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Korrelate altersbezogener Leistung in typischen - ResearchGate

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Zeitschrift für Gerontopsychologie & -psychiatrie, 16 (1), 2003, 1–8
Korrelate altersbezogener
Leistung in typischen
Arbeitsgedächtnisspannentests
Matthias Kliegel et al.: Korrelate altersbezogener Leistung in typischen Arbeitsgedächtnisspannen tests
ZfG P 16 (1) 2003, © Verlag Hans Huber, Bern
Correlates of Age Effects in Typical Working Memory Span Tests
Matthias Kliegel1, Melanie Zeintl2, Mike Martin1 und Ute A. Kopp3
1
Lehrstuhl für Gerontopsychologie, Psychologisches Institut der Universität Zürich, 2Deutsches Zentrum
für Alternsforschung (DZFA), Universität Heidelberg, 3Neurologische Klinik der Charité, Berlin
Zusammenfassung: In der neueren gerontologischen Kognitionsforschung haben sich wiederholt Alterseffekte bezüglich der Leistung in verschiedenen Arbeitsgedächtnisspannentests bestätigt. Bislang ist jedoch
unklar, welche Rolle nicht-exekutive und exekutive Prozesse in diesen Alterseffekten spielen. Zur ersten
Annäherung an diese Fragestellung wurden in der vorliegenden Studie 20 jüngere (M = 26 Jahre, SD = 7.14)
und 21 ältere Erwachsene (M = 71 Jahre, SD = 5.87) in ihrer Leistung in zwei typischen Arbeitsgedächtnisspannentests («Zahlen nachsprechen rückwärts», Operation Span Aufgabe) untersucht. Außerdem wurden
als mögliche Prädiktoren für nicht-exekutive Prozesse die Kurzzeitgedächtnisspanne und die tonische
Aufmerksamkeit sowie für exekutive Prozesse die inhibitorische Kontrollleistung erhoben. Die Ergebnisse
zeigen signifikante Altersdifferenzen in beiden Arbeitsgedächtnisspannentests. Zusätzlich ergeben hierarchische Regressionsanalysen, dass im Test «Zahlen nachsprechen rückwärts» nicht-exekutive Prozesse
alleine, in der Operation Span Aufgabe dagegen eine Kombination aus nicht-exekutiven und exekutiven
Prozessen die gefundene altersbezogene Varianz erklären können. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf
hin, dass die beiden verwendeten Arbeitsgedächtnisspannentests schwerpunktmäßig mit unterschiedlichen
kognitiven Prozessen zusammenhängen und somit in Diagnostik wie Grundlagenforschung nicht beliebig
austauschbar angewandt werden sollten.
Schlüsselbegriffe: Arbeitsgedächtnis, exekutive Kontrolle, Inhibition, Alterseffekte, Gedächtnisspanne
Summary: Age effects in working memory span tests are well confirmed in recent cognitive gerontology.
However, few studies have targeted the role of non-executive and executive processes in these age effects.
To initially explore this question, we assessed performance in two typical working memory span tests
(digit-span-backwards, operation span task) in a sample of 20 younger (M = 26 years, SD = 7.14) and 21
older adults (M = 71 years, SD = 5.87). Additionally, we measured short term memory span and attention
as possible predictors of non-executive processes, as well as inhibition as possible predictor of executive
processes. The results show significant age-related differences in both working memory span tasks. Furthermore, hierarchical regression analyses indicate that age-related variance in the digit-span-backwards
test can mostly be attributed to differences in non-executive processes, whereas age-related variance in the
operation span task can be explained by a combination of non-executive and executive processes. Altogether, our results support the assumption that the applied working memory span tests are not interchangeable, as they seem to correlate with different cognitive processes.
Keywords: working memory, executive functioning, inhibition, age effects, memory span
ZfGP 16 (1) 2003, © Verlag Hans Huber, Bern
2
Matthias Kliegel et al.: Korrelate altersbezogener Leistung in typischen Arbeitsgedächtnisspannentests
Einleitung
Mit fortschreitendem Alter zeigen sich in verschiedenen kognitiven Aufgaben deutliche Leistungsabfälle. Altersbezogene Leistungsunterschiede lassen sich dabei vor allem bei solchen
Aufgaben finden, die ein aktives kognitives Verarbeiten erfordern (vgl. Craik & Salthouse, 2000).
Ältere Menschen haben demnach selten Probleme
damit, kleine Informationsmengen zu verarbeiten,
also z. B. eine Telefonnummer aus dem Telefonbuch abzuschreiben (vgl. Craik, 2000). Schwierigkeiten zeigen sich erst dann, wenn komplexere
Aufgaben zu bewältigen sind, mit denen man jedoch im alltäglichen Leben häufig konfrontiert ist,
wie z. B. das Organisieren und Memorieren eines
Einkaufswegs, der an verschiedenen Stationen
vorbeiführen soll, mit dem Ziel, den günstigsten
Weg zu finden. Entsprechend ihrer hohen Alltagsrelevanz, sind daher altersbezogene Leistungsdefizite in Aufgaben, die aktives kognitives Verarbeiten erfordern, seit einigen Jahren im Fokus gerontopsychologischer Forschung (vgl. z. B.
Kliegel, McDaniel & Einstein, 2000; Kliegel, Ramuschkat & Martin, 2003).
Einer der Mechanismen, von denen angenommen wird, dass sie für kognitives Altern verantwortlich sind, ist die Funktion des Arbeitsgedächtnisses (vgl. Park, 2000). Das Arbeitsgedächtnis ist
ein System, das sowohl zum Speichern als auch
zur Verarbeitung von Informationen dient. Von
verschiedenen Autoren wird seit einiger Zeit ein
Rahmenmodell vertreten, innerhalb dessen das
Arbeitsgedächtnis in eine nicht-exekutive und eine exekutive Komponente aufgeteilt wird (vgl.
Bopp & Verhaeghen, 2002; Engle, Tuholski,
Laughlin & Conway, 1999; Kliegel, Martin, McDaniel & Einstein, 2002; Miyake et al., 2000;
Smith & Jonides, 1999). Die nicht-exekutive
Komponente beinhaltet dabei kognitive Basisfunktionen, wie das Speichern von Informationen
und die reine Aufmerksamkeitsleistung; die exekutive Prozess-Komponente umfasst Funktionen
wie das Planen einer Abfolge von Prozessen, um
ein Ziel zu erreichen, und die Unterdrückung von
störenden Ereignissen oder dominanten Reaktionen (Inhibition).
Hauptsächlich verantwortlich für das reibungslose Ablaufen der Arbeitsgedächtnisprozesse ist
der präfrontale Kortex (vgl. Reuter-Lorenz, 2000;
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Smith & Jonides, 1999). Neurophysiologische und
neuroanatomische Studien haben gezeigt, dass der
präfrontale Kortex von altersbedingten Veränderungen besonders betroffen ist, was eine zunehmenden Beeinträchtigung der Gedächtnis- und
Exekutivfunktionen mit fortschreitendem Alter erwarten lässt (Rabbitt & Lowe, 2000; West, 1996).
Um die Leistung des Arbeitsgedächtnisses zu
erfassen, wird die so genannte Arbeitsgedächtnisspanne erhoben, welche die Kapazität einer Person beschreibt, kürzlich präsentierte Informationen aufmerksam zu verfolgen und zu speichern
(nicht-exekutive Komponente) und gleichzeitig
aktuelle Informationen zu verarbeiten (exekutive
Prozess-Komponente) (Zacks, Hasher & Li,
2000). Die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses
stellt somit die Fähigkeit dar, eine Repräsentation
im Bewusstsein aktiv zu halten und zwar unter
dem Einfluss von Störreizen, die andernfalls Aufmerksamkeit von der aktuell relevanten Repräsentation ablenken würden (Engle et al., 1999). Typische Arbeitsgedächtnisspannentests sind «Zahlen
nachsprechen rückwärts» (z. B. Martin & Ewert,
1997) oder der Operation Span (z. B. Turner & Engle, 1989). Bei der ersten Aufgabe («Zahlen nachsprechen rückwärts») soll der Proband Zahlenreihen rückwärts reproduzieren. Um diese Aufgabe
bewältigen zu können, muss der Proband den Input (hier die Zahlenreihe) verarbeiten, speichern
und präsent halten sowie gleichzeitig zur korrekten rückwärtigen Reproduktion diesen Input im
Arbeitsspeicher modifizieren, d. h. umstellen. Die
andere typische Aufgabe (Operation Span) verlangt, eine Rechenaufgabe zu bearbeiten und sich
gleichzeitig ein mit der zu bearbeitenden Aufgabe
präsentiertes Wort zu merken. Nach mehreren
Durchgängen (Rechenaufgabe plus Wort) erfolgt
die Aufforderung, die gesehenen Wörter in der
richtigen Reihenfolge zu reproduzieren. Die Arbeitsgedächtnisspanne ist dabei definiert als die
höchste Anzahl von Durchgängen, bei denen die
jeweiligen Aufgaben korrekt bearbeitet und die zu
merkenden Items in richtiger Reihenfolge reproduziert wurden.
In der neueren gerontologischen Kognitionsforschung haben sich wiederholt Altersdifferenzen in
Bezug auf die Leistung in verschiedenen Arbeitsgedächtnisspannentests bestätigt (vgl. Bopp &
Verhaeghen, 2002; Craik, 2000). Da – wie zuvor
erörtert – Arbeitsgedächtnisspannentests in jüngster Zeit als eine Kombination aus einer nicht-exe-
Matthias Kliegel et al.: Korrelate altersbezogener Leistung in typischen Arbeitsgedächtnisspannentests
kutiven sowie einer exekutiven Komponente beschrieben wurden (vgl. Bopp & Verhaeghen, 2002;
Engle et al., 1999; Miyake et al., 2000; Smith &
Jonides, 1999), lässt sich die bislang wenig gestellte Frage ableiten, welche dieser Komponenten
vor allem mit altersbezogenen Leistungsunterschieden in Arbeitsgedächtnisspannentests zusammenhängen. In der vorliegenden Untersuchung wurden daher sowohl nicht-exekutive Prozesse, wie die Kurzzeitgedächtnisspanne (vgl. für
die Operationalisierung z. B. Brown & Storandt,
2000; Farrag, Khedr, Abdel-Aleem & Rageh,
2002; Ragland, Coleman, Gur, Glahn & Gur,
2000) und Aufmerksamkeit (vgl. z. B. Beblo, Baumann, Bogerts, Wallesch & Herrmann, 1999; Bodenburg, Popp & Kawski, 2001), als auch Inhibition als Indikator der exekutiven Kontrollleistung
(vgl. z. B. Kliegel et al., 2002, 2003; Phillips, Bull,
Adams & Fraser, 2002) als mögliche Prädiktoren
für Alterseffekte in Arbeitsgedächtnisspannentests
herangezogen. Ziel dieser Untersuchung war es,
Altersdifferenzen bezüglich der Leistung in zwei
typischen Arbeitsgedächtnisspannentests zu bestätigen und zu untersuchen, welche Zusammenhänge zwischen nicht-exekutiven und exekutiven
Prozessen mit der altersbezogenen Leistung in
diesen typischen Aufgaben bestehen.
Methode
Stichprobe
An der Studie nahmen 20 jüngere und 21 ältere
Erwachsene teil. Das Alter der jüngeren Probanden lag zwischen 19 und 50 Jahren (M = 26 Jahre,
SD = 7.14), das der älteren zwischen 61 und 81
Jahren (M = 71 Jahre, SD = 5.87). Die Gruppe der
jüngeren Erwachsenen bestand aus acht Frauen
Tabelle 1. Demographische Angaben der jüngeren und älteren Probanden.
Demographische Variable
Jüngere
Probanden
M
SD
Schulausbildung (Jahre)
12.7 1.1
Verbale Intelligenz (MWT-B) 118.0 14.8
Ältere
Probanden
M
SD
10.9 1.7
121.0 13.5
Anmerkung: Unter den 20 jüngeren Teilnehmern befanden
sich 8 Frauen und 12 Männer. Von den 21 älteren Teilnehmern waren 11 Frauen und 10 Männer.
3
und zwölf Männern, die Gruppe der älteren aus elf
Frauen und zehn Männern. Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, unterscheiden sich die beiden Gruppen
zwar hinsichtlich der Schulbildung, nicht jedoch
hinsichtlich der verbalen Intelligenz, gemessen
mit dem MWT-B (Lehrl, 1977). Alle Probanden
nahmen freiwillig an der Untersuchung teil.
Instrumente
Arbeitsgedächtnisspannentests. Die Probanden
wurden in ihrer Leistung in zwei typischen Arbeitsgedächtnisspannentests untersucht. Bei dem
Test «Zahlen nachsprechen rückwärts» aus der
Wechsler Adult Intelligence Scale (WAIS-R;
Wechsler, 1981; dt. Fassung HAWIE-R; Tewes,
1991) wurden den Probanden verschieden lange
Zahlenreihen vorgelesen. Nachdem sie eine Zahlenreihe gehört hatten, sollten sie diese unmittelbar rückwärts wiedergeben. Mit einer Ziffernlänge
von zwei Ziffern (z. B. «3 – 5»; korrekte Antwort:
«5 – 3») beginnend wurden die Zahlenreihen einzeln vorgelesen und direkt abgefragt. Für jede Ziffernlänge gab es zwei Zahlenreihen, danach erhöhte sich die Ziffernlänge um jeweils eine Ziffer.
Der Test wurde abgebrochen, sobald ein Proband
beide Durchgänge einer Ziffernlänge nicht korrekt
wiedergegeben hatte. Die Arbeitsgedächtnisspannenleistung, für die der Proband gleichzeitig die
Zahlen präsent halten und umordnen muss, ergibt
sich dabei aus der Anzahl der Zahlenreihen, die der
Proband bis zum Abbruch korrekt umkehren
konnte.
Der andere Arbeitsgedächtnisspannentest, der
in dieser Studie verwendet wurde, war eine Operation Span Aufgabe (vgl. Turner & Engle, 1989).
Dabei wurden den Probanden an einem Computerbildschirm nacheinander Rechenaufgaben präsentiert, für die das jeweilige Ergebnis bereits angegeben war. Zusätzlich stand hinter jeder der präsentierten Rechenaufgaben ein Hauptwort, wie
z. B. «3 + 7 = 10? Haus» oder «8 – 3 = 4? Mond».
Die Probanden sollten nun entscheiden, ob sie die
angezeigte Lösung einer Rechenaufgabe für richtig oder falsch hielten. Sie zeigten ihre Entscheidung an, indem sie auf der Computertastatur die
entsprechende Taste für richtig bzw. falsch drückten. Gleichzeitig sollten die Probanden das hinter
der Rechenaufgabe stehende Hauptwort lesen und
sich gut einprägen. Nachdem die Probanden einige
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Matthias Kliegel et al.: Korrelate altersbezogener Leistung in typischen Arbeitsgedächtnisspannentests
Aufgaben bearbeitet hatten, wurden sie aufgefordert, die eingeprägten Wörter in der Reihenfolge
zu nennen, in der sie erschienen waren. Bei den
beiden oben genannten Beispielaufgaben «3 + 7 =
10? Haus» und «8 – 3 = 4? Mond» wäre die korrekte Antwort nach einem Durchgang also «Haus,
Mond». Die Anzahl der in einem Durchgang aufeinanderfolgenden Rechenaufgaben variierte von
zwei bis fünf. Die Arbeitsgedächtnisspannenleistung ergibt sich dabei aus der Anzahl der Durchgänge, in denen alle Worte korrekt reproduziert
wurden.
Zur Messung nicht-exekutiver Prozesse wurden
die Kurzzeitgedächtnisspanne und die tonische
Aufmerksamkeit erfasst. Zur Erfassung der Kurzzeitgedächtnisspanne wurde der Test «Logisches
Gedächtnis I» aus dem Wechsler Gedächtnistest
(WMS-R; Härting et al., 2000) durchgeführt (Version A). In diesem Test wird den Probanden eine
aus 25 Sinneinheiten (die ersten vier Sinneinheiten
sind z. B. Anna/Schmidt/aus einem Hamburger/
Vorort . . .) bestehende Geschichte vorgelesen und
die Probanden werden gebeten, im direkten Anschluss an das Vorlesen diese möglichst präzise
wiederzugeben. Ein Punktscore ermittelt die Präzision der Wiederholung. Sofern die einzelnen
Elemente der Geschichte nicht wörtlich wiederholt werden, gestatten ausführliche standardisierte
Auswertungsrichtlinien eine Bewertung ähnlicher
Wendungen (vgl. für das genaue Auswertungsschema Härting et al., 2000, Anhang A).
Die tonische Aufmerksamkeit wurde mittels des
Tests «Alertness» aus der Testbatterie zur Aufmerksamkeitsprüfung (TAP; Zimmermann &
Fimm, 1994) erhoben. Dabei wurde die Reaktionszeit auf einen visuellen Reiz erfasst. Den Probanden wurde auf einem Computerbildschirm in
unregelmäßigen Zeitabständen ein Kreuz präsentiert. Dieses Kreuz erschien immer in der Mitte des
Bildschirms. Sobald das Kreuz auf dem Bildschirm zu sehen war, sollten die Probanden so
schnell wie möglich auf die dafür vorgesehene Reaktionstaste drücken. Der Grad der Aufmerksamkeit ergab sich dabei aus dem Median der Reaktionszeiten bei korrekten Reaktionen.
Exekutive Kontrollleistung. Zur Erfassung der
exekutiven Kontrollleistung wurde der FarbeWort-Interferenztest nach Stroop (Bäumler, 1985)
als Maß für Inhibitionsfähigkeit herangezogen.
Der Test bestand aus drei Durchgängen. Im ersten
Durchgang standen auf einem Blatt in schwarzer
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Tinte die vier Farbwörter rot, blau, gelb, grün in
zufälliger Reihenfolge. Im zweiten Durchgang
(Baseline) waren Farbbalken in diesen vier Farben
in zufälliger Reihenfolge abgebildet. Im ersten
Durchgang sollten die Probanden die Farbwörter
so schnell wie möglich laut vorlesen. Im zweiten
Durchgang sollte die Farbe der Farbbalken so
schnell wie möglich benannt werden. Im dritten
Durchgang (Interferenzbedingung) hatten die Probanden im Prinzip die selbe Aufgabe wie im zweiten Durchgang, nämlich das Benennen von Farben. Diesmal bildeten aber nicht Farbbalken die
Stimuli sondern es standen wieder Farbwörter auf
einem Blatt. Allerdings waren diese nun in einer
Farbe geschrieben, die nicht mit dem zu lesenden
Farbwort übereinstimmte (z. B. war das Farbwort
«rot» in gelber Tinte geschrieben). Die Schwierigkeit bestand darin, nicht das Farbwort vorzulesen,
sondern die Farbe zu nennen, in der das Wort geschrieben war. Jeder Durchgang begann mit jeweils fünf Items zur Übung, darauf folgten 20 Testitems, bei denen die Zeit gemessen wurde. Ausgewertet wurde der Anstieg in der Zeit, die für das
Benennen der Farben im dritten Durchgang (Interferenz-Bedingung) im Vergleich zum zweiten
Durchgang (Baseline) benötigt wurde (vgl. Kliegel et al., 2000, 2002, für ein ähnliches Vorgehen).
Ablauf
Im ersten Teil der Untersuchung wurden der Stroop-Test, der Kurzzeitgedächtnisspannentest, der
Arbeitsgedächtnisspannentest «Zahlen nachsprechen rückwärts» sowie der Test zur tonischen Aufmerksamkeit durchgeführt. Nach einer Pause von
etwa 10 Minuten folgte die Operation Span Aufgabe. Zusätzlich wurden in der Sitzung neben den
hier dargestellten Test noch weitere Tests zu einer
anderen Fragestellung zum prospektiven Gedächtnis durchgeführt (vgl. Kliegel et al., 2000).
Ergebnisse
Zunächst wurden die beiden verwendeten Arbeitsgedächtnisspannentests hinsichtlich der erwarteten Altersdifferenzen untersucht. Die varianzanalytischen Auswertung mit den Altersgruppen (ältere vs. jüngere Probanden) als unabhängige
Matthias Kliegel et al.: Korrelate altersbezogener Leistung in typischen Arbeitsgedächtnisspannentests
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Tabelle 2. Alterseffekte in den Arbeitsgedächtnisspannentests «Zahlen nachsprechen rückwärts» und Operation Span Aufgabe.
«Zahlen nachsprechen rückwärts»
Operation Span Aufgabe
Jüngere Probanden
(N = 20)
M (SD)
Ältere Probanden
(N = 21)
M (SD)
F-Wert
7.95 (1.99)
10.45 (2.31)
6.67 (1.74)
7.15 (3.10)
4.85*
14.60**
Anmerkung: *p < .05, **p < .01
Tabelle 3. Ergebnisse der schrittweisen Regressionsanalyse für die Arbeitsgedächtnisspannentests.
Arbeitsgedächtnisspannentest
«Zahlen nachsprechen rückwärts»
N = 39
β
SE β
Arbeitsgedächtnisspannentest
Operation Span Aufgabe
N = 39
β
SE β
Schritt 1: Nicht-exekutive Prozesse
KZG-Spanne
0.193
0.082
Aufmerksamkeit
–0.315+
0.006
∆R²
0.248**
0.161
–0.218
Schritt 2: Exekutive Prozesse
Inhibition
–0.041
0.636
∆R²
0.003
–0.251~
0.876
0.076*
Schritt 3: Alter
Alter
∆R²
–0.286
–0.113
0.019
0.005
0.113
0.008
0.362**
0.026
0.032
Anmerkung: β und SE β basieren auf einer Regressionsanalyse mit allen Prädiktoren.
p = .06; ~p = .07; *p < .05; **p < .01
+
Variable und den beiden Arbeitsgedächtnisspannentests jeweils als abhängige Variable ergab sowohl beim «Zahlen nachsprechen rückwärts» als
auch bei der Operation Span Aufgabe signifikante
Alterseffekte. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich wird,
erzielten die jüngeren Erwachsenen in beiden Arbeitsgedächtnisspannentests im Mittel bessere Ergebnisse als die älteren. Dieser altersbezogene
Leistungsunterschied zeigte sich in der Operation
Span Aufgabe noch deutlicher als in der «Zahlen
nachsprechen rückwärts»-Aufgabe.
Nachdem sich Altersdifferenzen in beiden Arbeitsgedächtnisspannentests bestätigt hatten, wurde untersucht, ob und inwieweit individuelle Differenzen in nicht-exekutiven und exekutiven Prozessen die altersbezogene Varianz in den
Arbeitsgedächtnisspannentests erklären können.
Als Auswertungsstrategie wurden in Anlehnung
an Salthouse (1991) mit jedem Arbeitsgedächtnisspannentest als abhängiger Variable je zwei Regressionsanalysen gerechnet (vgl. Kliegel et al.,
2002, 2003, für ein ähnliches Vorgehen). In einer
ersten Regressionsgleichung mit dem Alter der
Probanden als einzigem Prädiktor zeigte sich, dass
im Fall des «Zahlennachsprechen rückwärts» das
Alter 17 % der Varianz, im Fall der Operation Span
37 % der Varianz aufklären kann. Um zu prüfen,
ob nicht-exekutive und exekutive Funktionen mit
dieser altersbezogenen Varianz zusammenhängen,
wurde anschließend eine weitere, hierarchische
Regressionsanalyse gerechnet. Im ersten Schritt
wurden als nicht-exekutive Funktionen die Kurzzeitgedächtnisspanne sowie die tonische Aufmerksamkeit als Prädiktoren in die Regressionsgleichung eingeführt, die exekutive Funktion Inhibition im zweiten Schritt und das Alter im dritten
Schritt. Diese Vorgehensweise ermöglicht neben
der Prüfung von Korrelaten der altersbezogenen
Varianz zu untersuchen, ob exekutive kognitive
Koordinativfunktionen über nicht-exekutive, eher
basale Speicher- und Aufmerksamkeitsprozesse
hinaus Varianz in der Arbeitsgedächtnisspannenleistung aufklären können. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 3 zusammengefasst.
Im Fall des «Zahlennachsprechen rückwärts»
tragen die nicht-exekutiven Funktionen signifiZfGP 16 (1) 2003, © Verlag Hans Huber, Bern
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Matthias Kliegel et al.: Korrelate altersbezogener Leistung in typischen Arbeitsgedächtnisspannentests
kant zur Varianzaufklärung der Arbeitsgedächtnisspannenleistung bei (∆R² = .248). Dagegen klären
individuelle Differenzen in der exekutiven Funktion Inhibition keinen signifikanten Anteil der Varianz mehr auf (∆R² = .003). Darüber hinaus führt
auch das Einbeziehen der Variablen Alter in die
Regression ebenfalls zu keinem signifikanten Anstieg der Varianzaufklärung (∆R² = .005). Vergleicht man nun den durch das Alter aufgeklärten
Varianzanteil, wird deutlich, dass dieser nun um
97 % geringer ausfällt als in der ersten Regressionsgleichung (R² = .17) ohne die Berücksichtigung der ersten beiden Schritte der zweiten Regression. Bei Einbeziehung aller Variablen in die
Regression bildet die tonische Aufmerksamkeit
den einzigen signifikanten Prädiktor der Arbeitsgedächtnisspannenleistung.
Im Fall der Operation Span tragen die nicht-exekutiven Funktionen sowie die exekutive Funktion
signifikant zur Varianzaufklärung der Arbeitsgedächtnisspannenleistung bei. Darüber hinaus führt
allerdings das Einbeziehen der Variablen Alter in
die Regression zu keinem signifikanten Anstieg
der Varianzaufklärung (∆R² = .032). Vergleicht
man den durch das Alter aufgeklärten Varianzanteil, wird deutlich, dass dieser in diesem Fall um
91 % geringer ausfällt als in der ersten Regressionsgleichung (R² = .37) ohne die Berücksichtigung der ersten beiden Schritte der zweiten Regression. Bei Einbeziehung aller Variablen in die
Regression bildet die Inhibitionsleistung den einzigen signifikanten Prädiktor der Arbeitsgedächtnisspannenleistung.
Diskussion
In neuesten Modellen wird die Arbeitsgedächtnisleistung als eine Kombination einer nicht-exekutiven und einer exekutiven Komponente beschrieben (vgl. Bopp & Verhaeghen, 2002; Engle et al.,
1999; Miyake et al., 2000; Smith & Jonides,
1999). Ziel dieser Studie war es daher, in zwei typischen Arbeitsgedächtnisspannentests den möglichen Zusammenhang von nicht-exekutiven und
exekutiven Prozessen mit der altersbezogenen
Leistung in diesen Arbeitsgedächtnisspannentests
zu untersuchen. Als Prädiktoren für nicht-exekutive Prozesse wurden die Kurzzeitgedächtnisspanne
und die tonische Aufmerksamkeit herangezogen,
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als Prädiktor für exekutive Prozesse wurde die inhibitorische Kontrollleistung erhoben.
Anhand der Ergebnisse konnte gezeigt werden,
dass die durchschnittliche Leistung der jüngeren
Probanden in beiden Arbeitsgedächtnisspannentests höher war als die der älteren. Dieses Resultat
bestätigt die in der Literatur in letzter Zeit wiederholt beschriebenen Alterseffekte bezüglich der
Leistung in verschiedenen Arbeitsgedächtnisspannentests (vgl. Bopp & Verhaeghen, 2002; Craik,
2000). Allerdings weisen die Ergebnisse auf ein
differentielles Muster hin, das sich sowohl bei den
gefundenen Alterseffekten als auch bezüglich der
erhobenen Prädiktoren zeigte. Zum einen waren
die Altersunterschiede in der «Zahlen-nachsprechen-rückwärts»-Aufgabe deutlich geringer als in
der Operation Span Aufgabe. Zum anderen deuten
die Ergebnisse der hierarchischen Regressionsanalysen darauf hin, dass bei der Aufklärung der
altersbezogenen Varianz in der «Zahlen-nachsprechen-rückwärts»-Aufgabe bereits nicht-exekutive
Prozesse alleine für die altersbezogenen Leistungsdifferenzen verantwortlich zu sein scheinen:
Die exekutive Inhibitionsleistung leistete hier keinen zusätzlichen Beitrag zur Varianzaufklärung.
Dieses Ergebnis legt nahe, dass die «Zahlen-nachsprechen-rückwärts»-Aufgabe vor allem eine Aufgabe darstellt, bei der die Aufmerksamkeitsleistung beim Speichern und weniger das exekutive
Abschirmen von Informationen von Bedeutung
ist. Insgesamt deutet dieser Zusammenhang darauf hin, dass die «Zahlen-nachsprechen-rückwärts»-Aufgabe eher ein Aufmerksamkeits- als
ein Arbeitsgedächtnisspannenmaß darstellt.
Bei der Operation Span Aufgabe dagegen weisen die Ergebnisse der Regressionsanalysen darauf hin, dass hier eine Kombination von nichtexekutiven und exekutiven Prozessen mit den gefundenen Alterseffekten zusammenhängt. Dieses
Ergebnis, das sich im Einklang mit einer aktuellen
Metaanalyse von Bopp und Verhaeghen (2002) befindet, spricht dafür, dass es sich bei der Operation
Span Aufgabe um eine Aufgabe im Sinne der Modelle der neueren Arbeitsgedächtnistheorien handelt, nach denen Arbeitsgedächtnisspannentests
als eine Kombination aus einer nicht-exekutiven
und einer exekutiven Komponente beschrieben
werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die beiden in dieser Studie verwendeten Arbeitsgedächtnisspannentests sowohl in der altersbezogenen
Matthias Kliegel et al.: Korrelate altersbezogener Leistung in typischen Arbeitsgedächtnisspannentests
Leistung als auch in den mit ihnen korrelierten Prozessen deutliche Unterschiede aufweisen. Dieses
Ergebnis hat weit reichende praktische und theoretische Implikationen: Als praktische Konsequenz
unterstreichen die vorgelegten Daten die Forderung,
dass in Diagnostik wie in wissenschaftlichen Studiendesigns die Auswahl des geeigneten Arbeitsgedächtnisspannentests nicht rein pragmatisch sondern theoriegeleitet erfolgen sollte, da beide Tests
mit unterschiedlichen kognitiven Prozessen zusammenhängen und somit auch zu unterschiedlichen
Ergebnissen kommen (können). Theoretisch sind
die berichteten Resultate von Bedeutung für die aktuelle Diskussion um die Rolle von Arbeitsgedächtnis und Inhibition als grundlegende Mechanismen
für das kognitive Altern (Neath, 1998; Zacks et al.,
2000). Hier herrscht derzeit Unklarheit darüber, ob
die Inhibition von Störreizen oder das Arbeitsgedächtnis den grundlegenderen Prozess darstellt, der
für die altersbedingte Verschlechterung in komplexen kognitiven Aufgaben verantwortlich ist. Diese
Streitfrage kann auch in der vorliegenden, korrelativ
konzipierten Studie nicht beantwortet werden, da
statistisch sowohl ein Einfluss inhibitorischer Prozesse auf die Arbeitsgedächtnisleistung als auch der
umgekehrte Fall möglich ist. Theoretisch gesehen
erscheint es aber im Kontext der vorgestellten Fragestellung und der berichteten Resultate sinnvoll
anzunehmen, dass das Abschirmen von Informationen gegen Störreize (Inhibition) grundlegend notwendig für eine erfolgreiche Bearbeitung von Arbeitsgedächtnisspannentests wie der Operation
Span Aufgabe ist. Wie beschrieben, müssen hier die
zu erinnernden Worte stets von dem neu präsentierten und bewusst zu verarbeitenden mathematischen
Stimulusmaterial abgeschirmt werden. Diese Annahme, mit der auch die Ergebnisse der Regressionsanalyse bezüglich der Operation Span Aufgabe
in dieser Studie zu vereinbaren sind, deutet darauf
hin, dass die Arbeitsgedächtnisspanne ein komplexer Prozess ist, der aus einer Kombination verschiedener Prozesskomponenten besteht. Dies lässt vermuten, dass die Inhibition tatsächlich den basaleren
Prozess darstellt. Zur weiteren Klärung dieser
Streitfrage wäre es allerdings sinnvoll, in Zukunft
verstärkt auf die Methode von experimentellen Designs zurückzugreifen, die eine direkte kausale Zuordnung der Einflussgrößen ermöglichen, um somit
die Richtung des Zusammenhangs zwischen Arbeitsgedächtnis und Inhibition genauer zu untersuchen.
7
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Dr. Matthias Kliegel
Lehrstuhl für Gerontopsychologie
Psychologisches Institut der Universität Zürich
Schaffhauserstr. 15
CH-8006 Zürich, Schweiz
E-mail m.kliegel@psychologie.unizh.ch
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