Same, same but different: Cognitive and neural mechanisms underlying basic subprocesses of reading in younger and older adults

Abstract

The complexity of reading may seem astonishing given the ease with which most individuals use it every day up to old age. Especially for older people, reading is not only one of their favorite leisure time activities but it helps them to maintain functional independence thus contributing essentially to life quality. Despite extensive research on the developing and younger reader, very little is known about the impact of age on sublexical, orthographic, phonological and lexico-semantic processing which constitute the central subprocesses of reading. This is even more astonishing, considering that reading relies not only on the integration of these four subprocesses but additionally on successful memory operations (e.g., working and episodic memory) which are known to decline with age. Therefore, the aim of the present dissertational project was to investigate cognitive and neural mechanisms underlying central subprocesses of single word recognition and reading in younger and older adults. For this purpose, I reviewed literature and conducted three empirical studies with different groups of younger and older adults using hierarchical diffusion modeling, functional magnetic resonance imaging (fMRI) and structural equation modeling. The main results indicated: 1) a relative stability of reading processes across the lifespan both at the behavioral as well as the neural level with orthographic and lexico-semantic processing being the most robust subprocesses; 2) despite the maintenance, age-related differences in brain activation specific to all four subprocesses and 3) a reliable contribution of working memory functions to sublexical, orthographic, phonological and lexico-semantic processing in older adults and reliable influences of both working and episodic memory operations on sentence comprehension in younger and older adults. Possible underlying mechanisms accounting for these findings may lie in older adults’ disadvantage in inhibiting and/or activating optimal processing routes, in updating and constructing situation models needed for text comprehension, as well as in age-related decline of cognitive processes supporting reading (e.g., attention, executive functioning).

Wir lesen jeden Tag problemlos Wörter und Texte. Diese Fähigkeit scheint auch im Alter gut erhalten zu bleiben. Dies ist umso erstaunlicher, betrachtet man die Komplexität des Leseprozesses. Gerade ältere Menschen nutzen das Lesen nicht nur als bevorzugten Freizeitvertreib, es hilft ihnen vor allem ihre funktionelle Unabhängigkeit zu bewahren und trägt somit wesentlich zur Sicherung der Lebensqualität bei. Gemessen an der Bedeutung des Lesens für ältere Menschen, wissen wir überraschend wenig über den Einfluss des Alterns auf die vier zentralen Subprozesse des Lesens: sublexikalische, orthographische, phonologische und lexiko-semantische Verarbeitung. Dabei beruht erfolgreiches Lesen auf funktionierenden episodischen und Arbeitsgedächtnisprozessen, die jedoch von kognitivem Altern betroffen sind. Das Hauptziel der vorliegenden Dissertation liegt darin, die den Subprozessen der Einzelworterkennung und des Lesens zugrundeliegenden kognitiven und neuronalen Mechanismen von jüngeren und älteren Erwachsenen zu untersuchen. Nachdem ich zunächst die relevante Literatur in einer Übersichtsarbeit zusammengefasst habe, habe ich drei empirische Studien mit jungen und älteren Teilnehmern durchgeführt. Folgende Methoden- und Analyseverfahren wurden dabei verwendet: Hierarchische Drift-Diffusionsmodellierung, funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) und Strukturgleichungsmodellierung. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen deuten auf eine relativ hohe Stabilität der Subprozesse des Lesens im Alter hin. Dabei scheint vor allem die orthographische und lexiko-semantische Verarbeitung vor Alterungsprozessen bewahrt zu bleiben. Dies konnte sowohl mittels behavioraler als auch neuronaler Daten gezeigt werden. Dennoch lassen sich für alle vier zentralen Subprozesse spezifische altersbedingte Unterschiede in den neuronalen Aktivierungsmustern feststellen. Ein weiteres zentrales Ergebnis zeigte, dass das Arbeitsgedächtnis wesentlich zur sublexikalischen, orthographischen, phonologischen und lexiko-semantischen Verarbeitung beiträgt. Darüber hinaus konnten signifikante Einflüsse des episodischen und des Arbeitsgedächtnisses auf das Lesen von Sätzen in beiden Altersgruppen festgestellt werden. Als mögliche Erklärungsansätze für die Ergebnisse dieser Dissertation werden zum einen altersbedingte Nachteile bei der Inhibierung und/oder Aktivierung optimaler Verarbeitungswege herangezogen. Zum anderen könnten Unterschiede in der Flexibilität bei der Konstruktion und Aktualisierung von Situationsmodellen die Ergebnisse junger und älterer Erwachsener erklären. Letztendlich spiegelt sich vermutlich auch in den Teilprozessen des Lesens der Abbau allgemeiner kognitiver Fähigkeiten (z.B. Aufmerksamkeit und exekutive Funktionen) wider.