dc.description.abstract
Die vorliegende Arbeit untersucht die adaptive Allokation von Ressourcen bei
der simultanen Ausführung (d.h., Doppelaufgabe oder Dual-Task) einer
kognitiven und einer Gleichgewichtsaufgabe im Alter und bei Demenz vom
Alzheimer-Typ. Es soll der Frage nachgegangen werden, ob es bei Patienten mit
einer Demenz vom Alzheimer-Typ trotz hoher Leistungsverluste bei der
simultanen Ausführung von Aufgaben im Vergleich zu gesunden älteren Personen
zu einer Priorisierung von solchen Aufgaben kommt, die für das Überleben
kritisch sind. Spezifisch wurde untersucht, ob es bei Patienten mit einer
Demenz vom Alzheimer-Typ zu einer adaptiven Priorisierung einer
Gleichgewichtsaufgabe über eine kognitive Aufgabe kommt, die von Effekten
allgemeiner kognitiver Ressourcenbegrenzung unabhängig ist. Doppelaufgaben
stellen im Alltagsleben eine häufige Anforderung dar. Als Beispiel sei eine
ältere Person genannt, die in ihrer Bibliothek auf einer Leiter steht und ein
Buch sucht. In diesem spezifischen Kontext müssen eine kognitive Aufgabe (das
Durchsuchen des Regals nach einem bestimmten Buch) und eine sensomotorische
Aufgabe (das Halten des Gleichgewichts auf der Stehleiter) simultan
koordiniert werden. Verschiedene Studien konnten zeigen, dass es mit
zunehmenden Alter zu einem deutlichen Leistungsverlust bei der simultanen
Ausführung von Aufgaben kommt (zur Übersicht, vergleiche Park, 1999; Pashler,
1998). Die Gleichgewichtsaufgabe erscheint in diesem Kontext jedoch angesichts
des erhöhten Sturzrisikos älterer Menschen salienter, also kritisch für das
Überleben . In neueren Forschungsansätzen konnte gezeigt werden, dass die
adaptive Priorisierung einzelner Aufgaben einen Effekt auf die
Doppelaufgabenperformanz haben kann (Li, Lindenberger, Freund, & P. Baltes,
2001). Li und Kollegen kombinierten eine Gedächtnisaufgabe mit einer
sensomotorischen Aufgabe (Gehen). Wurde die Gehaufgabe zunehmend schwieriger,
zeigte sich spezifisch bei älteren Versuchspersonen ein Muster der
Priorisierung der sensomotorischen über die kognitive Aufgabe (Li et al.,
2001). Im Rahmen adaptiver Alternsmodelle, insbesondere dem Modell der
selektiven Optimierung mit Kompensation (SOK; P. Baltes & M. Baltes, 1990)
wurde dieses Priorisierungsverhalten als verlustbasierte Selektion (der Geh-
über die Gedächtnisaufgabe) interpretiert (vergleiche Freund, Li, & P. Baltes,
1999). Bei der Demenz vom Alzheimer-Typ, der häufigsten Form der
Demenzerkrankungen im Alter, konnten Defizite bei der Ausführung von
Doppelaufgaben gezeigt werden, die über die Verluste bei gesunden alten
Personen hinausgehen (Baddeley, 1986; Baddeley, Logie, Bressi, DellaSala, &
Spinnler, 1986; Baddeley, Baddeley, Bucks, & Wilcock, 2001). Hier stellt sich
die Frage, ob diese Doppelaufgabendefizite genereller Natur sind, oder ob es
auch bei Demenz vom Alzheimer-Typ in Abhängigkeit von der
Aufgabenschwierigkeit zu einer adaptiven, differentiellen Allokation von
Ressourcen im Sinne einer Priorisierung kommen kann. Effekte von
Aufgabenschwierigkeit auf die adaptive Ressourcenallokation in einem
Doppelaufgabenparadigma sind jedoch bei Patienten mit Demenz vom Alzheimer-Typ
bislang nicht untersucht worden. Aus diesen Überlegungen heraus untersuchte
die vorliegende Arbeit, ob es bei Patienten mit einer Demenz vom Alzheimer-Typ
zu einem Einfluss von adaptiven Herausforderungen auf die Performanz in
Doppelaufgaben kommt, und weiterhin, ob zwischen gesunden älteren Personen und
Patienten mit Demenz vom Alzheimer-Typ Unterschiede in der
Doppelaufgabenperformanz auftreten, die unabhängig von kognitiven Ressourcen
sind. Spezifisch stellte sich die Frage, ob Patienten mit einer Demenz vom
Alzheimer-Typ die Gleichgewichtsaufgabe über die kognitive Aufgabe
priorisieren, wenn die Gleichgewichtsaufgabe schwieriger gemacht wird. Die
einfache Gleichgewichtsaufgabe bestand darin, auf einer stabilen Plattform so
ruhig wie möglich zu stehen. Bei der schwierigen Aufgabe wurde diese Plattform
kontinuierlich bewegt, um so ein Risiko der Instabilität zu induzieren. In der
Literatur finden sich konfligierende Erklärungsansätze für die im Alter und
bei Demenz vom Alzheimer-Typ beobachteten Doppelaufgabendefizite. Allgemeine
Ressourcenmodelle (z.B. Kahneman, Ben-Ishai, & Lotan, 1973; Wickens & Kessel,
1980) gehen davon aus, dass Doppelaufgabendefizite als Funktion verminderter
kognitiver Ressourcen entstehen. Modelle des Arbeitsgedächtnisses hingegen
postulieren, dass in Doppelaufgaben ein spezifisches Modul des
Arbeitsgedächtnisses, die zentrale Exekutive, als spezifische Kontrollinstanz
Sequenzierungs- und Koordinationsaufgaben wahrnimmt (z.B. Baddeley, 1986;
Shallice, 1988). Unter der zentralen Exekutive wird in diesem Zusammenhang ein
Modul verstanden, dass spezifisch die Allokation von Ressourcen zwischen
Aufgaben koordiniert (Lezak, 1982; Duke & Kaszniak, 2000). Bei Patienten mit
einer Demenz vom Alzheimer-Typ konnte quer- und längsschnittlich ein
spezifisches Defizit in der zentralen Exekutive gezeigt werden (Baddeley,
1986; Baddeley et al., 1986). In der Erforschung von Doppelaufgabenleistungen
liegt somit eine konzeptuelle Kontroverse vor, bei der Modelle allgemeiner
kognitiver Ressourcen mit einem spezifischen Modell exekutiver
Kontrollfunktionen konkurrieren. Diese konzeptuelle Kontroverse spiegelt sich
in konfligierenden Modellen normalen und pathologischen kognitiven Alterns.
Während die Demenz vom Alzheimer-Typ von vielen Autoren als klassisches
Beispiel pathologischen kognitiven Alterns angesehen wird (Burns, Jacoby, &
Levy, 1990; M. Baltes, Kühl, Gutzmann, & Sowarka, 1994), gehen andere Autoren
davon aus, dass die Demenz vom Alzheimer-Typ nurmehr eine Form beschleunigter
Alterungsprozesse darstelle (Van Dras & Blumenthal, 1992). Auf der Ebene von
kognitiven Leistungen würde ein Modell beschleunigten Alterns bei Patienten
mit einer Demenz vom Alzheimer-Typ von einem linearen Abfall der Performanz
gegenüber gesunden alten Kontrollpersonen ausgehen. Für die
Doppelaufgabenperformanz wäre eine solche Vorhersage mit allgemeinen
Ressourcenmodellen vereinbar (vergleiche Wickens, 1998). Andererseits wäre ein
spezifisches Defizit bei Demenz vom Alzheimer-Typ mit einem überproportionalen
Abfall der Doppelaufgabenperformanz konsistent (vergleiche Baddeley, 1986).
Die Messung der Doppelaufgabenperformanz erfolgte in der vorliegenden Arbeit
durch die Berechnung proportionaler Doppelaufgabenkosten (Kinsbourne &
McMurray, 1975). Bei dieser Methode wurden die Differenzen der Performanz in
einer Aufgabe allein und in Kombination mit einer Zweitaufgabe an der
Performanz in der Einzelaufgabe normalisiert. Somit kann für Unterschiede in
der Ausgangsperformanz kontrolliert werden (vergleiche Lindenberger, Marsiske,
& P. Baltes, 2001), die bei einem Vergleich gesunder älterer Personen mit
Patienten mit Demenz vom Alzheimer-Typ zu erwarten sind. Durch die
Normalisierung an der Einzelaufgabenperformanz können darüber hinaus
konfundierende Effekte von Partialkorrelationen zwischen Einzel- und
Doppelaufgabenperformanz und der Zugehörigkeit zu einer bestimmten (Alters-
oder Demenz-) Gruppe, die bei anderen Messverfahren auftreten können,
kontrolliert werden (vergleiche Lindenberger & Pötter, 1998). Relative
Doppelaufgabenkosten stellen somit ein Maß für den prozentualen
Leistungsverlust in Aufgaben dar, wenn diese in Kombination mit einer anderen
Aufgabe ausgeführt werden. Durch den Vergleich beider Aufgaben im
Doppelaufgabenkontext kann zudem beschrieben werden, in welcher Aufgabe
größere, und in welcher Aufgabe geringere relative Leistungsverluste
auftreten. Ausgehend von einem allgemeinen Ressourcenmodell können
Unterschiede in den relativen Leistungsverlusten beider Aufgaben als
Priorisierung einer Aufgabe über eine andere interpretiert werden (vergleiche
Li et al., 2001). In einem ersten Experiment wurden zehn gesunde junge, zehn
gesunde ältere Versuchspersonen, sowie neun Patienten mit einer Demenz vom
Alzheimer-Typ untersucht. Zunächst wurde über drei Sitzungen eine kognitive
Aufgabe beübt (N-Back; vergleiche Dobbs & Rule, 1989), die Funktionen des
Arbeitsgedächtnisses taxiert. In weiteren fünf Sitzungen wurde die
Arbeitsgedächtnisaufgabe mit einer Gleichgewichtsaufgabe in Kombination
untersucht. Die Gleichgewichtsaufgabe wurde dabei in ihrer Schwierigkeit
variiert. Die einfache Aufgabe bestand darin, auf einer stabilen Plattform so
ruhig wie möglich zu stehen. Bei der schwierigen Aufgabe wurde diese Plattform
kontinuierlich bewegt. Abhängige Variable war für die Arbeitsgedächtnisaufgabe
der Anteil richtiger Antworten. Bei der Gleichgewichtsaufgabe wurde durch eine
Meßplattform der Körperschwerpunkt der Versuchspersonen zu einem gegebenen
Zeitpunkt mit einer Abtastrate von 1000 Hz bestimmt. Aus den Werten eines
Durchgangs konnte so ein Flächenwert (der Bewegung des Körperschwerpunkts auf
der Plattenebene) gebildet werden, der als Maß für das Schwanken einer Person
gelten kann (vergleiche Barin, 1992). Diese Aufgaben wurden sowohl einzeln,
als auch in Kombination dargeboten. Unter Doppelaufgabenbedingungen wurden die
Versuchspersonen instruiert, so ruhig wie möglich stehen zu bleiben und
gleichzeitig so gut wie möglich die Arbeitsgedächtnisaufgabe durchzuführen.
Aus den Performanzwerten in der Einzel- und der Doppelaufgabensituation wurden
sowohl für die Arbeitsgedächtnisaufgabe als auch für die Gleichgewichtsaufgabe
relative Doppelaufgabenkosten berechnet. In einem zweiten Experiment wurden
elf gesunde ältere Versuchspersonen mit niedrigen kognitiven Ressourcen, die
aus einer Gruppe von 99 Versuchspersonen ausgewählt wurden, analog zu
Experiment 1 untersucht. In Anlehnung an Modelle der fluiden und kristallinen
Intelligenz, die postulieren, dass biologische Verluste in kognitiven
Ressourcen sich in der Performanz in Aufgaben des fluiden Fähigkeitsbündels
abbilden (Cattell & Horn, 1978; Horn, 1989), wurden kognitive Ressourcen
anhand eines Markertests für fluide Intelligenzleistung (Zahlen-Symbol Test;
Wechsler, 1955) operationalisiert. Ausgehend von den eingangs beschriebenen
Modellen wurde die empirische Untersuchung von 19 Vorhersagen geleitet, die
sich in drei Gruppen untergliedern ließen: (1) Alters- und Demenzeffekte auf
die Doppelaufgabenperformanz in der Arbeitsgedächtnisaufgabe; (2) Alters- und
Demenzeffekte auf die Doppelaufgabenperformanz in der Gleichgewichtsaufgabe;
(3) Abhängigkeit der Alters- und Demenzeffekte von kognitive Ressourcen. Die
Vorhersagen der ersten Kategorie umfaßten das Vorhandensein eines Alters-
sowie eines Demenzeffektes auf die Doppelaufgabenperformanz in der kognitiven
Aufgabe. Zusätzlich wurde von einem spezifischen Defizit bei Patienten mit
Demenz vom Alzheimer-Typ ausgegangen (Baddeley, 1992), das sich als
Interaktion der Gruppenzugehörigkeit mit der Manipulation der
Aufgabenschwierigkeit in der Gleichgewichtsaufgabe zeigen sollte. Die
Vorhersagen der zweiten Kategorie folgten Modellen adaptiven Verhaltens über
die Lebensspanne (SOK; P. Baltes & M. Baltes). Spezifisch wurde vorhergesagt,
dass die Doppelaufgabenkosten bei älteren Versuchspersonen, und darüber hinaus
bei Patienten mit einer Demenz vom Alzheimer-Typ, abnehmen sollten, wenn die
Schwierigkeit der Gleichgewichtsaufgabe zunimmt. Diese Vorhersage wurde
wiederum als Interaktion der Gruppenzugehörigkeit mit der Manipulation der
Aufgabenschwierigkeit in der Gleichgewichtsaufgabe formuliert. Die dritte
Gruppe von Vorhersagen bezog sich auf die Ergebnisse des zweiten Experiments.
Spezifisch wurde vorhergesagt, dass die in Experiment 1 postulierten
Unterschiede zwischen Patienten mit einer Demenz vom Alzheimer-Typ und
gesunden älteren Personen auch gegenüber älteren Personen mit niedrigen
kognitiven Ressourcen stabil sein sollten. Im Rahmen von
Zusammenhangshypothesen wurde weiterhin formuliert, dass die Performanz in den
Doppelaufgaben über den Grad der Assoziation zu dem verwendeten Markertest
fluider Intelligenz vom Demenzstatus der untersuchten Personen abhängen
sollte. Bei der Analyse der Experimente ergab sich eine Bestätigung der
Vorhersagen 1 und 2. In beiden Aufgabendomänen ergaben sich signifikante
Interaktionen zwischen Gruppenzugehörigkeit und Aufgabenschwierigkeit in der
Gleichgewichtsaufgabe, jedoch in unterschiedlicher Richtung. Während in der
Arbeitsgedächtnisaufgabe die Doppelaufgabenkosten unter erschwerter
Gleichgewichtsaufgabe bei Patienten mit Alzheimer-Demenz überproportional
zunahmen, nahmen sie in der Gleichgewichtsaufgabe überproportional ab. Der
Vergleich der Doppelaufgabenkosten beider Domänen erbrachte eine signifikante
Interaktion zwischen Aufgabendomäne, Gruppenzugehörigkeit und
Aufgabenschwierigkeit in der Gleichgewichtsaufgabe (p < .05, h2 = .20). Dieser
Befund blieb stabil, als für ein individuell bestimmtes Verhaltensmaß der
Fähigkeit, Schwankungen zu tolerieren, kontrolliert wurde. Die Ergebnisse des
zweiten Experiments bestätigten den dritten Teil der Vorhersagen. Die Gruppe
älterer Versuchspersonen mit niedrigen kognitiven Ressourcen zeigte ein
ähnliches Muster in den Doppelaufgabenkosten wie die gesunden älteren
Versuchspersonen mit hohen kognitiven Ressourcen, unterschieden sich jedoch
signifikant von den Patienten mit Demenz vom Alzheimer-Typ. In korrelativen
Analysen konnte weiterhin gezeigt werden, dass der Demenzstatus über das Maß
kognitiver Ressourcen hinaus Varianz in der Doppelaufgabenperformanz sowohl in
der Arbeitsgedächtnisaufgabe, als auch in der Gleichgewichtsaufgabe, erklären
konnte. Die dargestellten Ergebnisse wurden im Hinblick auf ihre Validität,
Generalisierbarkeit, und mögliche konfundierende Effekte hin diskutiert. Dabei
wurde argumentiert, dass generalisierbare Ergebnisse aus einem validen Meßraum
vorliegen dürften. Hinsichtlich der Ergebnisse des zweiten Experiments wurden
insbesondere Effekte der Regression zum Mittelwert, wie sie bei der Gruppe
älterer Versuchspersonen mit niedrigen kognitiven Ressourcen zu erwarten
waren, statistisch analysiert und diskutiert. Insbesondere die korrelativen
Analysen weisen jedoch darauf hin, dass bezüglich der Doppelaufgabenperformanz
spezifische Demenzeffekte vorlagen. In der vorliegenden Untersuchung konnte
gezeigt werden, dass bei Patienten mit einer Demenz vom Alzheimer-Typ ein
spezifisches Defizit in der Doppelaufgabenperformanz vorliegt, das unabhängig
von den kognitiven Ressourcen einzelner Personen wirksam ist. Es zeigte sich,
dass das in früheren Studien beschriebene Doppelaufgabendefizit auf die
ökologisch relevante Domäne des Gleichgewichtsverhaltens übertragbar ist.
Gleichzeitig kam es jedoch in der Gleichgewichtsaufgabe zu Effekten der
Aufgabenschwierigkeit, die nahelegen, dass auch bei Patienten mit Demenz vom
Alzheimer-Typ adaptive Prozesse, wie sie beispielsweise im SOK-Modell
beschrieben werden, erhalten sein können. Spezifisch konnte gezeigt werden,
dass Patienten mit Demenz vom Alzheimer-Typ die Gleichgewichtsaufgabe bei
zunehmender Schwierigkeit über die kognitive Aufgabe priorisieren. Ausgehend
von diesen Befunden wurden Modelle der Doppelaufgabenperformanz und des
Arbeitsgedächtnisses im Alter und bei Demenz vom Alzheimer-Typ diskutiert.
Dabei wurde postuliert, dass die differentielle Allokation von Ressourcen und
adaptive Priorisierungsprozesse in solchen Modellen unterrepräsentiert sind.
Weiterhin wurde anhand von Bestrebungen, mithilfe des Verhaltens in
Doppelaufgabensituationen Vorhersagen bezüglich des Auftretens einer
dementiellen Erkrankung im Alter zu machen, argumentiert, dass biologische
Defizite, die anders schwer erfassbar sind, durch die Notwendigkeit adaptiven
Verhaltens charakterisiert sein könnten. Als Atenzedentien solcher adaptiver
Prozesse wurden diskriminative Lernprozesse, die vom episodischen Gedächtnis
unabhängig sein können, diskutiert. Die Notwendigkeit einer selektiven
Allokation von Ressourcen bei bestehenden biologischen Defiziten wurde mit
neurowissenschaftlichen Modellen der Ressourcenallokation in Beziehung
gesetzt. Zukünftige Untersuchungen sollten dementsprechend versuchen,
interindividuelle Unterschiede in bestimmten Verhaltenskontexten (wie
beispielsweise Doppelaufgabensituationen unter differentieller
Aufgabenschwierigkeit) sowohl mit behavioralen als auch
neurowissenschaftlichen Methoden darzustellen.
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