Intelligenztraining für Kinder mit AD(H)S ?
(COGMED- Arbeitsgedächtnistraining - Torkel Klingberg)

Die ersten verheißungsvollen Ergebnisse eines adaptiven Arbeitsgedächtnistrainings wurden von Klingberg, Forssberg & Westerberg (2002) vorgelegt. Insgesamt 14 Kinder im Alter zwischen 7 und 15 Jahren, bei denen zuvor ADHS diagnostiziert worden war, wurden in zwei Gruppen aufgeteilt. Die sieben Kinder der Experimentalgruppe trainierten 5-6 Wochen drei adaptive Arbeitsgedächtnisaufgaben und eine Auswahl-Reaktionszeitaufgabe. (1) Visuell-räumliche AG-Aufgabe: In einem 4x4 Rastergitter wurden nacheinander Kreise eingeblendet. Kurz nach Auftauchen des letzten Kreises, mussten die Stellen, an denen die Kreise erschienen waren, in der richtigen Reihenfolge per Mausklick identifiziert werden. (2) Digit Span Backwards (DSB): Auf dem Bildschirm wurde eine Zahlentastatur eingeblendet und einzelne Zahlen vorgelesen. Die VP musste die Zahlen in umgekehrter Reihenfolge markieren. (3) Buchstabenspanne (letter-span): Zuerst wurden einzelne Buchstaben nacheinander vorgelesen. Die VP sollte sich sowohl den Buchstaben als auch die Reihenfolge der Buchstaben merken. Danach wurde eine Reihe von Lämpchen eingeblendet. Durch Aufblinken eines Lämpchens wurde der VP signalisiert, welcher Buchstabe wiedergegeben werden sollte. Wenn z.B. das dritte Lämpchen aufblinkte, sollte der Buchstabe genannt werden, der als drittes zu hören gewesen war. (4) Auswahl-Reaktionszeitaufgabe (choice reaction time task): Auf dem Bildschirm waren zwei graue Kreis zu sehen. Jedem der Kreise war eine Taste zugeordnet. Färbte sich einer der Kreise grün ein, musste die zugeordnete Taste gedrückt werden. Wurde der Kreis rot, durfte die Taste nicht gedrückt werden.

Nach 10-18 Tagen wurden die Aufgaben (1) und (2) durch anspruchsvollere Versionen ersetzt. In dieser zweiten Version wurde der Abruf der Informationen durch einen visuellen Distraktor nach der Darbietung der Kreise bzw. Zahlen erschwert. Bei allen Arbeitsgedächtnisaufgaben wurde in der Experimentalgruppe der Schwierigkeitsgrad durch Erhöhung der Stimuluszahl an die steigenden Fähigkeiten der VPn angepasst. Die Kinder der Kontrollgruppe trainierten zwar die gleichen Aufgaben, allerdings trainierten sie wesentlich kürzer und stets auf gleich bleibendem, niedrigem Niveau.

Im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigten die Kinder, die am Leistungslimit trainiert hatten, im Posttest bessere Transferleistungen in einem Arbeitsgedächtnistest (span board task), in einer Stroop-Aufgabe und beim Lösen einer Intelligenztestaufgabe (Raven’s Coloured Progressive Matrices; RCPM; Raven, 1995). Zudem ließen sich im Vergleich zum Pretest bei ihnen beim Bearbeiten einer 15 minütigen Leistungsaufgabe auch signifikant weniger Kopfbewegungen registrieren. Die mit einer Infrarotkamera gemessenen Kopfbewegungen hatten in einer früheren Studie mit Lehrereinschätzungen der Hyperaktivität von Kindern korreliert (Teicher, Ito, Glod, & Barber, 1996) und nach Medikation deutlich nachgelassen (Teicher et al., 2000).

Aufbauend auf diesen vielversprechenden Ergebnissen führten Klingberg et. al. (2005) eine zweite multi-zentrierte, randomisierte, Placebo-kontrollierte Doppelblind-Studie an einer größeren Stichprobe (53 Kinder mit ADHS-Diagnose) durch. Die trainierten Arbeitsgedächtnisaufgaben sind mit den Aufgaben der ersten Studie vergleichbar und wurden mit dem kommerziell erwerbbaren Computerprogramm RoboMemo® (Cogmed; Cognitive Medical Systems AB, Stockholm, Schweden) durchgeführt. Insgesamt erreichten 20 Kinder der Experimentalgruppe und 24 Kinder der Kontrollgruppe das Compliance-Kriterium (>20 Tage Training). Im Durchschnitt trainierten die Kinder der Experimentalgruppe 25.2 (SD = 2.2) Tage und die Kinder der Kontrollgruppe 26.2 (SD = 2.6) Tage. An jedem Tag trainierten die 7-12 zwölf Jahre alten Kinder ca. 40 Minuten. Der einzige Unterschied zwischen den beiden Versuchsbedingungen bestand in dem adaptiven Charakter des Arbeitsgedächtnistrainings in der Experimentalgruppe. Während die Kinder dieser Gruppe also ständig an der Grenze der eigenen Arbeitsgedächtniskapazität trainierten, fand das Training der Kontrollgruppe auf gleich bleibend niedrigem Schwierigkeitslevel statt.

Kurzes Werbevideo der Firma COGMED, in dem das RoboMemo®-Programm
vorgestellt wird...

Die Ergebnisse scheinen die Befunde aus der ersten Studie weitgehend zu bestätigen. Direkt nach dem Training schnitt die Experimentalgruppe sowohl im Digit Span Test (d = 0.59), in der Stroop-Aufgabe (d = 0.34) als auch in den RCPM (d = 0.45) signifikant besser ab. Eine Reduktion der Kopfbewegungen, welche als Hinweis auf eine Verringerung der Hyperaktivitätssymptomatik hätte dienen können, wurde nicht festgestellt. Allerdings gaben die Eltern der Experimentalgruppe signifikant häufiger an, eine Verbesserung der Symptome durch das Arbeitsgedächtnistraining wahrgenommen zu haben. Die subjektiven Verhaltenseinschätzungen der Lehrer wiesen dagegen keine signifikanten Veränderungen auf. Um die Stabilität der beobachteten Effekte zu untersuchen, wurde drei Monate nach Beendigung des Trainings eine Follow-up-Untersuchung durchgeführt. Obwohl die Werte der Experimentalgruppe für den Digit Span Test (d = 0.57), den Stroop-Test (d = 0.25) und den Raven-Matrizentest (d =0.30) entweder auf dem gleichen Niveau oder etwas höher ausfielen, war im Vergleich zur Kontrollgruppe nur der Digit Span Test signifikant. Klingberg et al. (2005) führen Deckeneffekte für den geschmolzenen Leistungsunterschied zwischen Experimentalgruppe und Kontrollgruppe an. Bereits im Posttest hätten beispielsweise schon acht Kinder (40%) der Experimentalgruppe einen Wert von 34-36 richtigen Antworten erreicht. Demgegenüber stand nur ein Kind (4%) aus der Kontrollgruppe. Da der maximal erreichbare Wert bei 36 richtigen Antworten liegt, sei es für diese Kinder kaum möglich gewesen, sich im Follow-up-Test noch weiter zu verbessern.

Eine der Schwächen beider Studien ist sicherlich die Verwendung nur eines einzigen Aufgabentyps (RCPM) zur Messung der Veränderungen der fluiden Intelligenz (Gf). Da die Definition von Gf aus faktoranalytischen Methoden stammt, welche auf die geteilte Varianz unterschiedlicher Tests zurückgreifen um den Gf Faktor zu bestimmen, sollten auch trainingsbedingte Zugewinne in Gf auf diese Weise erhoben werden. Denn Jensen (1998) kam zwar zu der Schätzung, dass z.B. Ravens Progressive Matrizen (RPM) zu ungefähr .80 mit der generellen Intelligenz korrelieren würden. Falls aber einzig und allein die RPM zur Messung von Gf verwendet werden, bleiben immer noch ca. 36% der Varianz übrig, die auf andere Faktoren zurückzuführen sind. Shipstead, Redick und Engle (2010) vermuten, dass ein Teil dieser Varianz z.B. durch die Antwortgeschwindigkeit oder durch die Kapazität des räumlichen Gedächtnisses erklärt werden könne.

Sowohl die Forschungsgruppe um Torkel Klingberg (Bergman Nutley et al., 2011; Thorrell, Lindqvist, Bergman Nutley, Bohlin & Klingberg, 2009) als auch Joni Holmes und Kollegen (Holmes, Gathercole & Dunning, 2009; Holmes et al., 2010) setzten daher in der Folge breite Testbatterien ein, um Effekte des RoboMemo®- Trainings auf die Intelligenztestleistungen zu untersuchen. In keiner der genannten Studien gelang es, einen signifikanten Effekt des Arbeitsgedächtnistrainings auf die Intelligenztestleistungen nachzuweisen. Allerdings könnte dies zumindest in den Studien von Thorell et al. (2009) und Bergman Nutley et al. 2011 auch auf das wesentlich jüngere Alter der Versuchspersonen (4-5 Jahre) und das verringerte Trainingspensum (15 Minuten anstelle von 25-40 Minuten) zurückzuführen sein. Holmes et al. (2009; 2010) fanden in ihren Studien mit 8- bis 11-jährigen Kindern zwar keine Effekte des Trainings auf die Intelligenz, gemessen mit den Wechsler Abbreviated Scales of Intelligence (WASI; Wechsler, 1999), lieferten aber Hinweise, dass das Training zumindest im nahen Transfer auf Arbeitsgedächtnisaufgaben, gemessen mit dem Automated Working Memory Assessment (AWMA; Alloway, 2007), einer Medikation mit Psychostimulantien wie Methylphenidat, überlegen war. Dieser Effekt war auch noch sechs Monate nach dem Training nachweisbar (Holmes et al., 2010). Aufgrund des intraindividuellen Designs dieser Studie sind jedoch die Ergebnisse nur bedingt interpretierbar, da der Einfluss von Retesteffekten ungeklärt bleibt. In der 2009 veröffentlichten Studie (Holmes et al.) mit 42 Kindern, die wegen ihrer geringen Arbeitsgedächtniskapazität für ein Training ausgewählt worden waren, hatte man diese Quelle der Konfundierung zunächst durch den Einsatz einer aktiven Kontrollgruppe umgangen. Auch in dieser Studie zeigten die Kinder, die adaptiv trainiert hatten, signifikant höhere Werte im AWMA und in einer Transferaufgabe, die das Merken und Befolgen mehrerer aufeinanderfolgender Instruktionen abverlangte. In einer sechs Monate nach dem Training durchgeführten Follow-up-Untersuchung ließen sich für die Experimentalgruppe sogar signifikante Verbesserungen in einem standardisierten Mathematiktest (Wechsler Objective Numbers Dimension; Wond, 1996) feststellen. Durch den Verzicht im Follow-up auch die Kontrollgruppe zu testen, um für Retest-Effekte oder natürliche Reifeprozesse zu kontrollieren, bleiben allerdings auch diese Ergebnisse in ihrer Aussagekraft eingeschränkt.

Insbesondere der misslungene Nachweis eines weiten Transfers, gemessen mit dem WASI (Holmes et al., 2009; Holmes et al., 2010) lässt Raum für Spekulationen hinsichtlich der Wirkungsweise des Trainings. So geben Shipstead et al. (2010) zu bedenken, dass anstelle einer grundlegenden Arbeitsgedächtnisverbesserung, auch die vermehrte Nutzung von Strategien, wie z.B. das Zusammenfassen von Chunks, für die verbesserten Leistungen in den Arbeitsgedächtnistests verantwortlich sein könnten. Schon Chase und Ericsson (1982) berichten von dem Teilnehmer eines Experiments, der sich zu Beginn eines Trainings lediglich 7 Zahlen merken konnte. Nach 264 Trainingsdurchgängen war er jedoch in der Lage bis zu 82 Zahlen fehlerfrei zu behalten. Eine Befragung ergab, dass seine Leistung weniger auf außergewöhnliche Verbesserungen in der Gedächtnisspanne, sondern auf den Einsatz einer Mnemo-Strategie zurückzuführen war. Er hatte sich im Laufe des Trainings angewöhnt, Zahlensequenzen mit Werten aus der Leichtathletik (z.B. Rekorde, Jahre, Alter, etc.) zu assoziieren. Als Chase und Ericsson die Präsentationszeit der Zahlen verdreifachten, um den Einsatz der Mnemo-Strategie zu unterbinden, fiel die Leistung des Studenten auf 8-9 gemerkte Zahlen zurück. Interessanterweise berichten auch Holmes und Kollegen (2010) vom Einsatz unterschiedlicher Strategien ihrer Probanden. In einem Nachinterview hatten sie die Kinder befragt, was ihnen geholfen habe, ihre Leistungen im Laufe des Trainings zu verbessern. Auch wenn keines der Kinder vom Einsatz der Chunking-Methode berichtete, so gaben doch 37 % an, sich durch Schließen der Augen besser konzentriert zu haben oder sich mehr auf die präsentierten Informationen fokussiert zu haben. Wiederum 27 % berichteten vom Einsatz eine Reihe anderer Strategien, wie z.B. aktives Wiederholen (Rehearsal) oder das Verfolgen der Muster auf dem Bildschirm mit den Augen. Somit könnte zumindest ein Teil der Zugewinne im AWMA auf den vermehrten Rückgriff auf unterstützende Strategien zurückzuführen sein.

 Präsentation von Dr. Joni Holmes zu den Effekten des Cogmed-Arbeitsgedächtnistrainings

Kostenloses Demo-Spiel von CogMed zur Verbesserung des Arbeitsgedächtnisses: "Space Pilot"

Literatur: 

Alloway, T. P., Gathercole, S. E., Kirkwood, H., & Elliott, J. (2009). The cognitive and behavioural characteristics of children with low working memory. Child Development, 80,606-621.

Bergman Nutley S, Söderqvist S, Bryde S, Thorell LB, Humphreys K, Klingberg T (2011). Gains in fluid intelligence after non-verbal reasoning training in 4-year-old children - a controlled, randomized study. Developmental Science, 14(3): 591-601.

Engel de Abreu, P. M. J., Conway, A. R. A., & Gathercole, S. E. (2010). Working memory and fluid intelligence in young children. Intelligence. 38(6). 552-561.

Gathercole, S. E., Brown, L., & Pickering, S. J. (2003). Working memory assessments at school entry as longitudinal predictors of National Curriculum attainment levels. Educational and Child Psychology, 20, 109-122.

Holmes, J.,Gathercole , S.E., & Dunning, D.L. (2009). Adaptive training leads to sustained enhancement of poor working memory in children, Developmental Science, DOI

Holmes, J.,Gathercole , S.E., Place, M., Dunning, D.L., Hilton, K.A., & Elliott, J.G. (in press). Working memory deficits can be overcome: Impacts of training and medication on working memory in children with ADHD, Applied Cognitive Psychology.DOI: 10.1002/acp.1589

Takeuchi H, Taki Y, Sassa Y, Hashizume H, Sekiguchi A, et al. (2011) Working Memory Training Using Mental Calculation Impacts Regional Gray Matter of the Frontal and Parietal Regions. PLoS ONE 6(8): e23175. doi:10.1371/journal.pone.0023175

Teicher, M.H., Anderson, C.M., Polcari, A., Glod, C.A., Maas, L.C., & Renshaw, P.F. (2000). Functional deficits in basal ganglia of children with attention deficit/hyperactivity disorder shown with functional magnetic resonance imaging relaxometry. Nature Medicine, 6, 470±473.

Teicher, M.H., Ito, Y., Glod, C.A., & Barber, N.I. (1996). Objective measurement of hyperactivity and attentional problems in ADHD. Journal of American Academy for Child and Adolescent Psychiatry, 35, 334±342.

Thorell L B, Lindqvist S, Bergman S, Bohlin G, Klingberg T (2009). Training and transfer effects of executive functions in preschool children.Developmental Science, 12(1): 106-113.

Klingberg T, Fernell E, Olesen P, Johnson M, Gustafsson P, Dahlström K, Gillberg CG, Forssberg H, Westerberg H (2005). Computerized training of working memory in children with ADHD – a randomized, controlled trial.Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry, 44(2): 177-186.

Shipstead, Z., Redick, T. S., & Engle, R. W. (2010). Does working memory training generalize? Psychologica Belgica, 50, 245-276.

ppt-Präsentation von Dr. Joni Holmes und Darren Dunning: Training des Arbeitsgedächtnisses für Kinder mit AD(H)S und/oder schwachem Arbeitsgedächtnis