A functional perspective on schema-based learning and recognition of novel word associations

Abstract

With the current research, we sought to develop a functional perspective on schema-based learning of novel word associations, i.e., novel compound words and their later recognition. In combining the idea that both, schema-based learning (e.g., Hebscher et al., 2019; van Kesteren et al., 2012) and unitization (e.g., Bader et al., 2014; Haskins et al., 2008; see Henke, 2010) might rely less on hippocampal contribution than traditional associative learning, we hypothesized that schema-congruency might support the formation of unitized representations that could then be recognized by means of an absolute familiarity process (Mecklinger & Bader, 2020). All three experiments presented include an incidental learning phase, in which novel compound words were learned together with a preceding definition that was either congruent or neutral (experimental manipulation of schema congruency). After a retention interval of about 10 minutes, a surprise memory test followed. In the test phase, participants were shown different types of compound words and instructed to classify each as intact, recombined, or new (Exp. 1), as old (intact) or new (recombined, similar lures; Exp. 3) or underwent an implicit lexical decision task (Exp. 2). Our results imply that three processes might underly schema-based learning. Semantic priming, indicated by an N400 attenuation effect in the schema-congruent condition, establishes schema congruency. Condition-independent semantic integration of the constituents is beneficial for memory formation, as indicated by an N400 subsequent memory effect (SME). Lastly, we found a larger parietal SME in the congruent than in the neutral condition. This might reflect the formation of a conceptual (unitized) representation under the influence of a congruent schema. Second, based on our results, schema-congruency might support the formation of unitized representations, indicated by schema-congruency being more beneficial for associative than item memory performance (see Parks & Yonelinas, 2015). The neurocognitive processes underling recognition of those compound words might include larger absolute familiarity contributing to associative recognition in the congruent than in a neutral control condition, indicated by an N400 attenuation effect. Based on data from our third experiment including semantically similar distractors during the recognition memory test, we concluded that the representations formed under the influence of a schema might be gist-like. Those might be created next to episodic associations that are probably also formed in traditional associative learning. Lastly, those unitized memory representations formed under the influence of a schema cannot only be accessed in an explicit memory test, but also affect performance in an implicit memory test.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine funktionelle Perspektive auf das schema-basierte Lernen neuer Wortassoziationen (Komposita) und deren späteres Wiedererkennen zu entwickeln. Dazu wurden zwei Forschungsideen zusammengeführt. Da sowohl schema-basiertes Lernen (z.B., Hebscher et al., 2019; van Kesteren et al., 2012) als auch Unitarisierung (z.B., Bader et al., 2014; Haskins et al., 2008; siehe auch Henke, 2010) weniger hippocampale Beteiligung aufweisen als traditionelles Assoziationslernen, formulierten wir die Hypothese, dass Schemakongruenz die Bildung unitarisierter Repräsentationen unterstützen könnte, die dann mittels eines absoluten Vertrautheitsprozesses wiedererkannt werden könnten (Mecklinger & Bader, 2020). Die drei Experimente, die in der vorliegenden Arbeit dargestellt sind, beinhalten alle eine inzidentelle Lernphase, in der neue Komposita zusammen mit einer kongruenten oder neutralen vorangehenden Definition gelernt wurden (experimentelle Manipulation von Schemakongruenz). Nach einem Retentionsintervall von etwa 10 Minuten folgte ein überraschender, nicht vorangekündigter Gedächtnistest. In dieser Testphase sahen die Teilnehmenden verschiedene Arten von Komposita und sollten diese als intakt, rekombiniert oder neu klassifizieren (Experiment 1), als alt (intakt) oder neu (rekombiniert, ähnliche Distraktoren; Experiment 3) oder bearbeiteten eine lexikalische Entscheidungsaufgabe (Experiment 2). Unsere Ergebnisse implizieren, dass drei Prozesse am schema-basiertem Lernen beteiligt sind. Semantisches Priming, angezeigt durch eine reduzierte N400 Amplitude in der schema-kongruenten Bedingungen, führt zu Schemakongruenz. Die bedingungsunabhängige semantische Integration der Wortbestandteile ist förderlich für die Gedächtnisbildung, indiziert durch einen N400 Subsequent Memory Effect (SME). Der dritte Prozess, die schemakongruenzgetriebene Bildung einer konzeptuellen (unitarisierten) Repräsentation wird angezeigt durch einen größeren parietalen SME in der kongruenten im Vergleich zur neutralen Bedingung. Basierend auf dem behavioralen Ergebnismuster, dass assoziatives Gedächtnis mehr von Schemakongruenz profitiert als Itemgedächtnis (siehe auch Parks & Yonelinas, 2015), könnte Schemakongruenz die Bildung von unitarisierten Repräsentationen fördern. Die neurokognitiven Prozesse, die dem Wiedererkennen solcher Komposita unterliegen, beinhalten wahrscheinlich einen höheren Anteil absoluter Vertrautheit in der kongruenten als in der neutralen Bedingung, indiziert durch einen entsprechenden reduzierten N400-Effekt. Basierend auf den Ergebnissen des dritten Experiments, bei dem der Rekognitionstest semantisch ähnliche Distraktoren beinhaltete, schlussfolgerten wir, dass die Repräsentationen, die unter dem Einfluss eines Schemas gebildet werden, detailarm sind und lediglich die semantische Konzeptstruktur (gist) beinhalten. Diese Repräsentationen könnten parallel zu episodischen Assoziationen geformt werden, die wahrscheinlich beim traditionellen Assoziationslernen gebildet werden. Die unitarisierten Repräsentationen konnten hierbei nicht nur in einem expliziten Gedächtnistest verwendet werden, sondern auch die Performanz in einer impliziten Gedächtnisaufgabe beeinflussen.