Hirnstimulation könnte die Vorteile des kognitiven Trainings steigern.
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Die kognitive Neurowissenschaftlerin Susanne Jaeggi spricht über ihre neuesten Forschungen zu Interventionen zur Verbesserung kognitiver Fähigkeiten und erörtert, ob elektrische Stimulation die Vorteile des kognitiven Trainings verstärken könnte.
Meeri Kim: Ihr Forschungsschwerpunkt liegt auf kognitivem Training mithilfe verschiedener Interventionen – insbesondere auf den Transferwirkungen, die sich als Folge des Trainings ergeben können. Könnten Sie beschreiben, was Transfer aus kognitiver Sicht bedeutet?
Susanne Jaeggi: Der Großteil meiner Forschung zielt darauf ab, gezielte Interventionen zur Verbesserung grundlegender kognitiver Fähigkeiten wie Aufmerksamkeit und Arbeitsgedächtnis zu entwickeln. Langfristig soll jedoch nicht nur die Verbesserung der trainierten Fähigkeiten im Allgemeinen angestrebt werden, sondern auch die Steigerung der Leistungsfähigkeit in anderen, nicht direkt mit dem Training verbundenen Aufgaben. Solche Verbesserungen, die über das Training hinausgehen, bezeichnen wir als „Transfereffekte“.
Die Idee hinter unseren Interventionen ist, dass wir, wenn wir grundlegende Fähigkeiten wie das Arbeitsgedächtnis und die Aufmerksamkeit verbessern können, möglicherweise auch Verbesserungen bei höheren kognitiven Funktionen wie Lesen, Rechnen oder Problemlösen feststellen können, da diese auf diesen grundlegenden Fähigkeiten aufbauen oder von ihnen abhängig sind.
„Wir haben Verbesserungen bei Problemlösungs- und Denkfähigkeiten sowie bei Lese- und Rechenfähigkeiten in verschiedenen Bevölkerungsgruppen festgestellt.“
MK: Könnten Sie ein Beispiel für eine dieser gezielten Interventionen nennen?
SJ: Wir setzen hauptsächlich computergestützte Interventionen ein, beispielsweise spielerische Ansätze, die in letzter Zeit auch auf Tablets genutzt werden. Die Spiele, die wir in meinen Studien verwenden, werden alle in meinem Labor entwickelt – mein Team besteht aus Psychologen, Neurowissenschaftlern und Erziehungswissenschaftlern, aber auch aus Softwareentwicklern und Informatikern.
Unsere Spiele basieren üblicherweise auf etablierten kognitiven Aufgaben zur Beurteilung des Arbeitsgedächtnisses oder der Aufmerksamkeit. Anschließend übersetzen wir diese in ein adaptives Spiel: Je besser man in einer Aufgabe wird, desto schwieriger wird sie, und umgekehrt wird die Aufgabe leichter, wenn man zu viele Fehler macht.
Das Trainingsprogramm, das wir am häufigsten angewendet haben, basiert auf einem sogenannten n-back AufgabeAuf Ihrem Tablet sehen Sie nacheinander verschiedene Objekte. Ihre Aufgabe ist es, auf den Bildschirm zu tippen, sobald das aktuelle Objekt mit dem vorherigen übereinstimmt – das ist die einfachste Stufe, quasi ein „1-zurück“-Level. Wenn Sie gut abschneiden, geht es weiter mit Level zwei. Hier müssen Sie immer dann tippen, wenn das aktuelle Objekt mit dem vorletzten übereinstimmt, und so weiter. Alle drei Sekunden erscheint ein neues Objekt, dessen Inhalt Sie in Ihrem Kurzzeitgedächtnis aktualisieren müssen.
MK: Haben Sie Belege für einen Transfer durch diese Art von Interventionen gefunden?
SJ: Wir haben zahlreiche Studien durchgeführt, die entweder diese n-Back-Spiele oder andere Ansätze verwenden, und beobachten typischerweise deutliche Leistungsverbesserungen in den Spielen, die die Teilnehmer spielen. Sie werden also besser in der jeweiligen Aufgabe, was nicht weiter verwunderlich ist, da sie diese schließlich geübt haben.
Was wir aber typischerweise auch beobachten, sind generalisierende Effekte in einem breiten Spektrum unterschiedlicher Aufgaben, wobei die Details von der jeweiligen Studie, der untersuchten Population und dem jeweiligen Fokus abhängen. Allgemeiner betrachtet haben wir Verbesserungen der Problemlösungs- und Denkfähigkeiten sowie der Lese- und Rechenfähigkeiten in verschiedenen Bevölkerungsgruppen festgestellt, beispielsweise bei jungen Erwachsenen, älteren Erwachsenen und Kindern.
Letztes Jahr haben wir veröffentlicht eine Meta-Analyse Die vorliegende Studie analysiert die bisherigen Forschungsergebnisse zur n-back-Aufgabe bei jungen Erwachsenen. Eine solche Analyse fasst die Arbeiten verschiedener Labore zusammen, und wir konnten 20 Studien mit Daten von etwas über 1,000 Teilnehmenden einbeziehen. Wir beobachteten eine allgemeine Verbesserung sowohl des logischen Denkens als auch des Problemlösens in Abhängigkeit vom Training; ein Befund, der sich nicht ohne Weiteres erklären lässt. Placebo-Effekte.
MK: In den letzten paar Jahren hat sich die Idee von kommerzielle Software Spiele zur kognitiven Leistungssteigerung – umgangssprachlich als „Gehirnspiele“ bekannt – haben in der neurowissenschaftlichen Gemeinschaft für viel Kontroverse gesorgt. Was halten Sie davon, dass Unternehmen ihre Produkte mit dem Versprechen verkaufen, die Spieler intelligenter zu machen?
SJ: Wir müssen bei der Bewertung dieser mitunter übertriebenen Versprechen vorsichtig sein. Unternehmen behaupten beispielsweise: „Wenn Sie dieses Spiel vier Wochen lang spielen, verbessern Sie Ihren IQ um X % oder verringern Ihr Demenzrisiko.“ Solche Werbeaussagen gehen eindeutig über die derzeit verfügbaren Forschungsdaten hinaus.
Gehirntraining ist hinsichtlich der angewandten Methoden und Interventionen vielfältig, auch in der Forschung. Lumosity beispielsweise bietet über 50 verschiedene Online-Trainingsspiele an, und für Endverbraucher ist es schwierig zu beurteilen, welche davon nützlich sind und welche nicht. Es wurden einige Studien mit Programmen wie Lumosity veröffentlicht, deren Ergebnisse jedoch uneinheitlich sind – manche Teilnehmer berichten von positiven Effekten, andere nicht. Dies könnte jedoch daran liegen, dass die Studien unterschiedliche Vorgehensweisen verwendeten, beispielsweise durch die Auswahl anderer Trainingsaufgaben oder die Untersuchung verschiedener Zielgruppen.
„Diejenigen, die die Stimulation erhielten, zeigten im Verlauf von sieben Sitzungen eine deutlich höhere Lernrate.“
MK: Abschließend würde mich Ihre Anwendung der elektrischen Stimulation zur Verbesserung des kognitiven Trainings interessieren. Welche Wirkung hat elektrischer Strom auf das Gehirn, und wie kann er das Lernen fördern?
SJ: Wir wenden bei jungen Erwachsenen die sogenannte transkranielle Gleichstromstimulation an. Dabei wird über Elektroden, die am Kopf angebracht werden, mithilfe einer speziellen 9-Volt-Batterie ein sehr schwacher Strom abgegeben. Wir setzen diese Technik beim Training des Arbeitsgedächtnisses ein und konzentrieren uns dabei gezielt auf den präfrontalen Kortex.
Dieser Strom löst zwar keine Aktionspotenziale im Gehirn aus, senkt aber vermutlich die Aktivierungsschwelle der Neuronen. Dadurch eröffnet er ein kurzes Zeitfenster erhöhter Plastizität, das wir nutzen wollen, wenn wir diese Technik mit einem Lernparadigma kombinieren – die elektrische Stimulation soll es den Lernenden ermöglichen, schneller zu lernen oder Fähigkeiten zu erwerben.
Wir haben soeben veröffentlicht ein Papier Im Journal of Cognitive Neuroscience sehen wir, dass Personen, die die Stimulation erhielten, im Laufe von sieben Sitzungen eine steilere Lernrate aufwiesen als eine Kontrollgruppe. Zudem behielten sie diese Vorteile nach Abschluss des Trainings über einen längeren Zeitraum bei. Dies lässt vermuten, dass die Hirnstimulation ein praktikabler Ansatz sein könnte, um die Vorteile des kognitiven Trainings zu steigern.
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Fußnoten
Susanne M. Jaeggi ist außerordentliche Professorin an der University of California, Irvine und leitet dort das Labor für Arbeitsgedächtnis und PlastizitätSie habilitierte sich in Psychologie an der Universität Bern in der Schweiz, wo sie auch in Kognitiver Psychologie und Neurowissenschaften promovierte. Ihre Forschung konzentriert sich auf höhere kognitive Funktionen. Innerhalb dieses Bereichs untersucht sie, welche Trainingsinterventionen zu Verbesserungen dieser Funktionen führen. Sie erforscht außerdem, für welche Bevölkerungsgruppen und Individuen kognitives Training am effektivsten sein könnte und warum.
