Mit Gedächtnistraining zum Schulerfolg? Wie Mathematik- und Leseleistung mit dem Arbeitsgedächtnis zusammenhängen und was ein kognitives Training bewirken kann

Kann Arbeitsgedächtnistraining Lese- und Rechenfähigkeiten unterstützen?

Unter dem Label „Kognitives Training“, „Gehirntraining“ oder „Denktraining“ verbirgt sich meist das gezielte Trainieren bestimmter geistiger Prozesse oder Strategien. In den letzten Jahren gab es viele wissenschaftliche Studien, die die Effektivität solcher Trainings untersucht haben. Ihre Ergebnisse zeigen übereinstimmend, dass zum Beispiel das Ausführen von Arbeitsgedächtnisaufgaben die Leistung in diesen Aufgaben häufig recht schnell und stark verbessert. Interessanterweise gibt es aber ebenfalls Hinweise darauf, dass computerbasiertes Arbeitsgedächtnistraining auch darüber hinaus positive Effekte haben kann: Trainiert man die Fähigkeit, für kurze Zeit Informationen im Gedächtnis zu behalten und zu manipulieren, kann sich auch die Leistung in anderen, untrainierten Aufgaben verbessern ( Transfer), zum Beispiel hinsichtlich des logischen Schlussfolgerns, der Aufmerksamkeit oder der Fähigkeit, unangemessene Handlungen zu unterdrücken (Karbach & Schubert, 2013; Titz & Karbach, 2014). Transfereffekte dieser Art haben sich unter anderem auch bei Kindern mit ADHS gezeigt (Klingberg et al., 2005). Allerdings scheint der Transfer stark von der Art und Intensität des Trainings, von der Ausgangsleistung und Motivation der Trainierenden sowie der wissenschaftlichen Untersuchungsmethode abzuhängen. Unter ExpertInnen wird deshalb zur Zeit die Existenz oder zumindest das Ausmaß eines solchen Transfers kritisch gesehen (z. B. Shipstead, Redick & Engle, 2012). Aktuelle Studien zeigen aber, dass sich die Leistung in untrainierten Aufgaben nach dem Training eher dann verbessert, wenn das Training übergeordnete kognitive Prozesse (z. B. die Handlungssteuerung oder Arbeitsgedächtnisprozesse) einbezieht und nicht nur eine für eine bestimmte Aufgabe günstige Lösungsstrategie vermittelt (s. Titz & Karbach, 2014).

Eine große Einschränkung, die die meisten kognitiven Trainingsstudien gemeinsam haben, ist die Tatsache, dass die Untersuchung von Transfereffekten auf die Leistung in experimentellen kognitiven Aufgaben beschränkt ist. Obwohl das Ziel vieler Interventionen letztendlich eine Verbesserung der kognitiven Leistungsfähigkeit im Alltag ist, gibt es kaum Studien, die entsprechende Maße untersucht haben. Eine Ausnahme bildet der Bereich schulischen Lernens in der Kindheit, dem in den letzten Jahren einige Trainingsstudien ihre Aufmerksamkeit gewidmet haben (Titz & Karbach, 2014). Der enge Zusammenhang zwischen Arbeitsgedächtnis und schulischen Fähigkeiten legt nahe, dass möglicherweise bereits kleine Verbesserungen der Arbeitsgedächtniskapazität zu signifikanten Verbesserungen der Lese- und Mathematikleistung führen könnten.

Die Mehrheit der existierenden Studien hat Kinder mit kognitiven Defiziten und Lernstörungen untersucht, da diese Schülerinnen und Schüler besonderen Unterstützungsbedarf in ihrer kognitiven und schulischen Entwicklung haben. Gerade bei diesen Kindern wurde häufig die computerbasierte Trainingsbatterie CogMed eingesetzt, die verschiedene kindgerechte verbale und räumlich-visuelle Gedächtnisaufgaben enthält, in denen die TeilnehmerInnen zum Beispiel die Position von Asteroiden im Weltraum oder bunten Lämpchen an einem Roboter erinnern sollen. Ein wichtiges Merkmal der Trainingsaufgaben ist deren Adaptivität, das heißt die Tatsache, dass die Aufgabenschwierigkeit an die Leistung der Trainierenden angepasst wird: Je besser die Leistung, desto schwieriger wird die Aufgabe. Können Aufgaben nicht mehr gelöst werden, wird die Schwierigkeit abgesenkt. So wird sichergestellt, dass die Kinder durch das Training immer herausgefordert, aber nie überfordert werden. Die Aufgaben werden über 25 Sitzungen hinweg trainiert (je 30-45 Minuten) und sowohl vor als auch nach dem Training absolvieren die TeilnehmerInnen kognitive Testaufgaben und Schulleistungstests. Die Leistung der Trainingsgruppe wird mit mindestens einer Kontrollgruppe verglichen, die entweder kein Training erhalten oder Aufgaben ausgeführt hat, die nicht das Arbeitsgedächtnis beanspruchen. Englische Grundschulkinder (8-11 Jahre) mit Arbeitsgedächtnisdefiziten, die über 20 Sitzungen CogMed Training absolvierten, profitierten zwar hinsichtlich ihrer Arbeitsgedächtnisfähigkeiten, zeigten aber keine Verbesserung in mathematischen und sprachlichen Aufgaben (z. B. Holmes et al., 2009). Im Gegensatz dazu führte das gleiche Training bei 9- bis 12-jährigen schwedischen Kindern mit Aufmerksamkeitsproblemen sowohl zu Verbesserungen beim Lesen als auch beim Rechnen, die auch noch nach sechs Monaten nachweisbar waren (Dahlin, 2011, 2013). Ähnliche Befunde zeigten sich in einer Feldstudie an englischen Kindern mit insgesamt schwacher Schulleistung: Ein von den Lehrpersonen angeleitetes CogMed Training verbesserte die Leistung von SechstklässlerInnen in standardisierten Englisch- und Mathematiktests (Holmes & Gathercole, 2013).

Foto von skynesher via iStock (http://www.istockphoto.com/de/foto/drei-l%C3%A4chelnd-m%C3%A4dchen-mit-laptop-im-klassenzimmer-gm169980483-17076321), bereitgestellt von Julia Karbach, Lizenz: http://www.istockphoto.com/de/legal/license-agreement Obwohl CogMed wohl die am besten wissenschaftlich untersuchte kommerziell erwerbliche Arbeitsgedächtnis-Trainingsbatterie für Kinder ist, gibt es noch viele andere derartige Aufgaben. Ein Beispiel dafür ist das interaktive Programm Jungle Memory, das drei verschiedene Spiele umfasst, die verbale und räumlich-visuelle Arbeitsgedächtnisfähigkeiten trainieren und so gestaltet ist, dass es gezielt Arbeitsgedächtnisprozesse im Schulalltag unterstützen soll. Die adaptiven Spiele sind daher so gestaltet, dass die Kinder zum Beispiel Wortendungen oder die Ergebnisse von Rechenaufgaben erinnern sollen. Eine Studie an zehnjährigen englischen Kindern mit Lernschwierigkeiten zeigte nach 32 Sitzungen Jungle Memory Training zwar eine Verbesserung der verbalen und räumlich visuellen Arbeitsgedächtnisleistung, jedoch keine positiven Effekte hinsichtlich der mathematischen und sprachlichen Leistungen (Alloway, Bibile & Lau, 2013).

Nachdem die Befundlage bei Kindern mit kognitiven Defiziten und Lernstörungen also bislang recht uneinheitlich ist, bleibt die Frage, ob positive Effekte von Arbeitsgedächtnistraining auf Schulerfolg bei Kindern ohne kognitive Defizite und Lernstörungen im deutschsprachigen Raum nachgewiesen werden können oder konnten. Zwei aktuelle Studien an Schülerinnen und Schülern aus der Schweiz und aus Deutschland haben Trainingsaufgaben aus der Aufgabenbatterie Braintwister verwendet, die verschiedene Arbeitsgedächtnisaufgaben für Erwachsene und Kinder enthält. In den adaptiven Trainingsaufgaben, die vor allem das verbale Arbeitsgedächtnis beanspruchten, sollten die Kinder unter anderem die Reihenfolge von Tierbildern erinnern. Nach 10 bzw. 14 Trainingssitzungen zeigen beide Studien übereinstimmend, dass sich die Leistung der Kinder (7-11 Jahre) in standardisierten Lesetests signifikant verbessert hatte (Karbach, Strobach & Schubert, 2014; Lossli, Buschkuehl, Perrig & Jaeggi, 2012). Interessanterweise war dieser Effekt zwar nach adaptivem Training nachzuweisen, nicht aber nach einem Training, dessen Schwierigkeit nicht an die Leistung der ProbandInnen angepasst worden war (Karbach et al., 2014). Dieser Befund unterstreicht noch einmal, wie wichtig es ist, dass ein Training die Trainierenden an die Grenze ihrer kognitiven Leistungsfähigkeit bringt. Das ständige Wiederholen einer Aufgabe der gleichen Schwierigkeit scheint also nur wenig positive Effekte zu haben.

Fazit

Insgesamt hat die kognitive Trainingsforschung in den letzten Jahren gezeigt, dass kognitives Training, zum Beispiel im Bereich des Arbeitsgedächtnisses, ein adäquates Mittel sein kann, um die kognitive Leistungsfähigkeit von Kindern und Jugendlichen zu verbessern. Hinsichtlich der positiven Effekte auf Schulerfolg ist die Befundlage bisher sehr uneinheitlich. Dies ist vermutlich vor allem der Tatsache zuzuschreiben, dass die wenigen existierenden Studien sehr schwer miteinander zu vergleichen sind, weil sich die Trainings in Art und Dauer unterscheiden, aber auch die Zielgruppen bezüglich ihres Alters und ihrer kognitiven Ausgangsleistung kaum zu vergleichen sind.

Derzeit kann man festhalten, dass sowohl für Kinder mit kognitiven Einschränkungen als auch für Kinder ohne kognitive Defizite und Lernstörungen positive Effekte von Arbeitsgedächtnistraining auf Lese- und Rechenfähigkeiten durchaus nachweisbar sind. Der aktuelle Forschungsstand zeigt aber auch deutlich, dass weitere Studien notwendig sind, um zu klären, welche Arten von Training für welche Gruppen von Kindern besonders geeignet sind, um deren schulische Entwicklung zu unterstützen und wie die Trainingsaufgaben an Bedürfnisse bestimmter Gruppen angepasst werden können, um etwaige Trainingserfolge zu maximieren.

Referenzen

Alloway, T., Bibile, V. & Lau, G. (2013). Computerized working memory training: Can it lead to gains in cognitive skills in students? Computers in Human Behavior, 29(3), 632–638. doi:10.1016/j.chb.2012.10.023

Barkley, R. A. (1997). Behavioral inhibition, sustained attention, and executive functions: constructing a unifying theory of ADHD. Psychological Bulletin, 121(1), 65. doi:10.1037/0033-2909.121.1.65

Casey, B. J., Tottenham, N., Liston, C. & Durston, S. (2005). Imaging the developing brain: what have we learned about cognitive development?. Trends in Cognitive Sciences, 9(3), 104-110. doi:10.1016/j.tics.2005.01.011

Dahlin, K. (2013). Working Memory Training and the Effect on Mathematical Achievement in Children with Attention Deficits and Special Needs. Journal of Education and Learning, 2(1), 118–133. doi:10.5539/jel.v2n1p118

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