Effekte eines Arbeitsgedächtnistrainings auf fluide Intelligenz und weitere kognitive Funktionen im jungen und höheren Erwachsenenalter

Abstract

Einleitung: Fluide Intelligenz (Gf) ist die Fähigkeit, Lösungen für neue Probleme zu finden, ohne dass diese zuvor erlernt wurden. Fluide Intelligenz ermöglicht das Zurechtkommen im Alltag und das Erlernen neuer Sachverhalte. Trotz starker hereditärer Komponente ist es in der Vergangenheit bei jungen und alten Probanden gelungen, fluide Intelligenz durch ein Arbeitsgedächtnistraining zu modifizieren, denn Gedächtnis- und Intelligenzleistungen basieren auf gemeinsamen Prozessen und Strukturen. In dieser Studie wird erstmals ein n-back-Arbeitsgedächtnistraining an älteren Probanden untersucht. Methodik: 15 junge (im Mittel 26 Jahre) und 16 ältere (im Mittel 65 Jahre) Probanden absolvierten ein vierwöchiges einfaches progressives n-back-Training. Trainiert wurde an der individuellen Grenze der Arbeitsgedächtniskapazität (n-back) und Verarbeitungsgeschwindigkeit (Interstimulusintervall). Die Auswirkungen des Trainings auf fluide Intelligenz, Verarbeitungsgeschwindigkeit (VG), Arbeitsgedächtnis- (AG) und Exekutivfunktionen wurden mittels neuropsychologischer Testbatterien zu drei Zeitpunkten (t1-t3) erfasst. Ergebnisse: Beide Altersgruppen konnten ihre Arbeitsgedächtniskapazität signifikant steigern. Die jungen Probanden erreichten maximal den Schwierigkeitsgrad 5-back, die älteren Probanden 4-back. Im Gruppenvergleich war die Leistung der jungen Probanden in allen Tests zur fluiden Intelligenz und Verarbeitungsgeschwindigkeit signifikant besser. Zugewinne fanden sich im Bereich fluide Intelligenz im Test LPS3 (jung ab t2). In Raven's Standard Progressive Matrices fanden sich nach Bonferroni-Korrektur keine Zugewinne. Weitere Zugewinne zeigten sich im Bereich Verarbeitungsgeschwindigkeit im Zahlen-Symbol-Test (jung ab t2, alt ab t3) und Zahlenverbindungstest (jung), im Bereich Arbeitsgedächtnis in der Zahlenspanne rückwärts (jung ab t3) und im Exekutivtest Wortflüssigkeit - Kategorie Buchstaben (jung). Ein hohes n-back-Level korrelierte mit einem hohen Maß an fluider Intelligenz zu t3 (jung: RSPM, alt: LPS3). Die größten Gf-Zugewinne zeigten sich bei schwacher Ausgangsperformanz (alt: RSPM und LPS3; jung: RSPM). Schlussfolgerung: Obwohl der Zusammenhang von fluider Intelligenz und dem Arbeitsgedächtnis durch signifikante Korrelationen bestätigt und gute Trainingseffekte in beiden Altersgruppen erzielt werden konnten, wurden Zugewinne in fluider Intelligenz, Verarbeitungsgeschwindigkeit, Arbeitsgedächtnis und Exekutivfunktionen vor allem bei den jungen Probanden beobachtet. Von einem Training scheinen besonders Probanden mit einem anfänglich geringen Maß an fluider Intelligenz zu profitieren. Die Ergebnisse müssen jedoch vorsichtig interpretiert werden, denn es fehlten eine aktive Kontrollgruppe und Parallel-Versionen einiger Tests. Es bleibt offen, ob die kleine Stichprobe und die konservative Bonferroni-Korrektur ursächlich für die fehlenden Zugewinne in der älteren Probandengruppe gewesen sein könnten. Zukünftige Studien sollten eine größere, bezüglich der Bildung heterogenere Kohorte, eine aktive Kontrollgruppe, Parallelversionen aller Gf-Tests und eine kleinere Testbatterie umfassen, um gezielt nach Effekten auf die fluide Intelligenz zu schauen. Wichtiger Hinweis: Die für die Auswertung dieser Arbeit genutzten Probandendaten überschneiden sich mit bereits veröffentlichten Daten der nachstehenden Publikation: "Heinzel, S., Schulte, S., Onken, J., Duong, Q.-L., Riemer, T. G., Heinz, A., Kathmann, N., & Rapp, M. A. (2014). Working memory training improvements and gains in non-trained cognitive tasks in young and older adults. Neuropsychology, Development, and Cognition. Section B, Aging, Neuropsychology, and Cognition, 21(2), 146–173". Aufgrund der starken Überlappung der Stichproben der vorliegenden und der bereits veröffentlichten Arbeit darf die vorliegende Arbeit nicht als zusätzliche Quelle zitiert oder für Metaanalysen verwendet werden.

Introduction: Fluid intelligence (Gf) allows solving new problems without learning specific strategies in advance. It is essential for everyday life and learning. Although there is a strong hereditary component within Gf, former studies show that Gf is malleable by training working memory (WM) in young and old adults. Gf and WM may partly share cognitive processes and neural structures. WM-training via n-back with young and old participants is new in this study. Methods: 15 young (mean age 26 years) and 16 old (mean age 65 years) adults took place in a four-week single progressive n-back training. Difficulty was adjusted according to individual working memory capacity (n-back) and processing speed (ISI). The impact of training on Gf, WM, processing speed, and executive functions was evaluated via neuropsychological tests at three different times (t1 - t3). Results: Both age groups were able to increase their WM-capacity. The best young participant reached 5-back. The best old participant reached 4-back. Young participants were significantly better in all Gf- and speed-tests. Significant Gf-gains could only be found in the young group in LPS3 (t2, t3); no gains in Raven‘s Standard Progressive Matrices. Furthermore, gains occurred in processing speed (digit symbol: young t2; old t3 and trailmaking A: young), working memory (digit span backward: young t3) and executive functions (verbal fluency letters: young). High n-back-levels correlated with good Gf-performances (young: RSPM t3, old: LPS3 t3). Low baseline Gf-performance resulted in bigger Gf-gains (old: RSPM and LPS3; young: RSPM). Discussion: N-back effectively trained working memory in both groups. Significant correlations between WM and Gf were found. Nevertheless, mainly young participants achieved gains in Gf, speed, WM, and executive functions. Participants with low baseline Gf-performance especially seemed to benefit from training. Interpretation of the results was difficult due to a missing active control group and no parallel version of some tests. It is possible that the small sample size and the conservative Bonferroni correction have erased significant effects in the old training group. Future studies should use a larger, more heterogeneous (or less academic) cohort and focus on Gf. Important notice: This study partly used the same participants as in "Heinzel, S., Schulte, S., Onken, J., Duong, Q.-L., Riemer, T. G., Heinz, A., Kathmann, N., & Rapp, M. A. (2014). Working memory training improvements and gains in non-trained cognitive tasks in young and older adults. Neuropsychology, Development, and Cognition. Section B, Aging, Neuropsychology, and Cognition, 21(2), 146–173". This study must not be quoted or used as additional source in meta-analyses.