Stroop-Interferenz

In einem Stroop-Experiment besteht die Aufgabe der Versuchsperson darin, Reize durch das Benennen eines ihrer Attribute zu klassifizieren. Die Reize müssen mindestens 2 Attribute besitzen. Bei Wörtern etwa, kann dies die Bedeutung eines Wortes und die Art und Weise, wie das Wort geschrieben ist, sein. Besteht bei den beiden Ausprägungen der relevanten Attribute eines Reizes ein gewisses Ausmaß an Inkongruenz, dann kann diese die Klassifizierung des Reizes behindern. Von Stroop (1935) wurde dieser Effekt zuerst für die Attribute „Farbe" und „Bedeutung" von Wörtern nachgewiesen.

Die Aufgabe der Versuchsperson im klassischen Stroop-Experiment ist, die Farbe zu benennen, in der ein Wort gedruckt ist. Eine kongruente Bedingung liegt dann vor, wenn das Wort, dessen Farbe genannt werden soll, selbst den Namen dieser Farbe angibt, also etwa „ROT" in der Farbe Rot gedruckt ist und die Versuchsperson daher mit „rot" antworten muß. Eine inkongruente Bedingung liegt dagegen dann vor, wenn die Bedeutung des Wortes nicht mit der zu benennenden Farbe, in der es geschrieben ist, übereinstimmt oder gar mit ihr unverträglich ist. Ist also der in rot gedruckt Reiz das Wort „GRÜN", dann hat die Versuchsperson zwar auch mit „rot" zu antworten, da sie ja die Schriftfarbe angeben soll, der Inhalt des gedruckten Wortes stimmt aber nicht mit dieser Antwort überein. Die Folge einer solchen Inkongruenz ist, daß die Versuchsperson mehr Zeit benötigt, um die Farbe des Wortes zu benennen, als im kongruenten Fall. Die Reaktionsverzögerung ist dann am stärksten, wenn die Wortbedeutung, wie im obigen Beispiel, zur gleichen semantischen Kategorie gehört, wie die von der Versuchsperson verlangte Antwort.

Der Stroop-Effekt

Besteht zwischen der semantischen Kategorie des Wortes und der zu benennenden Eigenschaft keine Ähnlichkeit, dann wird die Bedingung neutral genannt. Eine neutrale Bedingung wird häufig dadurch realisiert, daß man statt Wörter sinnlose Buchstabenfolgen oder andere Zeichenfolgen benutzt und deren Farbe benennen läßt. Als Stroop-Effekt bezeichnet man den Unterschied in der Reaktionszeit zwischen einer inkongruenten und einer neutralen Bedingung. Das vollständige Datenmuster eines typischen Stroop-Experiments ist durch folgende wesentliche Merkmale gekennzeichnet:

  1. Die Reaktionszeit beim Benennen der Farbe eines Wortes ist in einer inkongruenten Bedingung erheblich länger als in einer kongruenten oder einer neutralen Bedingung.
  2. Die Reaktionszeit in der kongruenten Bedingung ist kürzer als in der neutralen Bedingung, der Unterschied ist jedoch geringer als der zwischen der inkongruenten und der neutralen Bedingung.
  3. Der Unterschied in der Reaktionszeit zwischen der inkongruenten und der neutralen Bedingung wächst mit der Ähnlichkeit der semantischen Kategorie der Wortbedeutung zur semantischen Kategorie der verlangten Antwort. Dies bedeutet, daß der Stroop-Effekt zwar dann am größten ist, wenn inkongruente Farbwörter als Reize benutzt werden, daß er aber auch dann auftritt, wenn Wörter benutzt werden, die stark mit bestimmten Farben assoziiert werden. Ein Stroop-Effekt tritt also auch dann auf, wenn etwa das Wort „GRAS" in rot geschrieben als Reiz benutzt wird. Man spricht in diesem Fall von einem Effekt, der auf den semantischen Gradienten zurückzuführen ist, also auf die Ähnlichkeit der semantischen Kategorie von Reizwort und Reaktion.
  4. Ein Stroop-Effekt tritt nicht auf, wenn die Aufgabe umgedreht wird, die Versuchsperson also die Bedeutung des Wortes und nicht die Farbe benennen soll. Dieses einfache Vorlesen eines farbig geschriebenen Wortes wird durch eine inkongruente Farbe nicht beeinträchtigt.
  5. Darüber hinaus kann generell das Vorlesen eines Wortes schneller ausgeführt werden als das Benennen der Farbe.

Der Stroop-Effekt beschränkt sich nicht auf Farbwörter als Reizmaterial. Interferenzeffekte ähnlicher Art wurden auch bei anderem Reizmaterial gefunden, das die Randbedingung erfüllt, daß es 2 möglicherweise inkongruente Attribute besitzt:

  1. Ziffernfolgen, bei denen die Anzahl der Ziffern zu nennen ist („2 2 2");
  2. Ortsangaben, deren Position zu benennen ist („LINKS" am rechten Rand eines Blattes);
  3. Wörter, die in Bilder eingebettet sind, deren Inhalt anzugeben ist, etwa „PFERD" im Bild einer Maus.

Ein wesentliches Element aller theoretischen Erklärungen des Stroop-Effektes ist das Konzept einer automatisierten Aufmerksamkeitsreaktion. Es besteht in einer reizgesteuerten, automatischen Aufmerksamkeitszuwendung, die zur Aktivierung der für den auslösenden Reiz geeigneten Verarbeitungsmechanismen führt. Es wird angenommen, daß das Lesen einer Buchstabenfolge, die ein Wort bildet, eine derart automatisierte Reaktion darstellt. Wesentliche Merkmale automatisierter Prozesse sind die hohe Geschwindigkeit und die geringe Beeinträchtigung, die sie durch parallel ablaufende Verarbeitungsprozesse erfahren. Im Gegensatz dazu sind willentlich gesteuerte Informationsverarbeitungsprozesse leicht zu beeinträchtigen und belasten die Person stark. Es wird angenommen, daß das Benennen einer Farbe keine automatisierte Reaktion ist und daher durch die automatisierte Reaktion auf das Farbwort leicht gestört werden kann. Einen umfassenden und aktuellen Überblick über Untersuchungen zum Stroop-Effekt gibt MacLeod (1991).

Abb. 7.1. Beispiel einer Darbietung im Stroop-Experiment. Das obere Wort ist farbig geschrieben. Die Aufgabe der Versuchsperson ist es anzugeben, ob das untere Wort die Farbe des oberen angibt oder nicht.

Für unsere Replikation des Stroop-Effekts benutzen wir eine einfach zu registrierende, manuelle Reaktion, bei der die Versuchsperson auf eine von 2 Reaktionstasten drücken muß. Der Stroop-Effekt tritt in der Regel nur dann auf, wenn als Reaktion das Wort, das die Reizfarbe beschreibt, aktiviert wird. Es muß daher auch bei einer manuellen Reaktion erreicht werden, daß die Versuchsperson das den Reiz benennende Farbwort aktiviert. Dies ist nicht der Fall, wenn einfach jeder Reizfarbe eine Taste zugeordnet wird, die beim Darbieten des Wortes in der entsprechenden Farbe gedrückt werden muß. Von der Versuchsperson wird dann keinerlei semantische Aktivität verlangt, sie kann eine einfache operante Reaktion erlernen.

Die Aktivierung der semantischen Verarbeitung erreichen wir dadurch, daß, wie in Abb. 7.1 dargestellt, unter dem Reizwort ein 2. Wort dargeboten wird, von dem die Versuchsperson „sagen" muß, ob es die Farbe benennt, in der das obere Testwort geschrieben ist. Falls ja, soll sie die „Ja"-Taste, falls nein, die „Nein"-Taste drücken. Das untere Vergleichswort dient also dem Zweck, bei der Versuchsperson eine Aktivierung der semantischen Reizverarbeitung zu erzwingen. Es ist immer farbneutral, also weiß geschrieben.

Eine vergleichbare Versuchsanordnung wurde auch von Treisman und Fearnley (1969) und Morton und Chambers (1973) verwendet. Dabei zeigte sich, daß der Stroop-Effekt stark vermindert werden kann, wenn die Versuchsperson zuerst das untere Farbwort und erst danach das farbige Testwort beachtet, da dann der interferierende Einfluß der Bedeutung des Testwortes durch die bevorzugte Verarbeitung des Vergleichswortes vermindert wird. Wir werden diese Strategie dadurch verhindern, daß das Vergleichswort etwas später gezeigt wird als das Testwort. Der Zeitunterschied wird so gewählt, daß er gerade ausreicht, um die Aufmerksamkeit der Versuchsperson auf das zuerst erscheinende Testwort zu lenken.

Fragestellung

Unsere Fragestellung ist, wie die Reaktionszeit auf einen aus Buchstaben bestehenden Farbreiz von der Bedeutung der Buchstabenfolge bzw. des Wortes abhängt. Unabhängige Variable ist der Kongruenzgrad in den 3 Ausprägungen „kongruent", „inkongruent" und „neutral". Abhängige Variable ist die Reaktionszeit. Unsere Hypothese ist, daß bei inkongruenten Kombinationen die mittleren Reaktionszeiten länger sind als bei neutralen Kombinationen und daß bei kongruenten Kombinationen die mittleren Reaktionszeiten kürzer sind als bei neutralen.

Methoden

Versuchsaufbau

Die farbigen Testwörter und die Vergleichswörter werden auf einem Farbmonitor dargeboten. Das Testwort, dessen Farbe zu beurteilen ist, erscheint im oberen Teil des Bildschirms, das immer weiß geschriebene Vergleichswort im unteren Teil. Es werden nur Großbuchstaben verwendet, die Buchstabenhöhe beträgt 2 cm, zwischen dem Testwort und dem Farbwort darunter ist eine Lücke von 1 cm. Als Farben werden Rot, Gelb, Grün und Blau verwendet. Der Bildschirm befindet sich in Augenhöhe, der Abstand von der Bildröhre zu den Augen der Versuchsperson beträgt 60 cm. Die Reaktionstasten liegen so vor ihr auf dem Tisch, daß sie bequem den Mittel- und Zeigefinger ihrer Führungshand auf die beiden Maustasten legen kann.

Versuchsablauf

Jeder Durchgang beginnt mit einer Pause von 1 s. Danach erscheint in der Mitte des Bildschirms ein kleines Kreuz, das für die Versuchsperson die Aufforderung darstellt, eine Darbietung auszulösen. Die Darbietung beginnt, wenn die Versuchsperson eine der beiden Reaktionstasten gedrückt und wieder losgelassen hat. 500 ms nach dem Loslassen der Taste erscheint das Testwort und 100 ms danach das Vergleichswort. Die Versuchsperson hat anzugeben, ob das untere Wort die Farbe benennt, in der das obere Wort geschrieben ist. Ihre Antwort gibt sie durch Drücken einer der beiden Maustasten, wobei die linke Taste für „ja" und die rechte Taste für „nein" steht.

Es werden 4 Farben benutzt, jede Farbe kommt in 3 Bedingungen vor, nämlich in neutralem, kongruentem und inkongruentem Kontext. Jede dieser Bedingungen wird so vorgegeben, daß die Versuchsperson einmal mit „ja" und einmal mit „nein" antworten muß. Jede dieser 24 Bedingungen wird 9mal erhoben, dadurch kann in jeder Bedingung jedes der Farbwörter sowohl an der oberen als auch an der unteren Position als Distraktor auftreten. In der neutralen Bedingung werden als Kontextwörter Zufallsfolgen von 4 Konsonanten dargeboten. Insgesamt erhalten wir 216 Durchgänge. Vor der Datenerhebung werden 48 Übungsdurchgänge bearbeitet, jede Versuchsbedingung mit jeder Farbe, jeder Kongruenzbedingung und jeder Reaktion also 2mal.

Abb. 7.2. Mittlere Reaktionszeiten einer Versuchsperson bei der Stroop-Aufgabe. Die Bereiche zeigen die Standardabweichungen der Mittelwerte. Als Stroop-Effekt wird der Unterschied in den Reaktionszeiten zwischen inkongruenter und neutraler und zwischen kongruenter und neutraler Bedingung betrachtet.

Praktikumsaufgabe

Zur Durchführung des Experiments erheben Sie Daten von einer Versuchsperson. Das Experiment wird mit dem Befehl stroop gestartet und benötigt einen Versuchspersonenkode als Argument. Im Datenprotokoll ist für jeden Durchgang die Durchgangsnummer, der Kongruenzgrad, ein Fehlerkode, der zeigt, ob die Entscheidung der Versuchsperson richtig oder falsch war, und die Reaktionszeit angegeben. Der Kongruenzgrad ist durch Ziffern kodiert: „0" steht für neutral, „1" steht für kongruent und „2" steht für inkongruent. Die Zeiten sind in ms angegeben. Der Fehlerkode ist „0" für eine richtige und „1" für eine falsche Antwort. Durchgänge, in denen die Versuchsperson vor dem Erscheinen des unteren Wortes oder nicht innerhalb von 3 s nach Erscheinen des Farbwortes reagiert, sind durch einen Zahlenwert von 98 bzw. 99 als Fehlerkode und eine Reaktionszeit von 0 markiert. Diese Durchgänge werden vom Experimentierprogramm im Laufe des Experiments wiederholt.

  1. Berechnen Sie die mittleren Reaktionszeiten für die 3 Kongruenzbedingungen und stellen diese mit den Standardschätzfehlern der Mittelwerte wie in Abb.7.2. graphisch dar.
  2. Prüfen Sie statistisch, ob der Faktor mit den Stufen „kongruent", „inkongruent" und „neutral" einen Einfluß auf die Reaktionszeiten hat. Beispiele für die statistische Prüfung dieser Fragen werden in den Abschnitten 13.6.4 und 13.6.5 gegeben.
  3. Prüfen Sie, ob eine eventuell vorhandene Reaktionszeitverminderung in der kongruenten Bedingung statistisch in der gleichen Weise bedeutsam ist, wie die Reaktionszeitverlängerung in der inkongruenten Bedingung.
  4. Fassen Sie Fragestellung, Methoden und Ergebnisse in einem Kurzbericht zusammen.

Ein weiterführendes Experiment

Die Interferenz beim Benennen der Farbe des Reizwortes im Stroop-Experiment ist nicht nur auf die lexikalische Identität zwischen dem Testwort und einer der möglichen Antworten zurückzuführen. Dies folgt daraus, daß der Interferenzeffekt auch bei Wörtern auftritt, die stark mit bestimmten Farben assoziiert werden, wie etwa „Blut" oder „Gras". Von Fox, Shor und Steinman (1971) wurde gezeigt, daß der Effekt um so größer ist, je größer die semantische Nähe des Testwortes zu einem interferierenden Farbwort ist. Man spricht in diesem Zusammenhang von einem semantischen Gradienten des Stroop-Effektes. Im Experiment stroopsg wird dieser Effekt untersucht. Die Aufgabe der Versuchsperson ist identisch mit der aus dem Experiment stroop. Es werden 6 Kontextbedingungen bzw. Testwortarten benutzt: Farbwörter, die mit der Buchstabenfarbe kongruent (31) oder inkongruent (30) sind, stark mit Farben assoziierte Wörter, die kongruent (21) oder inkongruent (20) sind, neutrale Wörter (10) und 4 Kreuze nebeneinander (00). Die genannten Zahlen geben die Kodierung in der Datendatei an, deren Format mit dem von stroop identisch ist. Von jeder der 6 Bedingungen werden 32 Durchgänge bearbeitet.

Literaturhinweise

Die hier benutzte Versuchsanordnung wurde in Anlehnung an Treisman und Fearnley (1969) entwickelt. In dieser Arbeit und in der von Morton and Chambers (1973) wird Stroop-Interferenz als Problem der Selektivität der Aufmerksamkeit behandelt. Lesen Sie den Artikel von Morton und Chambers (1973). Versuchen Sie vor allem, die Versuchsanordnung und die verschiedenen Interferenzbedingungen genau zu verstehen. Fox, Shor und Steinman (1971) beschreiben den semantischen Gradienten des Stroop-Effekts. Ein Modell der Informationsverarbeitung im Stroop-Experiment wird von Morton (1969) vorgestellt. Von Glaser und Glaser (1982) wird untersucht, ob der Interferenzeffekt durch die unterschiedlichen Verarbeitungsgeschwindigkeiten von Wörtern und Farben erklärt werden kann. Ein neueres Modell, das den Stroop-Effekt auf den unterschiedlichen Grad der Automatisierung des Wortlesens und des Farbenbenennens zurückführt, wird von Cohen, Dunbar und McClelland (1990) vorgestellt. MacLeod (1991) gibt einen Überblick über neuere Arbeiten zum Stroop-Effekt.

Versuchsanweisung zum schnellen Benennen von Farben

Ihre Aufgabe in diesem Experiment besteht darin, die Farbe von Wörtern zu beurteilen, wobei die Wörter selbst Farbnamen sein können. Sie brauchen die Bedeutung der Wörter aber nicht zu beachten, da es bei Ihrer Aufgabe nur auf die Farbe ankommt, in der die Buchstaben geschrieben sind. Diese Farbe sollen Sie beurteilen.

Unter jedem der farbigen Wörter wird ein Farbname erscheinen. Ihre Aufgabe besteht darin, anzugeben, ob der Name die Farbe der Zeichen des oberen Wortes angibt. Trifft dies zu, dann drücken sie bitte so schnell wie möglich die linke Reaktionstaste, die „Ja"-Taste. Gibt das untere Wort nicht die Farbe an, in der das obere Wort geschrieben ist, drücken sie die „Nein"-Taste. Sie sollen immer möglichst schnell entscheiden, aber auf keinen Fall einen Fehler machen!

Wie Sie sehen, brauchen Sie auf die Bedeutung der oberen Zeichenfolge nicht zu achten, da es nur auf deren Farbe ankommt. Bei

ROT in blau

                                                                                       BLAU

gibt das untere Wort die Farbe an, in der das obere Wort geschrieben ist, und Sie haben daher die linke Reaktionstaste zu drücken. Bei

 

ROT in rot

                                                                                        BLAU

ist dagegen die rechte Taste zu drücken, da das untere Wort nicht die Farbe des oberen Wortes angibt. Nach jeder Reaktion zeigt Ihnen der Rechner kurz Ihre Reaktionszeit in Millisekunden an.

Vor jedem Durchgang erscheint auf dem Bildschirm ein Kreuz und Sie können dann die Darbietung anfordern, indem sie irgendeine der beiden Reaktionstasten drücken. Das ganze Experiment besteht aus 240 Darbietungen und dauert etwa 30 min.

Falls Sie noch Fragen haben, stellen Sie sie bitte jetzt, andernfalls beginnen wir mit dem Experiment.