Arbeitsgedächtnis im Kindesalter

 

[engl. working memory in childhood], [EW, KOG, PÄD], das Arbeitsgedächtnis (= A.) ist ein kapazitätsbegrenztes System, das der kurzfristigen Speicherung und Verarbeitung von Informationen dient (Gedächtnis). Im erstmals von Baddeley und Hitch (1974) beschriebenen A.modell werden eine übergeordnete Leitzentrale (zentrale Exekutive), die für die Aufmerksamkeitssteuerung und Koordination von Lernprozessen (Lernen) zuständig ist, sowie zwei modalitätsspezifische Hilfssysteme, die phonologische Schleife und der visuell-räumliche Notizblock, unterschieden. Während die phonologische Schleife für das Speichern und Aktivhalten von phonologischer Information zuständig ist, hat der visuell-räumliche Notizblock die Aufgabe, visuell-statische und räumlich-dynamische Informationen zu verarbeiten. Hinzu kommt in einer späteren Version der episodische Puffer, der für den Austausch von Informationen mit dem Langzeitgedächtnis zuständig ist (Baddeley, 2000). Die Funktionstüchtigkeit der versch. Arbeitsgedächtnissubsysteme als wichtige Determinante und auch als Prädiktor für schulische Leistungen ist mittlerweile gut belegt. Bereits in jungen Kindesjahren kommt es zu einer Ausdifferenzierung erster Funktionen, die mehrgliedrige Struktur hat sich etwa ab dem 5. Lebensjahr vollst. ausgebildet und scheint über die Lebensspanne hinweg weitgehend invariant zu sein. Auch Kinder mit Lernstörungen weisen die gleiche Struktur der Subkomponenten auf.

Innerhalb der phonologischen Schleife werden zwei Teilfunktionen unterschieden: der phonetische Speicher und der subvokale Rehearsalprozess. Akustisch-verbales Material erhält unmittelbaren Zugang zu dem phonetischen Speicher. Visuell dargebotene Information muss dagegen erst in einen phonologischen Code übersetzt werden, bevor sie in den phonetischen Speicher gelangt. Die phonologische Information kann dort für ca. 1,5–2 s festgehalten werden und zerfällt, wenn sie nicht aktiv durch den Prozess des subvokalen Rehearsals, eine Art inneren Nachsprechens, aufgefrischt wird und somit dem phonetischen Speicher weiterhin zur Verfügung steht. Als Maß für die funktionale Gesamtkapazität der phonologischen Schleife gilt die verbale Gedächtnisspanne. Zu deren Bestimmung werden Itemfolgen (meist Ziffern oder Wörter) mit anwachsender Länge auditiv vorgegeben, die unmittelbar in der gleichen Reihenfolge wiedergegeben werden sollen. Die max. Anzahl von Items, die eine Person richtig reproduzieren kann, stellt dabei die indiv. Gedächtnisspanne dar. Die Geschwindigkeit des Rehearsalprozesses kann über die Sprechrate, d. h. die benötigte Zeit zum Artikulieren einer Folge sprachlicher Items geschätzt werden. Die Funktionstüchtigkeit sowie die Größe der phonologischen Speicherkomponente werden über die Leistung im Nachsprechen von Kunstwörtern (bedeutungsfreie Lautgebilde) erfasst.

Auch der visuell-räumliche Notizblock kann in weitere Funktionen spezifiziert werden, wobei zwei separate Komponenten unterschieden werden. Der visual cache stellt dabei eine Speicherkomponente dar, in der visuell-statische Merkmale wie Aussehen, Form und Farbe von Objekten verarbeitet werden. Räumlich-dynamische Informationen wie bspw. Lokationen, Relationen und raumzeitliche Abfolgen werden dagegen im inner scribe bereitgehalten. Ähnlich dem subvokalen Rehearsalprozess des phonologischen A. findet in diesem Subsystem ein räumlicher Rehearsalprozess statt, der für die Auffrischung von Informationen aus dem visual cache verantwortlich ist. Klassische Aufgaben zur Messung der räumlich-dynamischen Funktion sind bspw. die Corsi-Block-Aufgabe (Erinnern von Wegen), während die Matrix-Aufgabe (Erinnern von Mustern auf einer Matrix mit schwarz-weißen Feldern) zur Erfassung der statisch-visuellen Funktion herangezogen wird.

Die weitere Differenzierung des Konzepts der zentralen Exekutive führte in den vergangenen Jahren zu einer Sammlung verschiedenster Funktionen, die auch unter dem Begriff exekutive Funktionen zusammengefasst werden. Hierzu zählen Problemlösen und Handlungsplanung (Erfassung über den Turm von London), kogn. Flexibilität (Erfassung über Strategiewechselaufgaben), Aufrechterhaltung relevanter und Unterdrückung irrelevanter Information (Erfassung über Stroop- und GO-/NOGO-Aufgaben, Stroop-Verfahren, Farbe-Wort-Interferenztest (FWIT)), Koordination von Manipulation und Speicherung von Information (Komplexe Spannenaufgaben, Gedächtnisspannen rückwärts), Koordination multipler Anforderungen (Erfassung über Doppelaufgaben bzw. Multitasking) sowie die Selbstkontrolle und -überwachung (Selbstregulation). Die jüngste Komponente, der episodische Puffer, bez. wiederum ein multimodales Speichersystem mit begrenzter Kapazität, zu deren Aufgaben die Verbindung zum Langzeitgedächtnis und die Verknüpfung von Informationen mit unterschiedlichen Codes zu einer kohärenten Einheit gehören. Mittels des Gedächtnisses für größere Informationseinheiten (Satzgedächtnis, Geschichtenerinnern) können die beschriebenen Funktionen gemessen werden.

Bei Kindern sind ab einem Alter von etwa drei Jahren erste serielle Gedächtnisleistungen messbar. Die Gedächtnisspanne für verbales und visuelles Material steigt kontinuierlich an; beginnend mit zwei Items liegt die Leistung zur Einschulung bei drei bis vier Items und schließlich im Jugendalter (Adoleszenz) bei sieben (plus/minus zwei) Items. Leistungen des visuell-räumlichen Notizblocks entwickeln sich früher als Leistungen der phonologischen Schleife, für Letztere liegt der Entwicklungsschwerpunkt im Grundschulalter. Funktionen der zentralen Exekutive werden auch im Jugendalter noch weiter verbessert.

Mit der AGTB 5-12 (Hasselhorn et al., 2012) liegt inzw. ein Instrument vor, das durch die Erfassung der versch. A.komponenten zur differenzierten Funktionsdiagnostik im Kindesalter eingesetzt werden kann. Auch für die Differenzialdiagnostik von Lernstörungen hat die Diagnostik des A. an Bedeutung gewonnen: Probleme beim Schriftspracherwerb gehen v. a. mit Defiziten in der phonologischen Schleife einher, Schwierigkeiten im Rechnen scheinen mit Defiziten des visuell-räumlichen Gedächtnisses verbunden zu sein, und bei Kindern mit Aufmerksamkeitsdefiziten (Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung) wird v. a. eine geringere Funktionstüchtigkeit der zentral-exekutiven Funktionen beobachtet.

Referenzen und vertiefende Literatur

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