology, 16(2), 107–119. https://doi.org/10.20982/tqmp.16.2.p107
Ratcliff, R. (1978). A Theory of Memory Retrieval. Psychological Review, 85(2), 59–108.
Ratcliff, R., & McKoon, G. (2008). The diffusion decision model: Theory and data for two-choice decision tasks. Neural Computation, 20(4), 873–922. https://doi.org/10.1162/neco.2008.12-06-420
Voss, A., Rothermund, K., & Voss, J. (2004). Interpreting the parameters of the diffusion model: An empirical validation. Memory & Cognition, 32(7), 1206–1220. https://doi.org/10.3758/bf03196893
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Effects of acute physical activity on cognition
Numerous studies have examined the effects of acute moderate physical activity on cognitive performance, mostly by analyzing mean reaction times and accuracy rates (e.g., Chang et al., 2012; Pontifex et al., 2019). These analyses, however, come with major drawbacks, one of them being that they – due to a lack of substantive theory - cannot explain why differences in reaction times and accuracy rates arise. To address this issue, we want to examine the effects of acute moderate physical activity on cognitive performance using a model that is based on a substantive theory and thus, can explain differences in reaction times and accuracies, namely Ratcliff’s diffusion model (Ratcliff, 1978; Ratcliff & McKoon, 2008).
In a thesis, it is also possible, for example, to examine one of the many moderators more closely (see Chang et al., 2012) and analyze reaction times and accuracy rates, without modeling the data. Own suggestions within this topic are also welcome.
Literature:
Chang, Y. K., Labban, J. D., Gapin, J. I., & Etnier, J. L. (2012). The effects of acute exercise on cognitive performance: A meta-analysis. Brain Research, 1453, 87–101. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2012.02.068
Pontifex, M. B., McGowan, A. L., Chandler, M. C., Gwizdala, K. L., Parks, A. C., Fenn, K., & Kamijo, K. (2019). A primer on investigating the after effects of acute bouts of physical activity on cognition. Psychology of Sport and Exercise, 40, 1–22. https://doi.org/10.1016/j.psychsport.2018.08.015
Ratcliff, R. (1978). A Theory of Memory Retrieval. Psychological Review, 85(2), 59–108.
Ratcliff, R., & McKoon, G. (2008). The diffusion decision model: Theory and data for two-choice decision tasks. Neural Computation, 20(4), 873–922. https://doi.org/10.1162/neco.2008.12-06-420
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Untersuchung der Akzeptanz neuartiger Materialsysteme
Ob eine neue Technologie akzeptiert wird bzw. welche begleitenden Maßnahmen für eine breite Einführung evtl. erforderlich sind, wird häufig mit verschiedenen Varianten des Technology Acceptance Models (TAM; Venkatesh & Bala, 2008) oder der Unified Theory of Acceptance and Use of Technology (UTAUT; Venkatesh, Thong & Xu, 2012) untersucht.
Diese Modelle wurden schwerpunktmäßig für IT-Anwendungen entwickelt und konzentrieren sich i.w. auf kognitive Faktoren; in vielen Bereichen spielen jedoch affektive Komponenten ebenfalls eine wichtige Rolle.
Mit sog. CAM (Cognitive Affective Maps; Thagard, 2010; Kreil, 2018) können kognitive und affektive Attribute und Zusammenhänge gleichberechtigt in Form von visueller Darstellungen erfasst werden.
Diese relativ neue Methode soll in einer kleinen Pilotstudie angewandt werden, um erste Erkenntnisse im Umfeld der Entwicklung und Akzeptanz neuartiger Materialsysteme zu liefern.
Literatur:
Kreil, A. S. (2018). Cognitive-Affective Mapping within the context of staircase and elevator use. Evaluating a new method in empirical psychological research. Unveröffentlichte Masterarbeit. Freiburg: Institut für Psychologie der Albert-Ludwigs-Universität.
Thagard, P. (2010). EMPATHICA: A Computer Support System with Visual Representations for Cognitive-Affective Mapping. In: K. McGregor (Ed.), Proceedings of the workshop on visual reasoning and representation (pp.
79–81). Menlo Park, CA: AAAI Press.
Venkatesh, V. & Bala, H. (2008). Technology acceptance model 3 and a research agenda on interventions. Decision Science, 39(2), 273–315.
Venkatesh, V., Thong, J. Y. L., Xu, X. (2012). Consumer Acceptance and Use of Information Technology: Extending the Unified Theory of Acceptance and Use of Technology. MIS Quarterly, 36(1), 157-178.
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