The development of prospective processing of simple and complex actions in early childhood

Melzel, Saskia (2021): The development of prospective processing of simple and complex actions in early childhood. Dissertation, LMU München: Fakultät für Psychologie und Pädagogik

Abstract

Everyday human life is characterized by social interactions, for which understanding and anticipating others’ actions play a crucial role. Furthermore, planning one’s movements in an anticipatory manner allows for acting smoothly and efficiently by avoiding time-consuming corrective movements. This thesis aimed to investigate how prospective processing of others’ actions as well as of children’s own actions develops over early childhood. One key focus was to examine the prospective processing of actions of varying degrees of complexity. Four empirical studies were conducted to expand our understanding of this topic by focusing on the following three aspects. First, Study 1 examined two possible mechanisms underlying children’s visual anticipations (as a key measure of prospective action understanding) during perceiving others’ simple actions. It aimed at answering the question of whether simulation theories or lower-level perceptual mechanisms account for children’s visual anticipations of others’ simple grasping actions. Three-year-olds’, 4-year-olds’, 10-year olds’, and adults’ (N = 98) prospective action processing was assessed by their anticipatory gaze shifts within an eye-tracking study. Participants observed a hand reaching for one out of two objects while the motor kinematics of the reaching hand varied depending on whether it reached for a close or far object. Results revealed that none of the children age groups used the motor kinematics to correctly visually anticipate the target object. Instead, they showed a looking bias to the close object. This indicates that lower-level perceptual mechanisms (following the general movement of the reaching hand and being attracted by a salient object) and not motor simulation (matching the observed action onto their own motor repertoire) accounted for children’s visual anticipations of simple other’s simple grasping movements. Second, the roles of automatic and controlled processes for children’s prospective processing of others’ actions as well as for their prospective action planning were examined. The results of Study 1 mentioned above indicated that children’s visual anticipations were triggered rather automatically. The second experiment of Study 1 assessed participants’ (N = 80) verbal predictions of the grasping actions described above. It turned out that 10-year-olds used kinematic cues to verbally predict the action target and that 4-year-olds learned to do so over the trials, whereas neither of the age groups correctly visually anticipated the action in the first experiment. These findings suggest that a more sophisticated understanding of other’s actions might initially require explicit, controlled processing of the situation. This conflicts with the predominant view in developmental psychology that children show an implicit understanding of others’ actions before showing an explicit understanding later in ontogeny. Furthermore, Study 2 examined the role of automatic and controlled processes for children’s prospective action planning in a large sample (N = 246) of 2- to 14-year-old children and adults. Two conceptually different object manipulation tasks were assessed to investigate whether anticipatory movement planning develops as general capacity and to what extent participants rely on the habitual use of the object or plan their grasping movement in a controlled manner. The results suggest that anticipatory movement planning might develop as a general capacity. Furthermore, the findings are indicative of an increase of controlled processes for prospective action planning in early childhood, while the developmental pattern of the interplay of automatic and controlled processes was task-specific. In sum, Study 2 highlights the developmental dynamics of the interplay of habitual and controlled processes in children’s own prospective action planning. Third, Study 3a and 3b examined in more detail how the ability to prospectively process hierarchical actions develops in early childhood and whether it is related to children’s processing of hierarchical structures in the language domain. In Study 3a, 3- to 6-year olds and adults (N = 111) were asked to verbally predict actions that required a means (sub-action) to achieve an actor’s stated overarching goal. This task also served as one out of three complex action tasks in Study 3b, which investigated 3- to 6-year-old children’s (N = 130) hierarchical structure processing across the action and language domain. Overall, the results suggest that children’s ability to predict hierarchical actions increases over early childhood (Study 3a, 3b). Furthermore, Study 3b indicates that the processing of hierarchical structures might develop as a domain-general capacity and highlights the role of working memory for hierarchical structure processing. Taken together, this thesis contributes to research on how young children prospectively understand others’ actions and how they prospectively plan their own actions. First, it provides evidence that low-level perceptual mechanisms rather than motor simulation account for young children’s visual anticipations of simple grasping actions (Study 1). Second, it points to substantial developments of controlled prospective processing over early childhood, which is supposed to be essential for processing more complex situations and actions (Study 1, 2, 3a, 3b). Lastly, children’s development of prospectively processing hierarchical action and language structures seems related and might be explained by working memory (Study 3b).

Abstract

Unser tägliches Leben ist von sozialen Interaktionen geprägt. Die Handlungen anderer zu verstehen und antizipieren zu können ist für soziale Interaktionen von großer Bedeutung. Darüber hinaus ermöglicht eine antizipative Bewegungsplanung nahtlos ineinander übergehende und effiziente Handlungen ohne zeitaufwendige Korrekturbewegungen. Das Ziel dieser Dissertation ist zu untersuchen wie sich die prospektive Verarbeitung von Handlungen anderer Personen, als auch die eigene prospektive Handlungsplanung in der frühen Kindheit entwickelt. Ein zentraler Punkt der vorliegenden Arbeit ist, dass sie die prospektive Verarbeitung von Handlungen unterschiedlicher Komplexität betrachtet. Um unser Verständnis dieses Forschungsbereichs zu erweitern, wurden vier empirische Studien mit einem Fokus auf die folgenden drei Teilaspekte durchgeführt. Erstens untersuchte Studie 1 zwei mögliche zugrunde liegende Mechanismen für visuelle Antizipationen (als ein zentrales Maß für prospektives Handlungsverständnis) von Kindern, während die Kinder eine einfache Handlung einer anderen Person beobachteten. Die Studie hatte zum Ziel herauszufinden, ob visuelle Antizipationen einfacher Greifbewegungen anderer durch Simulationstheorien oder durch Low-Level Wahrnehmungsmechanismen erklärt werden können. Die prospektive Handlungsverarbeitung 3-Jähriger, 4-Jähriger, 10-Jähriger und Erwachsener (N = 98) wurde anhand ihrer antizipatorischen Blickbewegungen im Rahmen einer Eye-Tracking Studie erfasst. Die Studienteilnehmer beobachteten, wie eine Hand nach einem von zwei Objekten griff. Die motorische Kinematik der greifenden Hand variierte in Abhängigkeit davon, ob ein näheres oder weiter entferntes Objekt gegriffen wurde. Die Ergebnisse zeigten, dass keine der Kinder Altersgruppen die kinematischen Informationen nutzte, um das korrekte Zielobjekt zu antizipieren. Stattdessen antizipierten sie tendenziell das nähere Objekt, unabhängig von der motorischen Information. Dies deutet darauf hin, dass nicht die Simulation von Bewegungen (spiegeln einer beobachteten Handlung auf das eigene motorische Repertoire), sondern Low-Level Wahrnehmungsmechanismen (Antizipieren der Bewegungsrichtung der Hand und gleichzeitiges Angezogen werden von einem salienten Objekt) die visuellen Antizipationen der Kinder erklärten. Zweitens wurde die Rolle automatischer und kontrollierter Prozesse für die prospektive Handlungsverarbeitung von Handlungen anderer Personen, als auch für die eigene prospektive Handlungsplanung in der frühen Kindheit untersucht. Die eben erwähnten Ergebnisse der ersten Studie wiesen darauf hin, dass die visuellen Antizipationen eher automatisch hervorgerufen wurden. In einem zweiten Experiment von Studie 1 sollten die Versuchspersonen (N = 80) die beschriebenen Greifbewegungen verbal vorhersagen. Es zeigte sich, dass 10-Jährige die kinematischen Informationen nutzten, um vorherzusagen welches der beiden Objekte gegriffen wird und dass 4-Jährige über die Trials hinweg lernten eine korrekte Vorhersage zu treffen, wohingegen keine der beiden Altersgruppen die Handlung im ersten Experiment korrekt antizipierte. Diese Befunde deuten darauf hin, dass ein differenzierteres Verständnis von Handlungen anderer Personen zunächst eine explizite, kontrollierte Verarbeitung der Situation erfordern kann. Dies steht im Konflikt mit der vorherrschenden Sichtweise in der Entwicklungspsychologie, dass Kinder ein implizites Verständnis von Handlungen anderer Personen haben, das sich erst später in der Ontogenese in ihrem expliziten Verständnis widerspiegelt. Darüber hinaus erforschte Studie 2 die Rolle automatischer und kontrollierter Prozesse für die eigene prospektive Handlungsplanung der Kinder in einer großen Stichprobe (N = 246) von 2- bis 14-jährigen Kindern und Erwachsenen. Zwei konzeptionell unterschiedliche Objektmanipulationsaufgaben wurden erhoben. Einerseits, um herauszufinden, ob sich die antizipatorische Bewegungsplanung als eine allgemeine Fähigkeit entwickelt. Andererseits, um zu untersuchen, inwiefern das Greifen der Objekte von deren gewöhnlichen Gebrauch (automatisch) geleitet oder von kontrollierten Prozessen gesteuert wird. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich die antizipatorische Bewegungsplanung als allgemeine Fähigkeit entwickelt. Darüber hinaus lassen sie auf eine Zunahme von kontrollierten Prozessen für die prospektive Handlungsplanung in der frühen Kindheit schließen, während sich das Entwicklungsmuster des Zusammenspiels von automatischen und kontrollierten Prozessen als aufgabenspezifisch herausstellte. Zusammengefasst hebt Studie 2 die Dynamik der Entwicklung des Zusammenspiels von automatischen und kontrollierten Prozessen für die prospektive Handlungsplanung hervor. Drittens wurde in den Studien 3a und 3b genauer untersucht, wie sich die Fähigkeit hierarchische Handlungen prospektiv zu verarbeiten in der frühen Kindheit entwickelt und ob sie mit der Entwicklung der Verarbeitung von hierarchische Sprachstrukturen zusammenhängt. In Studie 3a sollten 3- bis 6-jährige Kinder und Erwachsene (N = 111) Handlungen vorhersagen, die ein Mittel (eine Unterhandlung) erforderten, um ein angegebenes übergeordnetes Ziel eines Akteurs erreichen zu können. Diese Aufgabe diente auch als eine von drei hierarchischen Handlungsaufgaben in Studie 3b, in der die Verarbeitung hierarchischer Strukturen in 3- bis 6-jährigen Kindern (N = 130) in der Handlungs- und Sprachdomäne verglichen wurde. Zusammengefasst sprechen die Ergebnisse der Studien 3a und 3b dafür, dass die Fähigkeit hierarchische Handlungen vorherzusagen in der frühen Kindheit zunimmt. Ferner deuten die Ergebnisse darauf hin, dass sich die Verarbeitung hierarchischer Strukturen als domänenübergreifende Fähigkeit entwickelt und betonen die Rolle des Arbeitsgedächtnisses für die Verarbeitung hierarchischer Strukturen (Studie 3b). Zusammengefasst trägt diese Dissertation zur Erforschung des prospektiven Handlungsverständnisses sowie der prospektiven Handlungsplanung in der frühen Kindheit bei. Erstens deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Low-Level Wahrnehmungsmechanismen visuelle Antizipationen einfacher Greifhandlungen in der Kindheit erklären, während keine Evidenz für Simulationstheorien gefunden wurde (Studie 1). Zweitens weisen die Befunde auf eine erhebliche Entwicklung kontrollierter, prospektiver Verarbeitung von Handlungen in der frühen Kindheit hin, welche als essentiell angesehen wird, um komplexere Situationen und Handlungen zu verarbeiten (Studien 1, 2, 3a, 3b). Zuletzt scheint es einen Zusammenhang zwischen der Entwicklung der Verarbeitung von komplexen Handlungs- und Sprachstrukturen in der frühen Kindheit zu geben, welcher vermutlich durch das Arbeitsgedächtnis erklärt werden kann (Studie 3b).

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: prospective processing, action predicition, early childhood, action complexity
• Themengebiete: 100 Philosophie und Psychologie ; 100 Philosophie und Psychologie > 150 Psychologie
• Fakultäten: Fakultät für Psychologie und Pädagogik
• Sprache der Hochschulschrift: Englisch
• Datum der mündlichen Prüfung: 26. November 2021
• 1. Bericht­erstatter:in: Paulus, Markus