Universität zu Köln

Overhoff, Helen ORCID: 0000-0001-5817-2188 (2023). Metacognition in decision-making: Exploring age-related changes in confidence. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Metacognition is a fundamental human function that supports goal-directed behaviour. By constantly monitoring and evaluating our decisions we are able to detect errors when they occur and adjust the behaviour accordingly. Metacognitive evaluations can be expressed in ratings of decision confidence or error detection reports. Humans are generally capable of forming well-calibrated estimates of their own performance, yet metacognitive abilities have been shown to be specifically affected by healthy ageing. However, the mechanisms underlying this decline remain poorly understood. This thesis aims to investigate the cognitive processes of age-related changes in perceptual metacognitive performance by combining approaches from the fields of error monitoring and decision confidence. For this, we developed a new paradigm for studying the metacognitive evaluation of errors and correct responses that was feasible for adults of all ages. While recording an electroencephalogram (EEG) and response force, a sample of 65 healthy adults from 20 to 76 years made a series of decisions in a modified version of the Flanker task and subsequently indicated how confident they felt about their decision on a four-point scale. Across two studies, conducted in the same large sample, I addressed three specific research questions: first, how is metacognitive performance affected by healthy ageing? Second, what are factors contributing to the observed decline in metacognitive performance? And third, how does an age-related decline in metacognitive performance affect subsequent behaviour? The analysis of behavioural data (Study 1a) showed that metacognitive accuracy declined significantly with older age and that this decline could not be explained by the decline in task performance alone. Independent of age, however, participants adjusted their performance according to their metacognitive evaluation of their previous decision and responded more cautiously after reporting low confidence. The analysis of electrophysiological data (Study 1b) focussed on the modulation of two correlates of error monitoring by confidence and age. The results indicated that the error/correct positivity (Pe/c), a component discussed as a marker of error detection and decision confidence, scaled with reported confidence in errors but did not show the expected modulation by age. The amplitude of the error/correct negativity (Ne/c), a marker of early error monitoring processes, also scaled with reported confidence in errors, but in contrast, was less sensitive to variations in confidence with older age. Finally, Study 2 investigated the effect of age on the relationship between confidence and two response parameters of the initial decision: response time and response force. We replicated a widely reported negative relationship between confidence and response time. Importantly, we showed, for the first time, that confidence was also negatively related to fine-grained changes in peak force, which was intuitively exerted by the participants. Notably, these associations were dependent on the accuracy of the response and changed markedly across age: the relationship between confidence and response time was only found in correct responses and was pronounced with older age, while the relationship between confidence and peak force was only found in errors and only in younger adults. Overall, these findings jointly provide novel insights deepening our understanding of the observed decline in metacognitive performance with older age. A similar modulation of the Pe/c by confidence across the lifespan suggests that the post-decisional process of accumulating evidence about the correctness of a prior decision might generally be intact until old age. Instead, the age-related decline in metacognitive accuracy appears to be related to a multitude of cognitive and neural changes, which might reflect increased noise and hence higher uncertainty in older adults’ computation of confidence. Moreover, I discuss how a metacognitive decline could manifest in real life and how recent findings offer a promising view regarding the effect of training on metacognitive performance.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Metakognition bezeichnet eine zentrale Funktion des zielgerichteten Handelns. Die ständige Überwachung und Evaluierung unserer Entscheidungen ermöglicht es uns Fehler zu erkennen, wenn sie auftreten, und unser Verhalten daraufhin anzupassen. Metakognitive Evaluierungen können in Form von Beurteilungen der Entscheidungssicherheit oder von Berichten wahrgenommener Fehler ausgedrückt werden. Im Allgemeinen sind Menschen gut dazu in der Lage, ihr Verhalten richtig einzuschätzen, wobei gezeigt wurde, dass diese spezifische Fähigkeit von nicht-pathologischen Altersprozessen beeinträchtigt wird. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind jedoch bisher kaum bekannt. Ziel der vorliegenden Dissertation war daher, durch die Kombination von Ansätzen aus den Forschungsbereichen der Fehlerüberwachung und der Entscheidungssicherheit die kognitiven Prozesse altersbedingter Veränderungen in perzeptiver metakognitiver Leistung zu untersuchen. Dazu wurde ein neues Paradigma zur Erforschung metakognitiver Beurteilungen von Fehlern und richtigen Antworten entwickelt, das für erwachsene Personen jeden Alters durchführbar war. Eine Stichprobe von 65 gesunden Erwachsenen im Alter von 20 bis 76 Jahren traf eine Reihe von Entscheidungen in einer modifizierten Version der Flanker-Aufgabe und gab anschließend auf einer vier-stufigen Skala an wie sicher sie sich ihrer Entscheidung waren. Währenddessen wurde die Kraft der Antworten und mithilfe der Elektroenzephalographie (EEG) die elektrische Gehirnaktivität gemessen. Über zwei Studien, die in derselben großen Stichprobe durchgeführt wurden, wurden drei spezifische Forschungsfragen untersucht: Erstens, wie wird metakognitive Leistung durch gesundes Altern beeinflusst? Zweitens, welche Faktoren tragen zu der beobachteten Verschlechterung metakognitiver Leistung bei? Und drittens, inwiefern beeinflusst eine altersbedingte Verschlechterung metakognitiver Leistung nachfolgende Verhaltensänderungen? Die Analyse der Verhaltensdaten (Studie 1a) zeigte, dass die Genauigkeit metakognitiver Beurteilungen mit höherem Alter signifikant abnahm und dass dies nicht allein durch die gleichzeitige Verschlechterung der Leistung in der Entscheidungsaufgabe erklärt werden konnte. Jedoch passten Proband:innen unabhängig von ihrem Alter ihr Verhalten entsprechend der metakognitiven Evaluierung der vorangehenden Entscheidung an und antworteten vorsichtiger nachdem sie geringe Sicherheit in einer Entscheidung angegeben hatten. Die Analyse der elektophysiologischen Daten (Studie 1b) konzentrierte sich auf die Modulation von zwei Korrelaten der Fehlerüberwachung durch Entscheidungssicherheit und Alter. Die Ergebnisse zeigten, dass die error/correct Positivity (Pe/c), eine Komponente, die Fehlererkennung und Entscheidungssicherheit repräsentieren soll, mit der berichteten Sicherheit einen Fehler begangen zu haben variierte, aber nicht die erwartete Veränderung mit dem Alter aufzeigte. Die Amplitude der error/correct Negativity (Ne/c), einer Komponente der frühen Fehlerverarbeitung, variierte ebenfalls mit der berichteten Sicherheit einen Fehler begangen zu haben, aber war im Gegensatz zur Pe/c in höherem Alter weniger sensitiv für Variationen in der Entscheidungssicherheit. Studie 2 untersuchte schließlich den Effekt von Alter auf den Zusammenhang zwischen Entscheidungssicherheit und zwei Verhaltensparametern der ersten Entscheidung, nämlich der Reaktionszeit und die Reaktionskraft. Wir replizierten einen häufig berichteten negativen Zusammenhang zwischen Sicherheit und Reaktionszeit. Außerdem zeigten wir zum ersten Mal, dass Sicherheit ebenfalls negativ mit kleinsten Änderungen der Reaktionskraft assoziiert war, die natürlicherweise von den Probanden ausgeübt wurde. Entscheidend war, dass diese Zusammenhänge von der Genauigkeit der Antwort abhingen und sich bedeutsam über das Alter hinweg änderten: Der Zusammenhang zwischen Sicherheit und der Reaktionszeit bestand nur in richtigen Antworten und war mit höherem Alter noch stärker ausgeprägt, während der Zusammenhang zwischen Sicherheit und Reaktionskraft nur bei Fehlern und nur bei jüngeren Erwachsenen bestand. Zusammenfassend tragen diese Befunde zu einem tieferen Verständnis der beobachteten Verschlechterung metakognitiver Leistung mit höherem Alter bei. Eine vergleichbare Modulation der Pe/c durch Sicherheit über die Lebensspanne hinweg deutet darauf hin, dass der sich an die Entscheidung anschließende Prozess der Akkumulierung von Hinweisen über die Genauigkeit der vorherigen Entscheidung generell bis in ein hohes Alter intakt zu sein scheint. Stattdessen scheint die altersbedingte Verschlechterung metakognitiver Genauigkeit mit einer Vielzahl kognitiver und neuronaler Veränderungen zusammenzuhängen, die eine erhöhte Verzerrung und größere Unsicherheit älterer Erwachsener in der Einschätzung ihrer Entscheidungssicherheit widerspiegeln. Darüber hinaus wird in dieser Dissertation diskutiert wie sich eine Verschlechterung metakognitiver Fähigkeiten im Alltag äußern könnte und wie jüngste Befunde einen vielversprechenden Blick auf den Effekt von Training auf metakognitive Leistung eröffnen. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Overhoff, Helen h.overhoff@fz-juelich.de orcid.org/0000-0001-5817-2188 UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-656202
Date:	19 April 2023
Language:	English
Faculty:	Faculty of Human Sciences
Divisions:	Außeruniversitäre Forschungseinrichtungen > Forschungszentrum Jülich
Subjects:	Psychology Natural sciences and mathematics Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Confidence English Error detection English Aging English Error/correct negativity (Ne/c) English Error/correct positivity (Pe/c) English Behavioral adaptation English Metacognitive accuracy English Response force English
Date of oral exam:	19 April 2023
Referee:	Name Academic Title Stahl, Jutta Prof. Dr. Bode, Stefan Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/65620