Ausgabe 4 2015 / Kognitionspsychologie im Alltag. Teil 2: Lernen und Gedächtnis

Einfach unvergesslich? Was können Gedächtnistrainings leisten?

• von Katrin Göthe

Tausend Sachen, an die man denken will, und dann vergessen, wo man das Auto geparkt hat? Damit sowas nicht passiert, benötigen wir ein leistungsfähiges Arbeitsgedächtnis. Es ist unerlässlich im Alltag. Aber seine Leistungsfähigkeit ist begrenzt und nimmt mit dem Alter ab, wobei das Alter im Falle unseres Arbeitsgedächtnisses schon mit ca. 20-25 Jahren beginnt. Die Frage drängt sich auf: Können wir dieses Gedächtnis trainieren und einem Abfall auch im höheren Alter entgegenwirken? Die Ergebnisse der psychologischen Forschung geben ein eher ernüchterndes Bild und dennoch Grund zur Hoffnung.

Eine neue Trendsportart scheint Gehirnjogging zu sein. Das ist die Idee, unser Gedächtnis wie unsere Muskeln zu trainieren, um insgesamt fitter zu sein. Aber können wir überhaupt unser Gedächtnis in der Art trainieren? Können Menschen mit dem Training einiger weniger Gedächtnisaufgaben dafür sorgen, dass die gesamte Gedächtnisleistung gefördert wird und sie nicht nur in den trainierten Aufgaben besser werden?
Wenn hier von Gedächtnis gesprochen wird, ist das sogenannte Arbeitsgedächtnis gemeint. Das Arbeitsgedächtnis ermöglicht kurzzeitiges Speichern bei gleichzeitiger Verarbeitung anderer Information und blockiert dabei irrelevante Informationen. Es ist also nicht nur ein Speicher wie das Kurzzeitgedächtnis.
Der Unterschied wird durch folgendes Beispiel deutlich: Merken Sie sich die Ziffern 4, 7, 3, 1 und 9 und wiederholen Sie diese aus dem Gedächtnis. Subtrahieren Sie nun aber 4 von der letzten Ziffer und ersetzen Sie mit diesem Ergebnis die letzte Ziffer. Können Sie dann noch alle Ziffern wiedergeben? Solange Sie nur Informationen speichern, wird Ihr Kurzzeitgedächtnis belastet, wenn Sie aber zusätzlich andere Information verarbeiten, dann wird Ihr Arbeitsgedächtnis angesprochen.
Die Forschung hat gezeigt, dass nur die individuelle Leistung im Arbeits-, nicht aber im Kurzzeitgedächtnis mit einer Vielzahl von psychologischen Fähigkeiten und Fertigkeiten in Verbindung steht. Zum Beispiel zeigte sich, dass Menschen mit einer hohen Arbeitsgedächtnisleistung tendenziell ein besseres Sprach- (Just & Carpenter, 1992) und Leseverständnis (Daneman & Merikle, 1996) aufweisen, erfolgreicher in der Schule (Alloway, Gathercole, Willis & Adams, 2004) und sogar intelligenter (Conway, Kane & Engle, 2003) sind.
Ein Training zur Steigerung der Merkleistung im Arbeitsgedächtnis wäre extrem wünschenswert. Da unser Arbeitsgedächtnis eine so große Rolle bei anderen psychologischen Fähigkeiten und Fertigkeiten spielt (Lesen, Intelligenz etc.), müsste solch ein Gedächtnistraining nicht nur die Merkfähigkeit allein, sondern indirekt auch solche Fähigkeiten verbessern, die mit dem Arbeitsgedächtnis in Zusammenhang stehen.
Vermeintliche Gedächtnistrainings gibt es unzählige auf dem Markt. Man kann sie in Strategie- und Prozesstrainings unterteilen. Strategietrainings vermitteln Techniken oder Methoden, die zunächst erlernt werden müssen und dann in einer Situation, in der wir uns etwas merken wollen, ganz bewusst angewendet werden. Prozesstrainings kommen ohne solche Techniken aus. Sie beruhen auf der wiederholten Durchführung einer oder mehrerer Gedächtnisaufgabe(n) mit der Idee, den Prozess dadurch so zu trainieren, dass er ganz von allein in allen relevanten Situationen besser funktioniert.

Strategietrainings

Viele Strategietrainings sind Eselsbrücken und beruhen auf der Bildung von Assoziationen der Gedächtnisinhalte zueinander oder zu bereits gelernten Inhalten. Ein Beispiel wäre, sich die Planetenreihenfolge von der Sonne aus mit dem Satz „Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel.“ einzuprägen. Dabei wird jeder Planet mit dem Anfangsbuchstaben eines Wortes in dem Satz assoziiert (Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun).

Wie effektiv Strategien sein können, zeigen die Leistungen von GedächtniskünstlerInnen, die in der Lage sind, sich eine Fülle von Inhalten in kürzester Zeit zu merken. Bei der Gedächtnisweltmeisterschaft 2010 schaffte es Simon Reinhard, sich die Reihenfolge eines gemischten Kartenstapels mit 52 Blatt in nur 21,90 Sekunden zu merken! Dafür benutzte er eine Mischung aus verschiedenen Strategien.
Eine davon ist die Methode der Orte (siehe Abbildung 1). Dabei erlernt man zunächst eine feste Abfolge von Orten, wie beispielsweise die Landmarken auf dem Weg zur Arbeit oder die RäuAbbildung 1. Beispiel für die Methode der Orte mit sechs Ankerpunkten (zusammengestellt mit Clip Arts von openclipart.org. Alle Clip Arts CC, https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/)me in einem Palast. Die Merkstrategie besteht nun darin, die Orte nacheinander abzugehen und je einen Ort mit einem zu memorierenden Gedächtnisinhalt zu verknüpfen. Dazu denkt man sich eine besonders außergewöhnliche, humorvolle, gut zu visualisierende und bewegte Geschichte aus, die Ort und Gedächtnisinhalt verbindet. Für den Abruf geht man die Orte nacheinander im Geist ab und decodiert die Geschichte. Hat man erst einmal die Abfolge der Orte erlernt, können sie nun als Anker für alles Mögliche zum Beispiel Telefonnummern, Einkaufs- oder To-do-Listen immer wieder benutzt, quasi neu „beschrieben“ werden. Bei den RednerInnen in der Antike soll diese Technik genutzt worden sein, um den Aufbau ihrer Reden auswendig zu lernen.

Dennoch ist der Nutzen solcher Strategietrainings für die generelle Steigerung des Gedächtnisses begrenzt (Turley-Ames & Whitfield, 2003). Bereits 1981 konnten Psychologen feststellen (Chase & Ericsson, 1981), dass Personen nach mehreren hundert Trainingsstunden ihre Merkfähigkeit für Zahlenreihen von anfänglich sieben auf bis zu 80 Zahlen mit Hilfe von verschiedenen Strategien ausweiten konnten. Sie erreichten nach dem Training allerdings nur durchschnittliche Ergebnisse, wenn sie sich Wörter merken sollten. Sie konnten also ihre Merkstrategien nicht für anderes Material nutzbar machen.

Prozessbasierte Trainings

Ein anderer Ansatz zur Steigerung der Leistungsfähigkeit unseres Gehirns sind die prozessbasierten Trainings. Populäre Beispiele dafür sind Anwendungen in Spielekonsolen oder online verfügbare Angebote, die reißerische Namen tragen wie „Superhirn“ oder „Memory refresher“.

Adrian Owen von der Cambridge Universität in Großbritannien und seine KollegInnen haben mithilfe einer Fernsehsendung der BBC das Gehirnjoggingpotenzial solcher Aufgaben getestet (Owen et al., 2010). In der Sendung hatten die ForscherInnen zum Mitmachen aufgerufen. Über 11.000 Freiwillige waren bereit, über sechs Wochen hinweg mindestens dreimal pro Woche für 10 Minuten Aufgaben zu trainieren, die ihnen am Computer vorgegeben wurden. Die Trainingsaufgaben ähnelten denen kommerzieller Angebote, wie zum Beispiel „Dr. Kawashimas Gehirnjogging“ von Nintendo, die auftauchen, wenn man Stichworte wie Gehirnjogging oder Gedächtnistraining in seine Internetsuchmaschine eingibt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Teilnehmenden in den trainierten Aufgaben besser wurden, was als Übungseffekt bezeichnet wird. Hingegen wurde die Effizienz des Trainings anders beurteilt. Um eine umfassende Leistungssteigerung des Gehirns zu überprüfen, wurde vor und nach dem Training die Leistung in sogenannten Benchmark Tests erfasst (siehe Abbildung 3 für den typischen Aufbau einer Trainingsstudie). Die Tests beinhalteten Aufgaben, die zwar neu waren, den trainierten aber sehr ähnelten. Ein Anstieg in den Leistungen der Benchmark Tests von vor zu nach dem Training würde man auf die Wirkung des Trainings zurückführen und als Transfereffekt bezeichnen. Dieser konnte aber in der Studie von Owen und KollegInnen nicht festgestellt werden.
Unterhaltsame Merkaufgaben und Rätselspiele wie Sudoku und Kreuzworträtsel machen sicherlich Spaß. Je häufiger man sie bearbeitet, desto besser wird man. Das hat aber keinen Einfluss darauf, wie oft Sie Ihre Schlüssel oder die Namen der NachbarInnen vergessen.

Abbildung 3. Beispiel für den Aufbau einer Trainingsstudie

Dennoch gibt es Studien zu prozessbasierten Trainings, die einen Transfereffekt der trainierten Aufgabe(n) auf das Gedächtnis und assoziierte geistige Fähigkeiten zeigen. Eine mögliche Erklärung für diese Diskrepanz könnte die Art der Trainingsaufgaben sein, die im Fall der Studie von Owen und KollegInnen wenig mit dem zu tun hatte, was PsychologInnen unter Arbeitsgedächtnis verstehen. Bestenfalls wurde dort in einigen Aufgaben das Speichern von Informationen, also das Kurzzeitgedächtnis trainiert.

Auf die trainierte Gedächtnisaufgabe kommt es an

Der Forscher Florian Schmiedek und seine Kollegen (2010) ließen 204 TeilnehmerInnen verschiedenen Alters zwei- bis dreimal pro Woche für jeweils eine Stunde typische Arbeitsgedächtnisaufgaben (Speichern und Verarbeiten) üben. In einer Trainingsaufgabe sehr ähnlich zu unserem Aufgabenbeispiel vom Anfang wurden die TeilnehmerInnen gebeten, sich Ziffern zu merken. Danach sollten sie Additions- oder Subtraktionsoperationen auf je eine Ziffer anwenden und sich das Ergebnis statt der Ausgangsziffer an der jeweiligen Stelle merken. Am Schluss sollten die so aktualisierten Ziffern in der richtigen Reihenfolge wiedergegeben werden.
Wieder wurden Benchmark Tests vor und nach dem Training eingesetzt, um zu überprüfen, ob es einen Transfer der beobachteten Übungseffekte auf neue Arbeitsgedächtnisaufgaben gab. Bei dieser Aufgabe sahen die Teilnehmenden nacheinander Ziffern auf dem Bildschirm und mussten entscheiden, ob die aktuelle Ziffer der Ziffer entsprach, die drei Schritte zuvor auf dem Bildschirm gezeigt worden war. Für jeden Test, auch für diesen Benchmark Test, gilt, dass man durch Übung beim zweiten Mal besser ist  als beim ersten Mal. Ein Leistungsanstieg in den Benchmark Tests von vor zu nach dem Training könnte somit neben dem Gedächtnistraining auch auf die Übung der Benchmark Tests zurückgeführt werden. Um das auszuschließen, teilten die Forscher eine zufällige Auswahl an TeilnehmerInnen einer passiven Kontrollgruppe zu (siehe Abbildung 3). Diese absolvierten zwar zu Beginn und am Ende der Studie die Benchmark Tests, erfuhren aber zwischendurch kein Training. Ein Zuwachs in den Leistungen der Benchmark Tests bei der Trainingsgruppe, der stärker ist als der Zuwachs der Kontrollgruppe, würde dann für einen Effekt des Trainings sprechen. Und das ist genau, was die Forscher über verschiedene Altersgruppen hinweg fanden. Zusätzlich konnte festgestellt werden, dass andere geistige Funktionen, die mit dem Arbeitsgedächtnis in Verbindung stehen, aber nicht trainiert worden waren, bei jüngeren TeilnehmerInnen der Trainingsgruppe eine stärkere Verbesserung erfuhren als in der Kontrollgruppe. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass mit den richtigen Aufgaben das Arbeitsgedächtnis in verschiedenen Altersgruppen trainiert werden kann und es Hinweise für einen Transfer auf assoziierte geistige Fähigkeiten gibt.

Welcher Aspekt des Arbeitsgedächtnisses muss genau trainiert werden?

Von Bastian und Oberauer (2013) haben in einer Studie systematisch untersucht, welche Arbeitsgedächtnisfunktionen genau trainiert werden müssen, um generelle positive Effekte auf das Arbeitsgedächtnis zu erzielen. Einem Modell von Oberauer zufolge lassen sich die Funktionen, die das Arbeitsgedächtnis bestimmen, in drei Kategorien unterteilen (Oberauer, Süß, Schulze, Wilhelm & Wittmann, 2000): Paralleles Speichern und Verarbeiten (sich etwas zu merken, während man gleichzeitig eine andere Aufgabe durchführt), die verbindende Vervollständigung (Verknüpfen von einzelnen Gedächtnisinhalten oder ihrer Komponenten), und die Überwachungsfunktion (sich selektiv auf Wichtiges zu konzentrieren, während man Unwichtiges ausblendet).
Für jede dieser Funktionen stellten die Wissenschaftler  eine Reihe von Arbeitsgedächtnisaufgaben zusammen und teilten die StudienteilnehmerInnen einer dieser Aufgabengruppen zu. Jede Gruppe trainierte ihre Aufgaben vier Wochen lang. Zusätzlich zu den drei Trainingsgruppen teilten die Forscher  einige Personen einer aktiven Kontrollgruppe zu (siehe Abbildung 3). Die Personen in dieser Kontrollgruppe bearbeiteten, anders als in der Studie von Schmiedek und Kollegen (2010), zwischen den Benchmark Testungen Aufgaben. Sie übten eine visuelle Vergleichsaufgabe, die zwar anspruchsvoll war, jedoch nicht das Gedächtnis trainierte. Die Kontrollgruppe sollte unter anderem entscheiden, ob Gesichter von zwei Personen oder zwei sechsstelligen Ziffern gleich oder unterschiedlich waren. So eine aktive Kontrollgruppe ist aus methodischer Sich besser als eine passive, die in der Zeit, in der die andere Gruppe trainiert, nichts macht. Mit einer aktiven Kontrollgruppe kann man ausschließen, dass vermeintlich irrelevante Aspekte des Trainings einen Einfluss auf die Größe des Trainingseffekts haben. Das könnten zum Beispiel Erwartungseffekte sein, die in der Trainingsgruppe zu einem höheren Leistungszuwachs als in der passiven Kontrollgruppe führen (Clark & Sugrue, 1991). Also allein das Wissen über das Training und meine Erwartung können sich in meiner Leistung positiv bemerkbar machen. Aber auch die soziale Komponente, mehrmals in der Woche Kontakt zur Testleitung und anderen Teilnehmenden zu haben, kann sich vor allem bei älteren Erwachsenen positiv auswirken (Ertel, Glymour & Berkman, 2008). Eine aktive Kontrollgruppe zu wählen und somit so viel wie möglich zwischen den Gruppen gleich zu halten, ist also ein methodisches Plus für die Studie von von Bastian und Oberauer.
In den trainierten Arbeitsgedächtnisfunktionen aller Gruppen, auch der Kontrollgruppe, zeigte sich ein deutlicher Übungseffekt. Jedoch zeigten nur die „Speichern + Verarbeiten" und die
"Überwachungsfunktion"-Gruppen einen stärkeren Vorher-Nachher-Zuwachs als die aktive Kontrollgruppe in Bezug auf nicht trainierte Aufgaben.
Mehr noch zeigte sich für diese  Gruppen ein signifikanter Zuwachs in ihrer Intelligenz. Dabei galt: Je höher der Trainingserfolg, desto höher auch der Zuwachs in der Intelligenz. Dieser Effekt konnte noch, wenn auch deutlich geringer, nach einem halben Jahr ohne weiteres Training nachgewiesen werden.

Trainingsdauer

Die drei vorgestellten Prozesstrainings variieren neben den verwendeten Aufgaben auch stark in der Zeit, die trainiert wurde. So könnte man vermuten, dass die Unterschiede in der Wirksamkeit zwischen Owen et al. (2010) und Schmiedek et al. (2010) sich neben der Art der Aufgabe auch auf die stark variierende Trainingsdauer zurückführen lassen. Allerdings zeigen die Ergebnisse der Studie von von Bastian und Oberauer (2013), in der alle drei Gruppen zwar andere Funktionen des Arbeitsgedächtnisses, aber diese für die gleiche Zeit trainiert haben, dass es für das Gelingen des Trainings auf die trainierten Gedächtnisfunktionen ankommt. Dennoch konnte gezeigt werden, dass beim Training der richtigen Arbeitsfunktion die Wirkungskraft des Trainings mit längerer die Trainingsdauer steigt (Jaeggi, Buschkuehl, & Perrig, 2008). 

Zusammenfassung

Den Unterschied zwischen Strategietrainings und Prozesstrainings kann man folgendermaßen veranschaulichen. Wollen wir von einem Ufer des Flusses ans andere Ufer kommen, können wir schwimmen oder ein Hilfsmittel wie eine Luftmatratze verwenden. Beide Wege führen zum Ziel, wir kommen am anderen Ufer an. Aber durch die Verwendung einer Luftmatratze werden wir nicht generell sportlicher. Übertragen auf Strategietrainings bedeutet das, dass das Erlernen einer Gedächtnisstrategie (Benutzen eines Hilfsmittels ähnlich zur Luftmatratze) sicherlich Spaß machen und einem in der einen oder anderen Situation helfen kann. Wollen Sie aber Ihre generelle Gedächtnisleistung steigern, das heißt zum Beispiel nicht mehr vergessen, wo man das Auto geparkt hat, obwohl man an noch 1.000 andere Sachen zu denken hat, dann helfen Strategietrainings nicht und Sie sollten kein Geld für Angebote ausgeben, die das vermeintlich versprechen.
Aber für die erste Variante, den Fluss selber zu durchschwimmen, gibt es Hinweise, dass wir unsere Kondition so fördern können, dass wir auch für andere sportliche Herausforderungen besser gerüstet sind – und das gilt auch für ältere Menschen. Dennoch wissen die ForscherInnen noch nicht endgültig, welche Merkmale der trainierten Aufgabe wichtig für den Erfolg sind. Das muss geklärt werden, bevor es effektive Angebote zum Gedächtnistraining geben kann. Was Sie als kritischer Konsument bzw. kritische Konsumentin aus den bisherigen Forschungsergebnissen lernen können, ist, bei Angeboten darauf zu achten, dass die zu trainierende Gedächtnisaufgabe nicht nur das reine Speichern von Informationen verlangt, sondern das gleichzeitige Speichern und Verarbeiten. Es sollte Wirksamkeitsstudien zu dem Angebot geben, die zeigen, dass die TeilnehmerInnen nicht nur in der trainierten Gedächtnisaufgabe, sondern auch in anderen ähnlichen Gedächtnisaufgaben besser werden, und zwar besser als eine (möglichst aktive) Kontrollgruppe. 

Referenzen

Alloway, T. P., Gathercole, S. E., Willis, C. & Adams, A.-M. (2004). A structural analysis of working memory and related cognitive skills in young children. Journal of Experimental Child Psychology, 87, 85-106.

Chase, W. G. & Ericsson, K. A. (1981). Skilled memory. In J. R. Anderson (Ed.), Cognitive skills and their acquisition. Hilsdale, NJ: Erlbaum.

Clark, R. E. & Sugrue, B. M. (1991). Research on instructional media. In G. J. Anglin (Ed.), Instructional technology: Past, present, and future. Englewood, CO: Libraries Unlimited.

Conway, A. R. A., Kane, M. J. & Engle, R. W. (2003). Working memory capacity and its relation to general intelligence. Trends in Cognitive Sciences, 7, 547–552.

Daneman, M. & Merikle, P. M. (1996). Working memory and language comprehension: a meta-analysis. Psychonomic Bulletin & Review, 3, 422-433.

Ertel, K. A., Glymour, M. M. & Berkman, L. F. (2008). Effects of social integration on preserving memory function in a nationally representative US elderly population. American Journal of Public Health, 98, 1215-1220.

Jaeggi, S. M., Buschkuehl, M. & Perrig, W. J. (2008). Improving fluid intelligence with training on working memory. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105, 6829-6833.

Just, M. A. & Carpenter, P. A. (1992). A capacity theory of comprehension: Individual differences in working memory. Psychological Review, 99, 122-149.

Oberauer, K., Süß, H.-M., Schulze, R., Wilhelm, O. & Wittmann, W. W. (2000). Working memory capacity – Facets of a cognitive ability construct. Personality and Individual Differences, 29, 1017–1045.

Owen, A., Hampshire, A., Grahn, J., Stenton, R., Dajani, S., Burns, A. S. & Ballard, C. G. (2010). Putting brain training to test. Nature, 465, 775-778.

Schmiedek, F., Lövdén, M. & Lindenberger, U. (2010). Hundred days of cognitive training enhance brad cognitive abilities in adulthood: findings from the COGITO study. Frontiers in Aging Neuroscience, 2, 1-10.

Turley-Ames, K. J. & Whitfield, M. M. (2003). Strategy training and working memory task performance. Journal of Memory and Language, 49, 446-468.

von Bastian, C. C. & Oberauer, K. (2013). Distinct transfer of training different facets of working memory capacity. Journal of Memory and Language, 69, 36-58.