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The impact of different positive and negative feedback stimuli on the FRN and P300
a synopsis of three event-related potential studies
Michael Zeiler
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Psychologie
Betreuer*in
Daniela Pfabigan
DOI
10.25365/thesis.21144
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29396.36378.756454-2
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Obwohl der Einfluss verschiedener Feedback-Stimuli auf ereigniskorrelierte Potentiale (EKPs) bereits vielfach untersucht wurde, sind systematische Vergleiche mehrerer Feedback-Arten innerhalb einer Studie selten. Die Feedback-related Negativity (FRN), ein EKP mit negativem Amplitudenmaximum ca. 250ms nach Feedback Präsentation, wurde mit der Valenz des Feedbacks in Zusammenhang gebracht, während die P300, ein EKP mit positivem Amplitudenmaximum ca. 300-600ms nach Vorgabe des Feedbacks, mit der Feedback Größe bzw. Salienz assoziiert wurde. Laut der Reinforcement Learning Theory (Holroyd, & Coles, 2002) reflektiert die FRN eine binäre Bewertung von Ergebnisses in gut vs. schlecht. Weiters wurde vermutet, dass Feedback Valenz und Größe / Salienz separat im Gehirn verarbeitet werden, wobei die FRN die Valenz-Dimension und die P300 die Salienz-Dimension reflektiert. Kürzlich publizierte Studien lassen allerdings an einer vereinfachten Zuordnung von Feedback Valenz und Salienz zu FRN und P300 zweifeln. Affektive und motivationale Aspekte haben sich kürzlich als Moderatorvariablen im Kontext elektrophysiologischer Fehlerverarbeitung erwiesen.
Es wurden drei Studien durchgeführt, in denen der Einfluss zweier Feedback Arten (Symbole und Bilder von emotionalen Gesichtsausdrücken) auf FRN und P300 verglichen wurde. Die Versuchspersonen erhielten negatives und positives Feedback in Abhängigkeit von deren Leistung in einer Zeitschätzungsaufgabe. In Studie 1 wurde Feedback in Form von Symbolen (Plus-Symbol, Minus-Symbol) präsentiert, während in Studie 2 und 3 Feedback in Form von Symbolen und Gesichtern (glücklicher Gesichtsausdruck, verärgerter Gesichtsausdruck) gegeben wurde. In Studie 2 wechselte die Feedback Art zufällig von Durchgang zu Durchgang, während in Studie 3 die Feedback Art innerhalb von Blöcken bestehend aus 50 Durchgängen konstant blieb. Mehrere unterschiedliche Methoden wurden für die Quantifizierung der FRN und P300 angewandt.
Die Ergebnisse zeigten größere FRN Amplituden nach negativem Feedback, sowie – nur in Studie 2 - nach Symbol-Feedback verglichen mit Gesichter-Feedback. Die P300 Amplituden waren größer nach positivem, sowie nach Gesichter-Feedback. Die Effektstärken der FRN-Haupteffekte unterschieden sich signifikant zwischen Studie 2 und 3, was darauf schließen lässt, dass die Art der Feedbackvorgabe einen bedeutsamen Einfluss auf die FRN hat. Verschiedene Methoden zur EKP-Quantifizierung haben sich als unterschiedlich geeignet für die FRN-Bestimmung erwiesen. Auf Ebene der einzelnen Studien wurden verschiedene Ergebnisse in Abhängigkeit von der verwendeten Methode erzielt, jedoch unterschieden sich die verwendeten Methoden nicht signifikant im Hinblick auf die hervorgerufenen Effektstärken.
Die FRN wird als Fehler-Signal interpretiert, welches eine Klassifikation von Ereignissen in gut vs. schlecht reflektiert. Jedoch scheint diese Klassifikation erschwert, wenn die Feedback-Art häufig innerhalb eines Experiments wechselt. Vor allem die Ergebnisse bezüglich der P300 weisen darauf hin, dass Feedback Valenz und Salienz nicht durch separate neuronale Mechanismen verarbeitet werden. Für zukünftige Studien kann ein geblockter Vorgabemodus bei dem Vergleich mehrerer Feedback Arten empfohlen werden. Die Anwendung mehrerer Methoden der EKP-Quantifizierung kann möglichen Fehlinterpretationen vorbeugen, sowie die Validität von Schlussfolgerungen, die aufgrund statistischer Ergebnisse getroffen werden, erhöhen.
Abstract
(Englisch)
Although the impact of different feedback stimuli on event-related brain potentials (ERPs) was frequently investigated, a systematic comparison of different feedback types within one study was rarely done in previous studies. The Feedback-related Negativity (FRN), a negative deflection approx. 250ms following feedback presentation, was associated with the feedback valence and the P300, a positive deflection approx. 300-600ms after stimulus presentation was primarily associated with feedback magnitude and salience. The Reinforcement Learning Theory (Holroyd, & Coles, 2002) suggests that the FRN reflects a binary evaluation of good vs. bad outcomes. It was further suggested that feedback valence and magnitude / salience are processed separately in the brain, the FRN reflecting the valence dimension and the P300 reflecting the magnitude / salience dimension. More recent studies demonstrated that this simplified classification of feedback valence and salience to FRN and P300 cannot be maintained. Affective and motivational aspects have been recently identified as moderating variables in the context of electrophysiological error processing.
Three studies were conducted in order to compare the influence of two feedback types (symbols and pictures of emotional facial expressions) on the FRN and P300. Participants received negative and positive feedback as a function of their performance in a time-estimation task. In Study 1 feedback in the form of symbols (plus sign, minus sign) whereas in Study 2 and 3 feedback in the form of symbols and faces (happy face, angry face) was presented. In Study 2 the feedback type changed randomly from trial to trial, whereas in Study 3 the feedback type remained stable within blocks of 50 trials. Different methods were used to quantify FRN and P300 amplitudes.
Statistical analysis revealed that the FRN amplitude was larger in the negative feedback conditions and - only in Study 2 - after symbols compared to faces. The P300 amplitude was larger in the positive and facial feedback conditions. The FRN effect sizes significantly differed between Study 2 and 3 which indicates that there is a meaningful impact of the feedback presentation mode on the FRN. Different methods of ERP quantification were differentially suitable for obtaining the FRN amplitude. They further differed in respect of whether a statistical result reached statistical significance or not, but the used methods didn’t differ significantly in respect of the elicited effect sizes.
The FRN is interpreted as an error signal that reflects a classification of good vs. bad outcomes. This classification seems to be complicated when the feedback type changes frequently within an experiment. The P300 results provide evidence that feedback valence and salience are not processed by strictly separate neural mechanism in the brain. A blocked presentation mode of different feedback types is recommended for further studies. A synopsis of different ERP quantification methods can avoid possible misinterpretations and enhance the validity of conclusions drawn by statistical results.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Feedback-related Negativity P300 Feedback
Schlagwörter
(Deutsch)
Feedback-releated Negativity P300 Feedback
Autor*innen
Michael Zeiler
Haupttitel (Englisch)
The impact of different positive and negative feedback stimuli on the FRN and P300
Hauptuntertitel (Englisch)
a synopsis of three event-related potential studies
Paralleltitel (Deutsch)
Der Einfluss verschiedener positiver und negativer Feedback Stimuli auf die FRN und P300: Eine Zusammenschau dreier Studien zu ereignis-korrelierten Potenzialen
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
88 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Daniela Pfabigan
AC Nummer
AC09582574
Utheses ID
18914
Studienkennzahl
UA | 298 | | |