Die Auswirkungen von Koffein auf den Stroop-Test

Inhaltsverzeichnis

Abstract

Tabellenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Symbolverzeichnis

Theoretischer Überblick
Stroop-Effekt
Koffein
Hypothesen

Wirkung von Koffein auf die Aufmerksamkeit - Methode
Probanden
Material
Durchführung
Auswertung
Ergebnisse

Praxisbezug

Diskussion
Weiterführende Fragestellungen und Anwendungen

Literaturverzeichnis

Anhang

Abstract

Die vorliegende Arbeit untersucht, ob nach der Zufuhr von Koffein, die Leistung der Aufmerksamkeit signifikant höher ist. Zu diesem Zweck wird ein Basis Stroop-Test erstellt. Dazu werden 30 Probanden im Alter von 20-37 Jahren ausgewählt und einer der drei folgenden Testgruppen zugeordnet: Die erste „ohne Kaffee“ bekommt kein Getränk verabreicht, die zweite Gruppe „Kaffee mit Koffein“ bekommt eine halbe Stunde vor Testdurchführung 150ml koffeinhaltigen Kaffee mit circa 100mg Koffein verabreicht, sowie die dritte Gruppe „Placebo“. Diese bekommt eine halbe Stunde vor Testdurchführung 150ml koffeinfreien Kaffee zur Einnahme. Getestet wird in zwei Durchgängen: Zuerst in der neutralen Bedingung (XXX-Reihen) und ein zweites Mal in der inkongruenten Bedingung (Farbe-Wort- Interferenz), wobei die Zeit und die Fehlerzahl erfasst wird.

Die Resultate dieser Erhebung weisen in der inkongruenten Bedingung keinen signifikanten Unterschied auf, somit kann kein leistungssteigernder Effekt von Koffein nachgewiesen werden. In der neutralen Bedingung, die hohe Automatisierung beinhaltet hat die Zufuhr von Koffein durchaus einen Effekt, indem die Lesegeschwindigkeit deutlich schneller ist. Die erhobenen Daten legen den Schluss nahe, dass Koffein im alltäglichen Gebrauch zu einer verbesserten Aufmerksamkeitsleistung führt, jedoch bei komplexeren Aufgaben in dieser Dosierung keinen Vorteil verschafft.

Wörter 188

Stichwörter: Koffein, Stroop-Test, Aufmerksamkeit

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Auswertung - Durchlauf 1 - neutrale Bedingung

Tabelle 2: Auswertung - Durchlauf 2 - inkongruente Bedingung

Tabelle 3: Zeit- und Fehlermesswerte, Gruppe: „Ohne Kaffee“

Tabelle 4: Zeit- und Fehlermesswerte, Gruppe: „Kaffee mit Koffein“

Tabelle 5: Zeit- und Fehlermesswerte, Gruppe „Placebo“

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Neutrale Bedingung des Stroop-Test. Version für Testleiter

Abbildung 2: Inkongruente Bedingung des Stroop-Test. Version für Testleiter.

Abbildung 3: ANOVA Berechnung für beide Bedingungen, Zeitwerte

Abbildung 4: ANOVA Berechnung für beide Bedingungen, Fehlerquote

Abbildung 5: Einwilligungsformular

Abbildung 6: Versuchsprobandenstunden

Symbolverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

„Starker Kaffee macht schlau“, diese oder ähnliche Meldungen finden sich immer wieder in Medien oder Presse. Die Substanz Koffein kommt in mehr als 100 Pflanzenarten vor, zählt jedoch in Form von Kaffee zu den weltweit beliebtesten koffeinhaltigen Genussmitteln. Seit Entdeckung des Koffeins, wurden zahlreiche Studien rund um das Thema durchgeführt. Immer wieder werden mögliche positive oder auch negative Eigenschaften diskutiert und erforscht. Bei Einnahme von moderaten Mengen soll Koffein die Fähigkeit verbessern, Aufgaben zu erledigen, die eine andauernde hohe Aufmerksamkeit erfordern. Aufgrund dieser These soll mittels eines klassischen Farbe - Wort-Tests der Effekt von Koffein auf die Aufmerksamkeit untersucht werden.

Theoretischer Überblick.

Stroop-Effekt

Beim Stroop-Effekt ist „[...] ein für die Aufgabe an sich irrelevantes Reizmerkmal mit einer falschen Reaktion verbunden [...]“ (Wendt, 2014, p.323). Dieses Phänomen demonstrierte erstmals der Psychologe J.R.Stroop, (1935).Im Allgemeinen unterscheidet der Stroop-Effekt drei Bedingungen: Die neutrale Bedingung, in der beispielsweise Kreise, Quadrate oder Buchstaben, beispielsweise „XXX“, in unterschiedlichen Farben abgebildet sind. Des Weiteren die kongruente Bedingung, hier wird die Farbe bei gleich Lautendem Farbwort benannt, sowie die inkongruente Bedingung hier muss die Farbe bei anders Lautendem Farbwort benannt werden. Die Probanden sollen lediglich die Druckfarbe des Wortes benennen, beispielsweise könnte die Farbe des Wortes „Rot“ grün sein. In dieser Konfliktbedingung kommt es zu einer verzögerten Wiedergabe, die gleichzeitig als sehr mühsam empfunden wird und eine, im Vergleich zur Kongruenzbedingung, erhöhte Fehlerzahl aufweist. Es ergibt sich demnach eine asymmetrische Interferenz, bei der deutlich wird, wie automatisiert der Leseprozess ist. Die Probanden schaffen es kaum die Aufmerksamkeit nur auf die Benennung der Farbe zu richten und können den Reiz, das Wort zu lesen, nur sehr schlecht unterdrücken.

Üblicherweise äußert sich diese Interferenzwirkung als Verzögerung der Reaktionszeit, mit der die Versuchsperson reagiert. Die Interferenz, die sich zwischen dem automatisierten Prozess und der Verarbeitung anderer Informationen, die sich auf das Wort beziehen, ergibt, nennt man den Stroop-Effekt. (vgl. "Kognitive Neurowissenschaften," 2012; "Kognitive Psychologie," 2013; Wendt, 2014). Bereits hier wird deutlich, dass der Stroop-Test nicht immer eindeutig einsetzbar ist. Er kann sowohl Untersuchungsgegenstand, als auch Untersuchungsmittel sein. Je nachdem, ob das Phänomen an sich Gegenstand der Forschung ist, oder zur Erforschung anderer Thematiken instrumentalisiert wird zur Erforschung anderer Thematiken. Der Stroop- Test wird kontinuierlich weiterentwickelt und wird vielfältig in der Psychologie eingesetzt.

Koffein

Aufgrund seiner anregenden Wirkung auf die körperliche und geistige Leistungsfähigkeit wird Koffein schon seit Jahrhunderten geschätzt und ist einer der beliebtesten psychoaktiven Substanzen weltweit. Geschichten rund um das Thema finden sich bereits in der biblischen Geschichte, Erste Anzeichen für Kaffeeanbau werden auf das 12./13. Jahrhundert geschätzt. Der Ursprung des Kaffees wird in Abessinien vermutet, von dort aus gelangte er schließlich nach Europa. Koffein kommt jedoch nicht nur in Kaffee vor, wie es die erste Assoziation vermuten lässt. Das Alkaloid findet sich auch in Getränken wie Tee, Cola und sogenannten „Energydrinks“, aber auch in Schokolade und Medikamenten. (vgl. Deutscher Kaffeeverband; Martinetz, 1986). Jedoch ist die beliebteste Form der Deutschen von Koffein der Kaffee. Der pro Kopf Verbrauch für Kaffee liegt bei durchschnittlich 145 Litern pro Jahr. (Weiß, C. (2007). Koffein. ERNAHRUNGSUMSCHAU, 54(4), 210.). Laut einer Umfrage durch die IfD Allensbach tranken 49,2% der Deutschen im Jahr 2016 am liebsten koffeinhaltigen Kaffee. Dieser lag in der Erhebung auf Platz Drei der beliebtesten Getränke Deutschlands.

(https://de.statista.com/statistik/daten/studie/170892/umfrage/ranking-der- meistgekauften-konsumierten-getraenke/.). Koffein wirkt in vielfacherweise auf den Körper ein. Das bitter schmeckende farb- und geruchslose Pulver gehört zu der Gruppe der Methylxanthine (1,3,7-Trimethylxanthin) und kommt vor allem in den Beeren, Samen und Blättern der koffeinhaltigen Pflanzen, beispielsweise dem Kaffeestrauch, vor. Dort fungiert die, zur Gruppe der Alkaloide gehörenden Stimulans, als natürliches Insektengift. (vgl. Baltes, 2000). Beim Menschen ist nach etwa 20 - 60 Minuten die maximale Blutkonzentration erreicht, jedoch können Effekte im Gehirn bereits nach fünf Minuten beobachtet werden. Zucker, eine Mahlzeit, aber auch ein niedriger pH-Wert können die Aufnahme des Alkaloids um bis zu mehrere Stunden verzögern. Der Abbau von Koffein liegt in etwa bei einer Halbwertzeit von 3-7 Stunden. In moderaten Mengen von 50-200 mg, - meist in der beliebten Form - einer Tasse Kaffee wirkt Koffein anregend auf das sympathische Nervensystem, da es die Adenosinrezeptoren blockiert. Es regt Herztätigkeit, Stoffwechsel, sowie die Atmung an. Des Weiteren steigen Körpertemperatur und Blutdruck, aber auch die Blutgefäße des Gehirns erweitern sich. Diese verbesserte Durchblutung führt zu vielen positiven Eigenschaften, wie beispielsweise verminderter Müdigkeit, ein angeregter Organismus und eine vorübergehende Stimulierung der Arbeitsleistung in Form von verbesserter Konzentrationsfähigkeit und Leistungsbereitschaft. Bereits 1982 kursierte die Annahme, dass ein moderater Konsum von Koffein keine Schädigungen hervorruft. Stressähnliche Symptome, wie beispielsweise Zittern, Erbrechen, Störungen des Schlafs, Herzklopfen, bzw. Herzbeschwerden treten meist erst ab einer Dosis von 500 mg Koffein auf (vgl. Martinetz, 1986, van Storm Leeuwen, 1920; Weiß, C. (2007). Koffein. ERNAHRUNGSUMSCHAU, 54(4), 210.). "Für eine tödliche Dosis müßte man schon 100 bis 200 Tassen guten starken Kaffee auf einmal zu sich nehmen, und das haben selbst Balzac und Voltaire nicht geschafft, [...].“. (Martinetz, 1986, S.123). Die dauerhafte

Zufuhr von Koffein führt aufgrund einer erhöhten Anzahl von Adenosinrezeptoren, zu einer steigenden Toleranz. Ein sogenannter Gewöhnungseffekt kann bereits nach 2-3 Tagen einsetzen. Da Koffein psychoaktiv wirkt, besitzt er Eigenschaften die auf eine suchterzeugende Wirkung schließen lassen. Demnach kann es bei der Einstellung der Zufuhr von Koffein bereits 12-14 Stunden später zu Entzugserscheinungen kommen. Kopfschmerzen, eine verringerte Leistungsfähigkeit Angst, sowie Schlaflosigkeit sind mögliche Symptome. Im Regelfall klingen diese nach etwa einer Woche ab. (vgl. Martinetz, 1986; Weiß, C. (2007). Koffein. ERNAHRUNGSUMSCHAU, 54(4), 210.). Bereits um 1920 beschäftigte sich Storm van Leeuwen, (1920) mit der Wirkung von Koffein. Die Erkenntnisse, die in seinem Buch „Studien über die Wirkung von Coffein, Kaffee und coffeinfreien Kaffee“ dargestellt werden, dienen bis heute als eine fundierte Forschungsgrundlage. Mittels unterschiedlicher Methoden, wie beispielsweise Fragebögen, Reaktions- /Zeit Tests, oder evozierter Potentiale im Elektroenzephalogramm (EEG), kann die Wirkung von Koffein auf das zentrale Nervensystem untersucht werden.

Hypothesen

Der Effekt von Koffein in einem Stroop-Test ist nicht selten Thema in der neuropsychologischen Forschung. Eine Vielzahl an Forschungsmethoden und sind seit J.R. Stroop (1935) entstanden und weiterentwickelt worden. Im Rahmen dieser Seminararbeit ist eine detaillierte Auflistung aller Methoden nicht möglich. Im Folgenden wird ein grober Überblick der für diese Arbeit relevanten Studien gegeben.

Foreman, et al. (1989) benutzen eine numerische Version des Stroop-Tests, um den Effekt von Koffein zu bewerten. Den Probanden wird eine Dosis von 125mg, 250mg Koffein, oder entkoffeinierten Kaffee verabreicht. Sie finden heraus, dass sich die Reaktion bei den Probanden mit einer Dosis von 250mg Koffein verlangsamt. Bei den Fehlerraten gibt es keine signifikanten Unterschiede. Die Autoren vermuten dennoch, dass Koffein sich schlecht auf die Bewältigung von Aufgaben, bei denen verschiedene Reize interferieren, auswirkt (Foreman et al., 1989).

Edwards et al. (1996) entwickeln eine Reihe von Experimenten, um die Auswirkungen von 125 bis 250 mg Koffein oder Placebo, auf die Leistungen bei einem Stroop-Test zu untersuchen. Sie nutzen beispielsweise eine klassische und eine numerische, aber auch eine EDV-gestützte Version des Stroop-Tests. Sie können jedoch bei diesen Dosierungen keine signifikanten Unterschiede in den Leistungen feststellen, finden jedoch heraus, dass sich Übungseffekte einstellen (Edwards et al., 1996).

Soar et al (2016) setzten neben dem klassischen Stroop-Test einen neuen, nicht- immersiven JEF©-Test (Jansari Assessment of Executive Function) ein, um die Auswirkungen einer normalen Dosis Koffein auf die exekutiven Funktionen zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen eine Verbesserung der Reaktionszeiten, jedoch keine signifikante Beeinflussung der Stroop-Interferenz. Im Vergleich liefert der JEF©-Test genauere Ergebnisse bezüglich der Wirkung von Koffein auf die verschiedenen Prozesse. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass die Auswirkungen von Koffein in einem realeren und ökologisch gültigeren Rahmen erforscht werden muss (Soar et al., 2016).

Pilli et al. (2013) nutzen eine EDV-Version des klassischen Stroop-Tests um die psychotrope Wirkung von einem Schlafmittel (Zolpidem, 5mg.), Koffein (500mg) und einem Placebo zu bewerten. Getestet wird 0,1, 2 oder 3 Stunden nach der Einnahme. Das Ergebnis zeigt, dass Koffein, aber auch das Zolpidem, signifikante Effekte im Vergleich zum Placebo aufweist. Koffein führt zu einer Verbesserung der Reaktionszeiten in allen Zuständen des Stroop-Tests, jedoch in unterschiedlicher Intensität und je nach fortschreitender Halbwertzeit der Substanz (Pilli et al., 2013).

Bereits hier wird deutlich, dass es widersprüchliche Aussagen hinsichtlich der Ergebnisse, Methoden, und Bewertung gibt. Ziel dieser Arbeit ist es weitere Einblicke in die Methodik des Stroop-Tests und die Effekte des Koffeins auf die kognitive Leistung, zu erlangen. Auf Grundlage der bisherigen Erkenntnisse und Annahmen werden folgende Hypothesen aufgestellt:

Ho: Die Leistung in einem Stroop-Test wird durch die Einnahme von Koffein nicht beeinflusst.

Hi: Die Leistung in einem Stroop-Test wird durch die Einnahme von Koffein gesteigert.

Wirkung von Koffein auf die Aufmerksamkeit - Methode

Probanden

Die Stichprobe setzt sich aus 30 Probanden zwischen 19 und 38 Jahren mit einem Durchschnittsalter von 27,17 (SD= 4,35) Jahren zusammen. Die Auswahl erfolgt über eine randomisierte Rekrutierung auf dem Universitätscampus und setzt sich schließlich aus 14 männlichen Studenten mit einem Durchschnittsalter von 26,93 (SD= 4,23) Jahren und 16 weiblichen Studenten mit einem Durchschnittsalter von 27,38 (SD= 4,57) Jahren zusammen. Im Schnitt konsumieren die Probanden 333ml koffeinhaltige Getränke pro Tag. Die Teilnahme der Studie ist freiwillig und wird nicht vergütet. Es werden keine Ausschlusskriterien festgelegt um möglichst alltagsnahe Kriterien widerzuspiegeln. Nach einer kurzen Aufklärung geben die Probanden ihr schriftliches Einverständnis (Abbildung 5) zur Teilnahme an der Studie. Im Folgenden sind mit Proband sowohl männliche, als auch weibliche Teilnehmer der Studie gemeint und dient lediglich der Einfachheit der Schreibweise.

Material

Es wird ein klassischer, Victoria basierter Stroop-Test verwendet. Als Vorlage dient ein bereits veröffentlichtes Testmodell (Ärzte Zeitung, 2016). Abbildung 1 zeigt die neutrale Bedingung des Stroop-Tests in der Version für die Testleiter. Die Probanden bekommen die Abbildung ohne den Anleitungstext. In Abbildung 2 ist die inkongruente Bedingung abgebildet auch hier mit Anleitungstext für die Testleiter, Auch hier bekommen die Probanden im zweiten Durchgang nur die Abbildung ohne den Text ausgehändigt, um mögliche Synergieeffekte zu vermeiden. Die Anleitung zum Stroop Verfahren erfolgt mündlich durch die Testleiter. Die Testdauer ohne Zufuhr von Getränken und Wartezeit beträgt circa 15Minuten.

Durchführung

Um Übungseffekte zu vermeiden, wird darauf verzichtet, den Test vorher ohne die Zufuhr von Koffein und dem Placebo durchzuführen. Die Versuchsteilnehmer werden randomisiert einer von drei Gruppen zugeteilt: Gruppe 1: „Kaffee mit Koffein“. Die Probanden erhalten eine halbe Stunde vor Testbeginn 150ml Kaffee mit, laut Angaben des Herstellers circa 100mg Koffeingehalt. Der Kaffee stammt von der Hausmarke Amaroy des Discounters Aldi und wird immer gleich zubereitet. Gruppe 2: „Placebo“: Die Probanden bekommen eine halbe Stunde vor Testbeginn 150ml koffeinfreien Kaffee, ebenfalls der Hausmarke Amaroy des Discounters Aldi verabreicht. Auch dieser wird immer gleich zubereitet. Gruppe 3: „ohne Kaffee“. Die Probanden bekommen kein Getränk vorab verabreicht und werden direkt in den Testraum geführt. Den Probanden werden keine Informationen dazu gegeben welcher Gruppe sie zugewiesen werden. Die Studie besteht aus zwei Teilen. Im ersten wird die neutrale Version des Tests durchgeführt, im zweiten die inkongruente Version. In allen drei Gruppen erfolgt der Verlauf nach demselben Schema. Um Auswirkungen tageszeitlicher Schwankungen des autonomen Nervensystems zu vermeiden werden die Probanden an zwei Samstagen, dem 6.Mai 2017 und dem 20.Mai 2017 zwischen 12:30 und 15:45Uhr in den Räumlichkeiten der Heinrich­Heine- Universität Düsseldorf getestet. Die Probanden werden zusammen mit drei Testleitern in den Raum geführt und gebeten an einem Tisch Platz zu nehmen. In dem Raum gibt es keine äußeren Einflüsse wie Lärm oder grelles Licht, die die Aufmerksamkeit des Probanden hätten beeinflussen können und war konstant temperiert. Der Abstand zwischen dem Probanden und den Testleitern beträgt etwa zwei Meter. Es erfolgt eine kurze Erklärung des Studienablaufs und die Ausgabe der Einwilligungserklärung. Aufgrund möglicher suggestiver Effekte werden keine näheren Erläuterungen zur Studie gegeben. Die Probanden werden nun gebeten demografische Angaben zu Geschlecht, Alter, dem Durchschnittsverbrauch koffeinhaltiger Getränke pro Tag und Medikamentenkonsum zu machen. Diese Angaben werden mittels eines Fragebogens abgefragt. Der weitere Ablauf erfolgt in zwei Durchgängen. Als erstes erhält der Proband ein Blatt auf dem die neutrale Version des Stroop-Tests dargestellt ist. Die Anweisung dazu lautet: Die Druckfarbe der „XXX“ laut, von oben nach unten und spaltenweise von links nach rechts vorzulesen Es wird nun nochmals darauf hingewiesen, dass Zeit und Fehler erfasst werden. Auf ein Signal hin startet der Durchgang. Während der Proband laut die Druckfarbe vorliest, erfasst ein Testleiter mittels Stoppuhr die Zeit, ein weiterer Testleiter erfasst die Fehleranzahl. Der Unterschied im zweiten Durchgang besteht darin, dass der Proband nun die inkongruente Version des Stroop Tests ausgehändigt bekommt. Der Proband wird nochmals darauf hingewiesen, dass auch in diesem Durchgang die Zeit und die Fehlerzahl erfasst wird, mit der zusätzlichen Anmerkung, dass der Proband nur die Schriftfarbe des Wortes angeben und den Inhalt des Wortes nicht beachten soll. Nach einem Signal liest der Proband erneut laut die Druckfarbe der visuell dargebotenen Worte vor. Im Anschluss wird ihm die Fehlerquote und die erreichte Zeit mitgeteilt.

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