Das Arbeitsgedächtnis (AG) ist eine der kognitiven Funktionen, die mit dem Alter am meisten abnimmt und deshalb schon lange ein wichtiger Gegenstand kognitiver Trainings für ältere Erwachsene ist. Um die AG-Trainings noch effektiver zu gestalten, wurden sie in neueren Studien durch eine transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) unterstützt.
In dieser Arbeit soll untersucht werden, ob die Leistungsverbesserung durch ein AG-Training mittels einer parallel durchgeführten tDCS verstärkt werden kann. Es soll zusätzlich untersucht werden, ob sich die positiven Trainings-Effekte auch in einer veränderten neuronalen Aktivität des Präfrontalcortexes (PFC) nach dem Training zeigen und ob diese Effekte durch die neuronale Ausgangsaktivität (high vs. low activation) vor dem Training moduliert werden.
39 ProbandInnen im Alter von 60 bis 70 Jahren absolvierten sechs Sitzungen mit einem jeweils 30 minütigen adaptiven AG-Training und erhielten parallel eine anodale verum- bzw. sham-tDCS (2mA) über dem linken dorsolateralen Präfrontalcortex. Zu Beginn und am Ende des Trainings wurde die neuronale Aktivität des PFC mittels funktioneller Nahinfrarot-Spektroskopie (fNIRS) während einer n-back AG-Aufgabe gemessen.
Die Auswertung der Verhaltens- und fNIRS-Daten der n-back Aufgabe zeigte, dass das Training unabhängig von der tDCS zu einer signifikanten Leistungsverbesserung des AG führte, die sich nicht in einer Veränderung der mittleren neuronalen Aktivität des PFC wiederspiegelte. Die neuronale Ausgangsaktivität modulierte die Leistungsverbesserung nur in der 2-back Bedingung, wobei die Gruppe high activation im Gegensatz zur Gruppe low activation bei T3 eine signifikant höhere Genauigkeit mit signifikant geringeren Fehlerzahlen aufwies. Zusätzlich zeigte sich eine überraschende Tendenz dazu, dass die Untergruppe mit einer verum-tDCS und einer niedrigen Ausgangsaktivität als einzige Gruppe nicht vom Training profitierte.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Fragestellung und Hypothesen
3. Methoden
3.1. Studiendesign
3.2. Studienpopulation
3.3. Studienablauf und Messverfahren
3.4. tDCS
3.5. fNIRS
3.6. Daten und statistische Analyse
4. Ergebnisse
4.1. Verhaltensdaten
4.2. fNIRS Daten
5. Diskussion
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht, ob ein zweiwöchiges Arbeitsgedächtnistraining bei gesunden älteren Erwachsenen durch eine parallele transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) effektiver gestaltet werden kann und wie sich die neuronale Aktivität im Präfrontalcortex dabei verändert.
- Effekte der tDCS auf die Arbeitsgedächtnisleistung bei Senioren
- Messung der neuronalen Korrelate mittels fNIRS während einer n-back Aufgabe
- Einfluss der neuronalen Ausgangsaktivität (high vs. low activation) auf den Trainingserfolg
- Evaluation von nicht-pharmakologischen Therapieansätzen bei beginnenden kognitiven Einschränkungen
Auszug aus dem Buch
3.4. tDCS
Parallel zu den AG-Trainingsaufgaben (T2) erhielten die Probanden eine anodale verum- bzw. sham-tDCS über dem linken DLPFC. Für die Stimulation wurde der DC-Stimulator Plus (NeuroConn GmbH, Ilmenau, Germany) genutzt.
Es wurden zwei aus Leitgummi bestehende Elektroden (5 cm x 7 cm; 35 cm²) bestrichen mit der Ten20 Leitpaste (Waever and Company, Aurora CO, USA) verwendet. Um die neuronalen Korrelate des AG zu stimulieren, die sich vor allem in den Brodmann-Arealen 9 und 46 befinden (Karakas et al., 2013), wurde die genaue Platzierung der Anode dementsprechend mithilfe der Neurotargeting Software von Soterix medical bestimmt. Nach dem internationalen 10-20 Elektroenzephalografie (EEG) System entsprach die so ermittelte Position der Anode der Elektrodenposition F7 über dem linken DLPFC. Die Kathode (Referenzelektrode) befand sich über dem rechten supraorbitalen Cortex (Elektrodenposition Fp2). In Abbildung 4 sind die Positionen der Punkte F7 und Fp2, auf denen die Elektroden jeweils mittig positioniert und mit einem Gummiband fixiert waren, rot markiert.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung erläutert die altersbedingte Verschlechterung des Arbeitsgedächtnisses und führt in die theoretischen Grundlagen des n-back Trainings sowie die Anwendung der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS) und fNIRS ein.
2. Fragestellung und Hypothesen: In diesem Kapitel werden die Forschungsfragen formuliert, ob tDCS die Trainingserfolge verstärkt und ob die neuronale Ausgangsaktivität den Leistungszuwachs moduliert.
3. Methoden: Hier werden das Studiendesign, die Charakteristika der Studienpopulation sowie der Ablauf der Messverfahren, inklusive tDCS-Protokoll und fNIRS-Konfiguration, detailliert beschrieben.
4. Ergebnisse: Dieses Kapitel präsentiert die Auswertung der Verhaltens- und fNIRS-Daten der n-back Aufgabe und analysiert die Unterschiede zwischen Experimental- und Kontrollgruppen sowie den Ausgangsaktivitäts-Clustern.
5. Diskussion: Die Arbeit schließt mit einer kritischen Reflexion der Ergebnisse, der Interpretation der nicht bestätigten tDCS-Effekte und einer Diskussion möglicher methodischer Optimierungen ab.
Schlüsselwörter
Arbeitsgedächtnis, Senioren, tDCS, fNIRS, n-back Aufgabe, Präfrontalcortex, Neuroplastizität, kognitives Training, neuronale Ausgangsaktivität, kognitive Leistungsverbesserung, MCI, kognitive Rehabilitation, VLPFC, DLPFC, Hirnstimulation
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der vorliegenden Forschungsarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, ob die Kombination aus einem adaptiven Arbeitsgedächtnistraining und einer parallelen anodalen tDCS bei Senioren zu einer stärkeren Leistungssteigerung führt als das Training allein.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Schwerpunkte liegen auf der kognitiven Gerontopsychologie, nicht-invasiven Hirnstimulationsverfahren und der Messung neuronaler Aktivitätsveränderungen mittels fNIRS.
Was ist die primäre Forschungsfrage der Studie?
Es wird untersucht, wie sich ein mit tDCS kombiniertes zweiwöchiges Training auf die Arbeitsgedächtnisleistung und die zugehörige neuronale Aktivität auswirkt, insbesondere in Abhängigkeit von der neuronalen Ausgangsaktivität der Teilnehmer.
Welche wissenschaftliche Methode wird primär verwendet?
Es handelt sich um eine prospektive Längsschnittstudie (CATS-Studie), bei der ein gemischtes Studiendesign (intra- und interindividuell) eingesetzt wird, um Verhaltensdaten und fNIRS-basierte Hirnaktivitätsdaten zu erheben.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine detaillierte Methodenbeschreibung der Testungen und des Trainings sowie eine umfassende statistische Auswertung der gewonnenen Verhaltens- und fNIRS-Ergebnisse.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Die zentralen Charakteristika sind das Arbeitsgedächtnistraining (n-back), transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS), funktionelle Nahinfrarot-Spektroskopie (fNIRS) und die Rolle der neuronalen Aktivität bei Senioren.
Was ist das Ergebnis der Untersuchung bezüglich der tDCS-Wirksamkeit?
Die Hypothese, dass die positiven Trainingseffekte durch eine verum-tDCS verstärkt werden, konnte anhand der erhobenen Daten nicht bestätigt werden.
Welche Rolle spielt die "neuronale Ausgangsaktivität" für die Ergebnisse?
Die neuronale Ausgangsaktivität vor dem Training erwies sich als modulierender Faktor: Personen mit einer höheren Ausgangsaktivität profitierten insbesondere in der anspruchsvollen 2-back-Bedingung stärker vom Training.
- Arbeit zitieren
- Jasmin Lang (Autor:in), 2017, Effekte von einem mit tDCS kombinierten Arbeitsgedächtnistraining auf die neuronalen Korrelate des Arbeitsgedächtnisses bei Senioren, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/354283
