Thuis
Contacten

    Hoofdpagina


Opgeroepen hersenpotentialen als venster op de fysieke eigenschappen van externe representaties

Dovnload 357.33 Kb.

Opgeroepen hersenpotentialen als venster op de fysieke eigenschappen van externe representaties



Pagina1/3
Datum28.03.2019
Grootte357.33 Kb.

Dovnload 357.33 Kb.
  1   2   3

Opgeroepen hersenpotentialen als venster op de fysieke eigenschappen van externe representaties

Bachelorthese - Lot Verburgh (s0111252)


Vakgroep Instructietechnologie (IST)
Begeleiders: Theo van Leeuwen en Jan van der Meij
April 2009, Universiteit Twente
Abstract

Aanleiding van deze studie zijn meerdere onderzoeken waaruit blijkt dat het niet duidelijk is wanneer multipele externe representaties werken en in welke situatie niet. In deze onderzoeken is alleen gekeken naar de gedragscomponenten wanneer geleerd werd met multipele representaties. In deze studie is echter gefocust op de hersenprocessen die plaatsvinden wanneer losse externe representaties verwerkt worden. Meer kennis over de hersenprocessen bij losse externe representaties kan leiden tot een betere toepassing van multipele representaties in leeromgevingen.


Event Related Potentials (ERP’s) van vier verschillende externe representaties (een formule, tabel, grafiek en concrete representatie) zijn geanalyseerd. Er zijn drie componenten van deze potentialen bestudeerd in een niet-taakrelevante conditie. Er zijn significante verschillen gevonden tussen de ERP componenten van de afzonderlijke representaties. De formule heeft significant lagere amplitudes bij de componenten vergeleken met de andere drie representaties. De amplitudes van de componenten zijn vergelijkbaar en niet significant verschillend voor de grafiek en tabel. De concrete representatie heeft significant sterkere ERP componenten dan de andere representaties. Daarnaast is er gekeken naar een taakrelevante conditie waarbij proefpersonen een taak moesten uitvoeren met de representaties. Analyse van de gedragsdata laat zien dat er significante verschillen zijn tussen de representaties voor de accuratesse en voor de reactietijden voor de verschillende representaties.

Key words: Event Related Potentials, externe representaties, hersenprocessen

Introductie

1.1 Representaties
Iedereen maakt in het dagelijks leven gebruik van representaties. Deze representaties kunnen worden verdeeld in externe en interne representaties. Externe representaties zijn de kennis en structuren in iemands omgeving, zoals aantekeningen, tabellen en figuren. Interne representaties zijn mentale representaties, de kennis en structuren in het geheugen over bijvoorbeeld nummers, proposities en procedures (Zhang, 1997).
In lesmethoden wordt veel gebruik gemaakt van externe representaties. Een voorbeeld hiervan is een afbeelding van een lichaamscel in een biologieboek. Bij multipele representaties worden twee of meer representaties tegelijkertijd gebruikt. Dit kunnen bijvoorbeeld een tekst, een grafiek en een formule zijn om één probleem uit te leggen. Door deze combinatie van representaties kunnen leerlingen de stof vanuit verschillende perspectieven bekijken en kunnen ze verschillende strategieën toepassen om de stof goed te kunnen begrijpen (Seufert, 2003).




1.2 Voor- en nadelen van leren door middel van multipele representaties
Een voordeel van leren met multipele representaties is dat iedere representatie een ander aspect kan laten zien van het onderwerp waarover geleerd moet worden en dat ze kunnen worden gebruikt voor verschillende doelen (Ainsworth & Labeke, 2004). Bij het leren van biologie kan bijvoorbeeld een grafiek de groei van een cel in de tijd laten zien. Daarnaast kan een schematische tekening laten zien hoe die groei er uit ziet. Een tweede voordeel is dat de representaties elkaar kunnen versterken (Ainsworth & Labeke, 2004). Op deze manier kan bijvoorbeeld een tabel worden versterkt door een grafiek om zo de tabel begrijpelijker te maken voor de lezer.
Naast de twee genoemde voordelen moet er bij het werken van multipele representaties een vertaling plaatsvinden tussen de representaties. Dit betekent dat de verschillen en overeenkomsten van representaties geïnterpreteerd moeten worden, wat kan leiden tot een beter begrip van een concept waarover geleerd wordt (van der Meij & De Jong, 2006).
Dit laatstgenoemde voordeel kan echter ook een nadelige uitwerking hebben omdat leerlingen verschillende handelingen tegelijk moeten uitvoeren (Ainsworth, 1999). Ze moeten beoordelen wat wordt bedoeld met iedere representatie, hoe de variabelen moeten worden geïnterpreteerd en wat er van geleerd moet worden. Dit kan resulteren in een attention overload, omdat de leerling zijn of haar aandacht moet verdelen over meerdere representaties.
Doordat de leerlingen op meerdere dingen tegelijk moeten focussen ontstaat volgens Mayer & Moreno (1998) een attention split probleem. Dit kan leiden tot verminderde vertaling tussen representaties en een verminderd begrip van het domein waarover geleerd wordt. Een tweede nadeel is wat is aangetoond in een studie van Kozma & Russel (1997). Hier werden leken en experts op het gebied van werken met multipele representaties vergeleken. Er vonden minder transformaties tussen de representaties plaats bij de leken vergeleken met de experts, die gewend waren aan het werken met multipele representaties.
Zoals kan worden geconcludeerd uit bovenstaande voordelen en beperkingen kan leren met multipele representaties lastig zijn. De hierboven omschreven studies richtten zich enkel op de gedragscomponenten met betrekking tot het leren. Er is geen kennis beschikbaar over de hersenprocessen die plaatsvinden wanneer er geleerd wordt met behulp van externe representaties. Meer duidelijkheid en kennis hierover kan leiden tot een beter gebruik van multipele representaties bij leermethoden.

1.3 Event Related Potentials
Event Related Potentials (ERP´s) zijn hersenpotentialen die worden opgeroepen door stimuli aan te bieden in de omgeving van de proefpersoon. Deze stimuli zijn bijvoorbeeld een geluid, een foto, of een elektrische stimulatie van de huid. ERP golfvormen worden gekenmerkt door amplitude, latentie en polariteit. De amplitude geeft de sterkte van de hersenactiviteit weer in microvolts, polariteit is de positiviteit of negativiteit van de golfvorm. De latentietijd is de tijd tussen het aanbieden van een stimulus en het verschijnen van de ERP component.
Er zijn twee verschillende typen ERP componenten, exogene en endogene. Exogene componenten, of sensorische componenten, zijn de vroegste componenten van een ERP golfvorm. Deze componenten treden ook op wanneer de proefpersoon geen bewuste aandacht schenkt aan een stimulus (Kok, 2004). De eerste (exogene) component die geanalyseerd is in deze studie wordt P1 genoemd; de piek van deze component heeft een latentietijd rond de 100 milliseconden (Luck, Woodman & Vogel, 2000; Di Russo, Martínez & Hillyard, 2003). Endogene componenten ontstaan door bewust aandacht te schenken aan een stimulus of wanneer er wordt verwacht een bepaalde taak uit te moeten voeren (Kok, 2004). Twee bekende endogene componenten zijn P2 en P3. P2 heeft een latentietijd rond de 200 milliseconden en wordt geanalyseerd omdat de hoeveelheid aandacht die wordt geschonken aan een stimulus een groot effect heeft op de precieze latentietijd en amplitude van deze component (Picton & Hillyard, 1974).
Bij taakrelevante experimenten heeft de piek van P3 een sterke amplitude en een latentietijd rond de 300 milliseconden. Bij niet goed te identificeren stimuli of bij niet taakrelevantie condities heeft P3 echter een langere latentietijd, rond de 400 milliseconden (Courchesne, Hillyard & Galambos, 1975).
1.4 Onderzoeksvragen
Deze studie maakt deel uit van een uitgebreider onderzoek naar de eigenschappen van hersenpotentialen wanneer er wordt gewerkt met externe representaties. Hierbij wordt EEG onderzoek uitgevoerd om de opgeroepen hersenpotentialen van verschillende representaties te analyseren wanneer proefpersonen een taak moeten uitvoeren.
In deze studie is eerst onderzocht wat in de hersenen gebeurt wanneer er geen taak wordt uitgevoerd, dit wordt de baseline conditie genoemd. Naast deze fysiologische meting wordt ook de gedragsdata geanalyseerd tijdens een taak. De gedragsdata bestaat uit het percentage goede antwoorden en reactietijd.
De hoofdvraag van de hier gerapporteerde studie luidt of er verschillen zijn in de amplitudes van de ERP componenten van de vier gebruikte representaties in een baseline conditie. Deze baseline conditie is van belang omdat in een taakrelevante conditie niet bepaald kan worden waar de verschillen tussen de hersenpotentialen van de representaties vandaan komen. De hersenpotentialen die de fysieke eigenschappen van de representaties oproepen moeten kunnen worden onderscheiden van de hersenpotentialen die zijn opgeroepen door de taak die met de representaties wordt uitgevoerd. Die fysieke eigenschappen van representaties kunnen dus worden vastgesteld met een baselineconditie waarin proefpersonen externe representaties te zien krijgen zonder er een taak mee uit te voeren.
Om de onderzoeksvraag te kunnen beantwoorden zijn vier verschillende externe representaties gebruikt; een formule (figuur 1a), een grafiek (figuur 1b), een tabel (figuur 1c) en een concrete representatie (figuur 1d). De representaties geven allemaal de natuurkundige momentstelling weer (moment = kracht x arm). Dit onderwerp is gekozen omdat het gaat om van een abstract begrip. Daarnaast zijn er al meerdere onderzoeken met dit onderwerp uitgevoerd (e.g. van der Meij & de Jong, 2006) en is dit onderwerp goed met verschillende representaties te representeren.



Figuur 1a. De formule


Figuur 1b. De tabel






Figuur 1c. De grafiek




Figuur 1d. De concrete representatie

  1   2   3


Dovnload 357.33 Kb.