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Abstract:
Der Erhalt der geistigen Leistungsfähigkeit bis ins hohe Alter spielt eine zentrale Rolle für
die Gesellschaft der Zukunft und bildet das Hauptaugenmerk dieser Studie. Obwohl einige
kognitive Funktionen konstant bleiben (z.B. Wortflüssigkeit) bzw. bis ins hohe Alter
kontinuierlich ansteigen (z.B. verbales Wissen), nimmt die Mehrzahl der kognitiven
Funktionen im Laufe des Erwachsenenalters ab. Von dieser Tendenz am stärksten
betroffen sind die Verarbeitungsgeschwindigkeit und das Arbeitsgedächtnis.
Diese Veränderungen werden begleitet von strukturellen Alterungsprozesses der
grauen und weißen Hirnsubstanz. Sowohl eine Volumenminderung der grauen Substanz
als auch eine verminderte Integrität der Faserverbindungen wird mit verringerten
kognitiven Leistungen assoziiert. Studien der funktionellen Bildgebung deuten auf
unterschiedliche Aktivierungsmuster bei jüngeren und älteren Probanden hin.
Ü}beraktivierung, verminderter Inhibierung und Dedifferenzierung führen bei älteren
Probanden zu schlechterer Performanz. Auch eine geringere Effizienz und/ oder Kapazität
der neuronalen Netzwerke wird berichtet. Allerdings treten auch kompensatorische
zusätzliche (De-)Aktivierungen auf, die zum Erhalt oder zur Steigerung der Leistung
beitragen.
Der Alterungsprozess zeichnet sich aber auch durch große interindividuelle
Unterschiede aus. Zur Beschreibung der Ursachen und Wirkmechanismen werden bio-
psycho-soziale Modelle herangezogen, zu denen auch die Theorie der Kognitiven
Reserve gezählt wird. Die Theorien der Reserve sind aus der Beobachtung entstanden,
dass strukturelle Veränderungen des Gehirns, die durch Krankheiten, Verletzungen aber
auch durch normale Alterungsprozesse bedingt sind, nicht bei allen Personen
zwangsläufig zu Einbußen in der Kognition führen müssen. Die Modelle der Kognitiven
Reserve führen aus, dass diese über das Leben hinweg erworben wird und bei Bedarf
aktiviert werden kann. Als Operationalisierungen der Kognitiven Reserve wurden meist die
Stellvertretervariablen hohe Bildung, hohe prämorbide Intelligenz, Herausforderungen im
Beruf und bei Freizeitaktivitäten und gute Einbindung in soziale Netzwerke herangezogen.
Einen Teilbereich der Kognitiven Reserve stellt die Neuronale Reserve dar, welche in der
effizienteren oder flexibleren Nutzung neuronaler Netzwerke besteht.
Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen der
Leistung in einer Arbeitsgedächtnisaufgabe und ihrer funktionellen Aktivierungsmuster und
dem Konstrukt der Kognitiven Reserve bei Berücksichtigung des Alters.
Hierzu wurden 104 ältere gesunde Erwachsene im Alter zwischen 60 und 75
Jahren (M = 68,24 Jahre) und 40 jüngere gesunde Erwachsene im Alter zwischen 18 und
25 Jahren (M = 21,15 Jahre) untersucht. Die Studie beinhaltete eine umfassende
neuropsychologische Testung am ersten Tag, in der Teilbereiche der Aufmerksamkeit, des
Gedächtnisses und der exekutiven Funktionen erfasst wurden. Zudem wurde die
Kognitive Reserve durch eine wiederholte Durchführung des Zahlen-Symbol-Tests und die
Ermittlung der Zugewinne (Testing-the-limits-Verfahren) erhoben. Diese dynamische
Testungsmethode weicht von den vielfach verwendeten Methoden der
Stellvertretervariablen bewusst ab, da das so erhobene Maß der Definition der Kognitiven
Reserve als Leistungspotential besser gerecht wird. Am zweiten Tag folgte die
Durchführung einer Arbeitsgedächtnisaufgabe (n-back-Aufgabe) mit drei (bei den
jüngeren Probanden vier) unterschiedlichen Schwierigkeitsstufen während mit Hilfe von
funktioneller Magnetresonanztherapie die Aktivierungsmuster des Gehirns aufgezeichnet
wurden. Ergänzend wurden strukturelle MRT-Aufnahmen erhoben, welche zur Eruierung
der Integrität der weißen Hirnsubstanz herangezogen wurden.
Wie erwartet nahmen mit höherer Aufgabenschwierigkeit die Genauigkeit in der
Arbeitsgedächtnisaufgabe ab und die Reaktionszeiten zu. Im Vergleich zu jüngeren
Probanden reagierten ältere Probanden signifikant langsamer, wiesen mehr Fehler auf
und wurden stärker von der Aufgabenschwierigkeit beeinflusst. {Ü}berraschend war die
Tatsache, dass die Bearbeitung der Aufgabe bei {Ä}lteren und Jüngeren mit sehr
unterschiedlichen kognitiven Funktionen zusammen hing: Alleine die
Verarbeitungsgeschwindigkeit nahm in beide Gruppen eine zentrale Rolle ein. Mit
steigender Aufgabenschwierigkeit zeigte sich bei beiden Gruppen eine steigende (De-)
Aktivierung in den relevanten Bereichen, jedoch wurde bei älteren Probanden vor allem
eine schwächere Deaktivierung des Ruhenetzwerks um den Precuneus beobachtet.
Zusätzlich wurden Regionen identifiziert, in denen ein Zusammenhang zwischen der
(De-)Aktivierung und dem Leistungsabfall zur Bedingung mit der höchsten
Aufgabenschwierigkeit bestand. Während bei den {Älteren eine geringere frontale
Deaktivierung und höhere Deaktivierung im Precuneus mit einem Leistungserhalt
einherging, bewirkte bei den Jüngeren eine höhere frontale Deaktivierung den
Leistungserhalt. Die Kognitive Reserve wies in beiden Gruppen jeweils nur einen
Zusammenhang mit der Leistung der schwierigsten Aufgabenbedingung auf, was einen
Nachweis der externen Validität der verwendeten Operationalisierung, als
Leistungspotential, welches bei Bedarf herangezogen werden kann, darstellt. Eine höhere
Aktivierung im mittleren und inferioren frontalen Cortex korrelierte positiv mit der
Kognitiven Reserve und war leistungsförderlich. Es zeigte sich eine Mediation des Zusammenhangs zwischen der Aktivierung und der Leistung durch die Kognitive Reserve.
Dies deutet auf die Vermittlerrolle hin, welche durch die Reserve eingenommen wird.
Einen Moderationseffekt der Kognitiven Reserve auf den Zusammenhang der
strukturellen Integrität der weißen Substanz des gesamten Gehirns und der Leistung in
der Arbeitsgedächtnisaufgabe konnte nicht festgestellt werden.
Die Ergebnisse legen zusammengenommen nahe, dass den älteren Probanden
hauptsächlich durch gescheiterte Deaktivierung Leistungseinbußen entstanden, dass sie
aber in der Lage waren, kompensatorisch weitere Regionen zur Bearbeitung der Aufgabe
hinzuzuziehen. Die Kognitive Reserve bildet das Bindeglied zwischen Aktivierung und
Leistung und sollte somit in mögliche Modelle mit aufgenommen werden. Insgesamt
liefern die Ergebnisse dieser Arbeit einen Beitrag zur Grundlagenforschung im Bereich
des kognitiven Alterns und der Kognitiven Reserve. Besonders der Zusammenhang der
Kognitiven Reserve mit den fordernden Bedingungen und die Mediation des
Zusammenhang zwischen Aktivierung und Leistung zeigen, dass die hier gewählte
Operationalisierung ein valides Testinstrument für zukünftige Studien darstellt.
