Funktionelle Neuroanatomie der strategischen Fähigkeiten

Klinische und experimentelle Neuropsychologie
der strategischen Fähigkeiten
Dissertation
zur Erlangung des
Doktorgrades der Philosophie (Dr. phil.)
vorgelegt
der Philosophischen Fakultät der Martin-Luther-Universität
Halle-Wittenberg,
Fachbereich Psychologie
von Frau Simone Goebel
geb. am 16.05.1977 in Kiel
Halle 2007
urn:nbn:de:gbv:3-000012052
[http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn=nbn%3Ade%3Agbv%3A3-000012052]
Erstgutachter: Professor Dr. phil. Bernd Leplow
Zweitgutachter: Professor Dr. med. Hubertus Maximilian Mehdorn
Tag der mündlichen Verteidigung: 04.05.2007
INHALTSÜBERSICHT
1
Einleitung
12
2
Strategische Fähigkeiten
16
3
Exekutive Funktionen
32
4
Anatomie und Funktionalität des Frontalhirns
44
5
Klinische Modelle für defizitäre strategische Fähigkeiten
54
6
Ableitung der Fragestellung
70
7
Experiment 1: Funktionelle Neuroanatomie der strategischen
74
Fähigkeiten: fMRT-Studie
8
Experiment 2: Strategische Fähigkeiten von Patienten mit Morbus
138
Parkinson
9
Experiment 3: Strategische Fähigkeiten von Patienten mit Tumoren
189
innerhalb des präfrontalen Kortex
10
Integration und zusammenfassende Diskussion
232
11
Zusammenfassung
250
12
Literatur
251
13
Anhang
284
INHALTSVERZEICHNIS
1
Einleitung
12
I
THEORETISCHER TEIL
2
Strategische Fähigkeiten
16
2.1
Einleitung
16
2.2
Begriffsdefinition
16
2.3
Strategien im Alltag
17
2.4
Klinische Neuropsychologie der strategischen Fähigkeiten
18
2.5
Allgemeinpsychologische Untersuchung der strategischen Fähigkeiten
22
2.6
Neurowissenschaftliche Untersuchung der strategischen Fähigkeiten
25
2.6.1
Befunde aus klinisch-neuropsychologischen Studien
25
2.6.2
Befunde aus neurophysiologischen und funktionell-bildgebenden
27
Studien
2.7
Zusammenfassung
31
3
Exekutive Funktionen
32
3.1
Einleitung
32
3.2
Das Arbeitsgedächtnis
32
3.2.1
Baddeleys Multikomponenten-Modell
34
3.2.2
Kritik und neuere Gesichtspunkte
39
3.3
Theorie des Supervisory Attentional Systems
40
3.4
Aspekte exekutiver Funktionen
41
3.5
Exekutive Funktionen und strategische Fähigkeiten
42
3.6
Zusammenfassung
43
4
Anatomie und Funktionalität des Frontalhirns
44
4.1
Einleitung
44
4.2
Funktionalität
46
4.2.1
Hierarchische Organisation kognitiver Funktionen innerhalb des PFC
48
4.2.2
Funktionelle Organisation innerhalb des PFC
52
4.3
Zusammenfassung
53
5
Klinische Modelle für defizitäre strategische Fähigkeiten
54
5.1
Einleitung
54
5.2
Patienten mit Morbus Morbus Parkinson
54
5.2.1
Basalganglien
55
5.2.2
Verbindungen zwischen BG und PFC
56
5.2.3
Kognitive und affektive Veränderungen bei Morbus Parkinson
58
5.2.3.1
Affektive Veränderungen
58
5.2.3.2
Kognitive Veränderungen
59
5.2.4
Zusammenfassung
66
5.3
Patienten mit intrakraniellen Tumoren
66
6
Ableitung der Fragestellung
70
II
EXPERIMENTELLER TEIL
7
Experiment 1: Funktionelle Neuroanatomie der strategischen
74
Fähigkeiten: fMRT-Studie
7.1
Einleitung
74
7.2
Einführung in die funktionelle MRT
75
7.2.1
Physikalisch-technische Grundlagen
75
7.2.2
Physiologische Grundlagen: der BOLD-Effekt
76
7.2.3
Experimentelle Designs für die fMRT
77
7.2.4
Datenauswertung
79
7.2.5
Zusammenfassung
80
7.3
Voruntersuchungen zur ersten Studie
81
7.3.1
Voruntersuchung 1: Figurales Material
81
7.3.2
Voruntersuchung 2: Verbales Material
82
7.3.3
Voruntersuchung 3: Anpassung verbales/ figurales Material
84
7.3.4
Voruntersuchung 4: fMRT-Voruntersuchungen
85
7.4
Versuchspersonen
86
7.5
Material und Geräte
87
7.5.1
Formulare und Fragebögen
87
7.5.2
Begleitdiagnostische Testverfahren
88
7.5.3
Experimentelle Paradigmen
89
7.5.3.1
Figurales Material
90
7.5.3.2
Verbales Material
92
7.5.3.3
Aufbau der experimentellen Paradigmen
93
7.5.4
MRT-Gerät und Aufnahme der MRT-Daten
95
7.6
Versuchsdesign
96
7.7
Versuchsablauf
97
7.8
Auswertung der Daten
98
7.8.1
Auswertung der Verhaltensdaten
98
7.8.2
Auswertung der fMRT-Daten
98
7.9
Ergebnisse
105
7.9.1
Ergebnisse der begleitdiagnostischen- und Verhaltensdaten
105
7.9.2
Ergebnisse des figuralen fMRT-Paradigmas
108
7.9.3
Ergebnisse des verbalen fMRT-Paradigmas
117
7.9.4
Vergleich der Aktivierungen für figurales und verbales Material
121
7.10
Diskussion
124
8
Experiment 2: Strategische Fähigkeiten von Patienten mit Morbus
138
Parkinson
8.1
Einleitung
138
8.2
Voruntersuchungen zur zweiten Studie
139
8.2.1
Voruntersuchung 1: Verbale Arbeitsgedächtnisaufgaben
140
8.2.2
Voruntersuchung 2: Figurale Arbeitsgedächtnisaufgaben
140
8.2.3
Voruntersuchung 3: Aufgaben zum Numerosity Judgement
142
8.3
Versuchspersonen
143
8.4
Material und Geräte
145
8.4.1
Formulare und Fragebögen
145
8.4.2
Begleitdiagnostische Testverfahren
146
8.4.3
Experimentelle Paradigmen
148
8.4.3.1
Paradigma 1 zum figuralen Arbeitsgedächtnis
148
8.4.3.2
Paradigma 2 zum Numerosity Judgement
150
8.4.4
Geräte
152
8.5
Versuchsdesign
153
8.6
Versuchsablauf
156
8.7
Auswertung der Daten
158
8.8
Ergebnisse
159
8.8.1
Parallelisierung der Stichproben
159
8.8.2
Ergebnisse der begleitdiagnostischen Testverfahren
160
8.8.3
Ergebnisse des Paradigmas zum figuralen Arbeitsgedächtnis
163
8.8.4
Ergebnisse des Paradigmas zum Numerosity Judgement
169
8.9
Diskussion
176
9
Experiment 3: Strategische Fähigkeiten von Patienten mit Tumoren
189
innerhalb des präfrontalen Kortex
9.1
Einleitung
189
9.2
Versuchspersonen
190
9.3
Material und Geräte
194
9.4
Versuchsdesign
195
9.5
Versuchsablauf
196
9.6
Auswertung der Daten
196
9.7
Ergebnisse
198
9.7.1
Parallelisierung der Stichproben
198
9.7.2
Ergebnisse der begleitdiagnostischen Testverfahren
199
9.7.3
Ergebnisse des Paradigmas zum figuralen Arbeitsgedächtnis
202
9.7.4
Ergebnisse des Paradigmas zum Numerosity Judgement
210
9.7.5
Ergänzende Datenauswertungen
218
9.8
Diskussion
219
10
Integration und zusammenfassende Diskussion
232
11
Zusammenfassung
250
12
Literatur
251
13
Anhang
284
DANKSAGUNG
Viele Menschen haben zu dieser Arbeit beigetragen; einigen möchte ich ganz besonders
herzlich danken:
Ausdrücklicher Dank gebührt meinen beiden Doktorvätern, Professor Dr. Leplow und
Professor Dr. Mehdorn.
Herr Professor Mehdorn, vielen Dank für Ihre freundliche und interessierte
Unterstützung, Motivation und Begleitung dieser Arbeit in jeder Form sowie für die
Möglichkeit, mich in die funktionelle Bildgebung einzuarbeiten und ein Thema zu
wählen, das mir wirklich Spaß macht. Ich bin stolz darauf, für Sie zu arbeiten.
Herr Professor Leplow, herzlichen Dank für unzählige Anregungen und Hilfestellungen
von der ersten bis zur letzten Stunde dieser Arbeit. Vielen Dank für Ihre hilfsbereite
und konstruktive Unterstützung.
Ganz besonders möchte ich mich bei meinen zahlreichen Testpersonen bedanken.
Selbstverständlich wäre ohne sie diese Arbeit niemals zustande gekommen.
Viel gelernt habe ich von Dr. Christian D. Wiesner, der diese Arbeit durch inhaltlichtheoretische sowie im Rahmen der fMRT-Studie auch ganz praktische Beiträge
gewohnter Qualität bereichert hat.
Herrn Stefan Wolff mit ph danke ich für seine Hilfe bei der Akquisition und
Auswertung der fMRT-Daten und die freundliche, geduldige und beständige kollegiale
Hilfsbereitschaft.
Bei Herrn Professor Hartwig Siebner und bei Til Ole Bergmann bedanke ich mich
herzlich für die fachliche Unterstützung der fMRT-Studie.
Großer Dank gilt auch meiner Arbeitsgruppe für ihre Hilfe. Besonders Steffani Saß,
Sarah Schubert, Nele Schmidt, Katharina Broziat und Regina Fischer haben auf
unterschiedliche Weise zu dieser Arbeit beigetragen.
Meinen alten Supervisionshasen Dr. Uschi Dannenberg, Marion Gase-Bastians und
Dr. Doris Höll danke ich für Motivationshilfen und Erinnerung an die Freude, die mir
mein Beruf bereitet.
Meine Freunde haben zwar nicht klag-, aber doch widerstandslos unzählige Vor- und
sonstige Untersuchungen über sich ergehen lassen oder auf andere Weisen Beistand
geleistet. Besonderes danke ich Kirsten Brüchner, Verena Frohnes, Steffani Saß
sowie Prue, Piper und Phoebe Halliwell für emotionale Unterstützung. Dr. Nikolaus
Jasper Ruge gilt besonderer Dank für besondere Freundschaft in den besten wie
schwersten Zeiten.
Meiner Familie und meinem Liebsten Lothar bin ich für mehr Hilfestellung und
Unterstützung, nicht zuletzt Computerretten und Korrekturlesen, dankbar als hier
Platz hat. Vor allem aber danke ich Euch dafür, dass ihr mein Leben außerhalb der
Arbeit so lebenswert macht.