Intelligence, working memory, and executive functions: Testing Process Overlap Theory, a new model of human intelligence  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
125360
Type PD
Principal investigator Kovács, Kristóf
Title in Hungarian Intelligencia, munkamemória, és végrehajtó funkciók: Az emberi intelligencia egy új modelljének (Process Overlap Theory) empirikus tesztelése
Title in English Intelligence, working memory, and executive functions: Testing Process Overlap Theory, a new model of human intelligence
Keywords in Hungarian fluid intelligencia, munkamemória, végrehajtó funkciók, pszichometria, item-válasz elmélet, látens változó elemzés
Keywords in English fluid intelligence, working memory, executive functions, psychometrics, item response theory, latent variable modelling
Discipline
Psychology (Council of Humanities and Social Sciences)100 %
Ortelius classification: Differential psychology
Panel Psychology and Education
Department or equivalent Institute of Psychology (Eötvös Loránd University)
Starting date 2017-10-01
Closing date 2021-06-30
Funding (in million HUF) 15.216
FTE (full time equivalent) 1.92
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

Az emberi intelligencia területén több, mint egy évszázadon át bevett nézet szerint létezik egyfajta “általános intelligencia”, amely minden fajta kognitív tevékenységben szerepet játszik. Ez az általános intelligencia hivatott magyarázni a “pozitív sokféleséget”, vagyis azt a jelenséget, hogy a különféle mentális tesztek között pozitív korrelációt találhatunk, amelyet statisztikailag leírhatunk egy általános faktorral (g). Ugyanakkor egy ilyen általános képesség alapjait vagy természetét illetően nincs egyetértés, sőt, a létezésének ellentmond számos pszichológiai és idegtudományi kutatási eredmény.

A pályázó és társszerzője nemrégiben publikáltak egy új magyarázatot a pozitív sokféleség jelenségére (process overlap theory). Az elmélet vitaindító cikként jelent meg, és 12 kommentár érkezett hozzá a terület vezető nemzetközi szakértőitől (Kovacs & Conway, 2016). Az elmélet ötvözi a pszichometriát, a kognitív pszichológiát, és az idegtudományi eredményeket annak érdekében, hogy a kognitív képességek egyéni különbségeit egyénen belüli pszichológiai folyamatokkal magyarázza.

Jelen projekt fő célkitűzése az elmélet predikcióinak tesztelése, valamint a magyarázat kiterjesztése. A javasolt kutatást három független, de tematikusan összefüggő munkacsomagon keresztül valósítjuk meg. Ezeknek a munkacsomagoknak a célja az intelligencia és a végrehajtó funkciók kapcsolatának feltárása, amely az elmélet egyik kulcsfontosságú eleme, valamint a magyarázat kiterjesztése a munkamemória-kapacitás általános faktorára is. Az eredmények alapján jobban meg fogjuk ismerni a végrehajtó funkciók szerepét az intelligencia és a munkamemória egyéni különbségeiben.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

A projekt egy nemrég publikált elméletre épül (process overlap theory, Kovacs & Conway, 2016), amely egy általános célú kognitív mechanizmus feltételezése nélkül magyarázza meg a mentális tesztek közti pozitív korrelációkat. Jelen projekt célja az elmélet új predikcióinak ellenőrzése. A projektnek három alcélja van, amelyeket független munkacsomagokban valósítunk meg:

1. Az intelligencia és a munkamemória item-válasz modellezése.
Ennek a munkacsomagnak a célja az elmélet főbb feltételezéseinek tesztelése. Az elméletet matematikailag is formalizáltuk, a szimuláció erre épül. Kialakítunk egy többdimenziós item-válasz modellt a munkamemóriára, és szimulációk segítségével ellenőrizzük a korábban már publikált modellt és az új modellt.

2. Végrehajtó folyamatok és intelligencia
Ebben a munkacsomagban kifejlesztünk egy pszichometriai szempontból megfelelő végrehajtó feladat-csomagot, és ennek segítségével tárjuk fel az intelligencia a végrehajtó funkciók közti kapcsolatot, az elmélet predikcióira összpontosítva.

3. A legrosszabb teljesítmény szabály vizsgálata végrehajtó funkción
Az elemi kognitív feladatokon a legrosszabb teljesítmény jobban előrejelzi az IQ-tesztek eredményét, mint a legjobb teljesítmény. Az elméletünk ezt a végrehajtó funkciók miatti feldolgozási korlátok szerepével magyarázza. Az elmélet egyik fontos predikciója szerint ugyanez a szabály végrehajtó folyamatokon is megjelenik. Ebben a munkacsomagban ezt ellenőrizzük.

A szimulációk célja az intelligencia és a munkamemória irodalmában ismert fontos empirikus jelenségek reprodukálása, alátámasztva az elméletet.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

A tervezett kutatásnak elméleti és gyakorlati szempontból is nagy jelentősége van. Kutatói szempontból az elmélet legfőbb üzenete az, hogy a kutatás hangsúlya át jell, hogy kerüljön az általános faktor helyett a specifikus képességekre. Vagyis a g megértésének évszázados programja helyett az erőforrásokat a specifikus képességek genetikai és idegrendszeri hátterének, valamint evolúciós eredetének feltárására érdemes fordítani. Az elméletet megerősítő eredmények növelik ennek a hangsúlyváltásnak a fontosságát.

A kutatás eredményei közvetlenül is felhasználhatók a kutatói közösség számára. Az elkészült feladatokat ingyenesen elérhetővé tesszük, az egyéni különbségek megbízható mérésére kifejlesztett végrehajtó feladatok hasznosak a területen zajló kutatások szempontjából. Mivel a legtöbb ilyen feladatot egyénen belüli kísérleti elrendezésekhez alakították ki, kevés pszichometriailag megfelelő feladat méri a végrehajtó folyamatokat, ezért ez egy hasznos hozzájárulás.

A javasolt kutatás elmélyíti a végrehajtó funkciók és az intelligencia közti kapcsolatról való tudásunkat, különösen a végrehajtó funkcióknak az emberi megismerés kapacitásait korlátozó jellegét illetően. A munkamemória-kapacitásra kialakított M-IRT modell pedig egyedülálló az irodalomban abból a szempontból, hogy pszichometriai megközelítést alkalmaz a munkamemóriára, és az egyéni különbségekre összpontosít, miközben egyénen belüli folyamatok segítségével magyarázza a változatosságot.

Végül, tágabban szemlélve az elmélet az IQ fogalmát is újraértelmezi. Ahogy a vitaindító cikkhez írt kommentárok is rámutattak, az elméleti keretet nyújthat új kognitív mérőeszközök kifejlesztéséhez (Cowan, 2016 és a kétszeresen kivételes gyerekek képességének méréséhez (Kaufman, 2016). Ezért a projekt során kifejtett alapkutatási tevékenység más területek számára is hasznos, mindenekelőtt általában az oktatásban, és szűkebben a tehetségek azonosításában és gondozásában.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.

A pszichológia egyik legtöbbször megismételt eredménye szerint aki egyfajta mentális teszten jó eredményt ér el, az általában más teszteken is jól teljesít. Ezt nevezik pozitív sokféleségnek, és általában egy általános faktorral írják le (g). A g-t pedig egy területáltalános kognitív képességgel, az általános intelligenciával azonosítják. Ez az értelmezés azonban nem egyeztethető össze számos kognitív pszichológiai és idegtudományi jelenséggel: kettős disszociációkkal, lokalizációs eredményekkel, és nemi különbségekkel, amelyek mind ellentmondanak egy általános kognitív képesség létezésének. A pályázó nemrégiben publikált egy új kognitív elméletet (process overlap theory), amely olyan folyamatokat feltételez, amelyek számos különböző teszt eredményében szerepet játszanak. Az elmélet feltételezi, hogy minden tesztfeladat megoldásához terület-általános és terület-specifikus folyamatokra, valamint a hátterükben álló idegrendszeri mechanizmusokra is szükség van. A végrehajtó figyelemért felelős terület-általános folyamatok sokféle teszt eredményében játszanak szerepet, míg a terület-specifikus folyamatokra csak specifikus feladatok megoldásakor van szükség. Ez az “átfedés” pedig megmagyarázza a pozitív sokféleséget. Ennek a projektnek a célja az elmélet predikcióinak ellenőrzése, valamint kiterjesztése a munkamemória kapacitás egyéni különbségeire. Az eredmények hatására pedig általában is jobban fogjuk érteni a végrehajtó funkciók és az intelligencia kapcsolatát.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

For over a century, the standard view in the field of human intelligence has been that there is a ‘general intelligence’ that permeates all human cognitive activity. This general ability is supposed to explain the positive manifold, the finding that mental tests with different content correlate strongly, which can be statistically described with a general factor (g). At the same time, there is a lack of consensus regarding the psychological basis or nature of such a general ability, moreover, its very existence is contradicted by a large number of empirical findings from psychology and neuroscience.

Recently, the candidate and his so-author provided a new account of the positive manifold, which we refer to as Process Overlap Theory (POT). The theory was published as a target article invoking 12 commentaries from leading experts in the field (Kovacs & Conway, 2016). The theory integrates evidence from psychometrics, cognitive psychology, and neuroscience to provide an explanation of inter-individual differences in cognitive abilities in terms of intra-individual psychological processes.

The main goal of the project is to test predictions of Process Overlap Theory as well as to extend its explanatory scope. The proposed research will be realized in three independent, yet thematically connected work packages (WP). These work packages aim at exploring the relation between fluid intelligence and executive functions, a crucial element of the theory, and at extending the theory’s explanation to the general factor of working memory capacity. The results will contribute to the understanding of the role of executive functions in variation in intelligence and working memory.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

The project is based on a recently published theory, Process Overlap Theory (Kovacs & Conway, 2016), which explains the positive correlations between mental tests without proposing an all-purpose cognitive mechanism. The aim of the current proposal is to test novel predictions of theory. The project has three sub-goals, which are executed in independent work packages:

1. Item response modelling of intelligence and working memory
The aim of this WP is to provide a simulation of the theory’s main assumptions. Process overlap theory was formalized as a mathematical model, on which the simulation will be based. We will create a multidimensional item response model for working memory and test both the already published model for test item and the new model through simulation studies.

2. Executive functions and intelligence
In this work package we will develop a psychometrically sound battery of executive tasks and use them to explore the relation between executive functions and intelligence, focusing on the predictions of our theory.

3. Testing the worst performance rule in working memory and executive function
Worst performance of elementary cognitive tasks predict IQ test performance better than best performance. Process overlap theory explains this phenomenon through the limitations executive processes pose on cognition. A crucial prediction of the theory is that same effect manifests itself in working memory tasks as well, in this work package we will test this prediction.

The aim of the simulations is to reproduce key empirical phenomena in the literature of intelligence and working memory, providing support for process overlap theory.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

The significance of the proposed project is wide-ranging both for theory and practice. From a research perspective, the main message of the theory is that the focus of research should shift to specific abilities instead of the general factor. That is, instead of pursuing a century-long effort to understand g, resources should be devoted to uncover the neural and genetic basis, or the evolutionary origins of specific abilities. Thus supporting evidence for the theory would further contribute towards a shift in the focus of research in the field.

The outcomes of the project will also directly contribute to research community in the field. The tasks will be made available for free use, the executive battery developed for the reliable measurement of individual differences can contribute to research in this area. Since most tasks measuring executive functions are designed for within-subject experimental designs, there is a shortage of psychometrically sound tasks that measure executive processes, hence this is a valuable contribution.

The proposed research will further our understanding of the relation between executive functions and intelligence. In particular, the research will be informative with regard to the limitations that executive processes pose to human cognition. As well, the M-IRT model created for working memory capacity will be unique in the literature in the sense that it applies a psychometric approach to working memory and focuses on individual differences while relying on within-individual processes in explaining variance.

Finally, from a broader perspective, process overlap theory also offers a new conceptualization of IQ. As commentators to the target article have pointed out, the theory has the potential to provide a framework for the development of new cognitive ability measures (Cowan, 2016) and for the measurement of twice exceptional children (Kaufman, 2016). Therefore the basic research carried out in the project can inform related fields, such as education in general, and the identification and nurturing of talent in particular.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.

One of the most replicated results in psychology is that people who perform better on one kind of mental ability test tend to perform better on other kinds of tests as well. This result is called the positive manifold, and is usually described with a general factor, 'g'. g, in turn, is usually identified with a domain-general, within-individual cognitive mechanism, general intelligence. This interpretation, however, does not sit well with a number of phenomena in cognitive psychology and neuroscience: double dissociations, localization data, and patterns of sex differences all contradict the existence of a general cognitive ability. An alternative explanation, the process overlap theory, was recently proposed by the candidate, which is based on a cognitive theory of overlapping item response processes. The theory assumes that any item or task requires a number of domain-specific as well as domain-general cognitive processes and their corresponding neural mechanisms. Domain-general processes involved in executive attention are activated by a large number of test items, alongside with domain-specific processes tapped by specific types of tests only. Such an overlap of executive processes explains the positive manifold. The aim of this project is to test predictions of the theory as well as to extend its explanatory scope to variation in working memory capacity. The results will further our understanding of the role of executive functions in intelligence.





 

Final report

 
Results in Hungarian
A kutatás során az intelligencia egy új elméleti keretének, a folyamatátfedési elméletnek (process overlap theory) a predikcióit teszteltük hálózati és faktor modellezés segítségével. Az eredmények alapján az elmélet érvényessége kiterjeszthető a munkamemória és a figyelmi folyamatok egyéni különbségeinek magyarázatára. A kutatás részeként elkészült három, különböző végrehajtó funkciót mérő feladat. Az eredmények hozzájárultak annak feltárásához, hogy a figyelmi és végrehajtó funkciók milyen szerepet játszanak a kognitív képességek szerkezetében. Tágabban pedig fontos adalékkal szolgáltak az általános-specifikus képesség vitában: az eredményeink azt a nézetet erősítik, amelyek szerint a kognitív képességtesztek eredményeinek értelmezésekor a specifikus képességfaktorokra érdemes helyezni a hangsúlyt, nem pedig az átfogó (pl. globális IQ) mutatókra, mivel az utóbbiak nem egy általános képességet tükröznek, hanem számos, különböző képességet ötvöznek.
Results in English
The research project tested the predictions of process overlap theory, a novel framework for human intelligence, with factor and network modelling. According to our results the scope of the theory can be extended to individual differences in working memory capacity and executive attention. As part of the project three computerised tasks of executive function have been developed. The results contributed to the discovery of the role of attentional and executive processes in the structure of cognitive abilities. More broadly, the results contribute to the general vs. specific ability debate: they support the position that when interpreting cognitive ability test scores, emphasis should be put on specific ability factors rather than on global indicators (such as full-scale IQ), since the latter do not reflect a single general intelligence but is a composite of different cognitive abilities.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=125360
Decision
Yes





 

List of publications

 
Kovacs, K., Conway, A. R. A., Snijder, J., & Hao, H.: General Intelligence Explained (Away), 59th Annual Meeting of the Psychonomic Society, 2018
Schmank, C. J., Goring, S. A., Kovacs, K., & Conway, A. R. A.: Psychometric Network Analysis of the Hungarian WAIS, Journal of Intelligence, 2019
Kovacs, K., Conway. A: Process overlap theory: Towards a common model for intelligence and working memory capacity, Annual Meeting of the International Society for the Study of Individual Differences, 2019
Kovacs, K.: POT-MIRT: Psychometric modelling of a cognitive theory of intelligence, 84th Annual Meeting of the Psychometric Society, 2019
Kovacs, K., Molenaar, D., & Conway, A. R. A.: The domain specificity of working memory is a matter of ability, Journal of Memory and Language, 2019
Kovacs, K., & Conway, A. R. A.: A Unified Cognitive/Differential Approach to Human Intelligence: Implications for IQ Testing, Journal of Applied Research in Memory and Cognition, 8, 255–272., 2019
Conway, A.R.A.; Kovacs, K.; Hao, H.; Rosales, K.P.; Snijder, J.-P.: Individual Differences in Attention and Intelligence: A United Cognitive/Psychometric Approach, Journal of Intelligence, 9(3), 34., 2021




Back »