Wirksamkeit, Übertragung und neurofunktionale Grundlagen eines Gedächtnistrainings, das auf episodischen Abruf bei älteren Erwachsenen abzielt. (SPECTRA)

Das Altern führt zu kognitiven Veränderungen, die sich auf das Gedächtnis auswirken, insbesondere auf das episodische Abrufen, bei dem es darum geht, sich an ein Ereignis in einem bestimmten räumlich-zeitlichen Kontext zu erinnern. Diese Beeinträchtigungen beeinträchtigen die Lebensqualität älterer Menschen. In jüngster Zeit hat kognitives Training in der wissenschaftlichen Gemeinschaft großes Interesse geweckt, da es die Kognition bei älteren Erwachsenen verbessert und strukturelle und funktionelle Veränderungen hervorruft (z. B. Belleville et al., 2023; Belleville & Bherer, 2012). Sie gelten als eine Form der „späten Bildung“, die wahrscheinlich einen Neuroprotektionseffekt bietet. Ein besseres Verständnis der trainingsbedingten Gehirnveränderungen ist daher von wesentlicher Bedeutung für ein besseres Verständnis des neuroplastischen Potenzials des alternden Gehirns. Es wird unterschieden zwischen einem Training, das darauf abzielt, Strategien zu vermitteln, und einem Training, das darauf abzielt, eine Aufgabe wiederholt zu üben, die einen Schlüsselprozess beinhaltet, um sie zu erleichtern (von Bastian et al., 2022). Bei Letzteren wird anerkannt, dass sie ein größeres Potenzial haben, ihre Vorteile auf ungeübte Fähigkeiten zu übertragen. Nach dem INTERACTIVE-Modell (Belleville et al., 2014) würden sie aufgrund einer effizienteren Verarbeitung innerhalb spezialisierter Regionen zu einer Verringerung der Aktivierung in den an der Aufgabe beteiligten Gehirnregionen führen. Dennoch gibt es nur sehr wenige Trainingsprogramme, die auf das episodische Abrufen abzielen. Die Entwicklung solcher Trainings würde daher zu unserem Verständnis der durch Training verursachten Gehirnveränderungen beitragen. Ein Schlüsselprozess beim episodischen Abrufen, auf den ein solches Training abzielen könnte, ist der Szenenaufbau (Hassabis et al., 2007). Dies entspricht der Fähigkeit, den Zusammenhang einer komplexen Szene gedanklich zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Es würde den vorderen Hippocampus (Zeidman et al., 2015), insbesondere seinen medialen Teil (Zeidman & Maguire, 2016), und ein „Kern“-Netzwerk betreffen, das die medialen Temporallappen, den parahippocampalen Kortex und hintere parietale Regionen wie die Retrosplenialregion umfasst Kortex und Precuneus. Studien deuten darauf hin, dass dieser Prozess gezielt und erleichtert werden kann, wenn Teilnehmer über eine episodische Spezifitätsinduktion (ESI; Madore, Gaesser & Schacter, 2014) zu ihrer Erinnerung an ein Video befragt werden – eine Manipulation, die auf einer etablierten Befragungstechnik der Polizei basiert, die als „Episodische Spezifitätsinduktion“ bezeichnet wird das kognitive Interview (CI; Fisher & Geiselman, 1992). Diese Technik fördert die mentale Vorstellungskraft, strukturiert die Erinnerung und betont die räumlichen Beziehungen zwischen Einheiten in einer Szene. Auf der Verhaltensebene wurde sowohl bei jungen als auch bei alten Erwachsenen gezeigt, dass der Empfang eines einzelnen ESI unmittelbar vor der Ausführung einer interessanten Aufgabe, die den Aufbau einer Szene beinhaltet, die Leistung bei dieser Aufgabe vorübergehend verbessert (Schacter & Madore, 2016). Auf Gehirnebene wurde gezeigt, dass der ESI bei jungen Erwachsenen die Aktivierung von Gehirnregionen erhöht, die an der Szenenkonstruktion während der interessierenden Aufgabe beteiligt sind (Madore et al., 2016), insbesondere während der Konstruktionsphase. Diese Phase entspricht dem Abruf der Ereignisdarstellung und geht der Ausarbeitungsphase voraus, die mit dem Abruf zusätzlicher Details verbunden ist (siehe Konstruktions-Ausarbeitungs-Paradigma, Addis et al., 2007; Daselaar et al., 2008). Diese beiden Phasen weisen gemeinsame und unterschiedliche neuronale Korrelate auf (Daviddi et al., 2023). Die Konstruktionsphase ist mit einer stärkeren Konnektivität des linken vorderen Hippocampus mit dem rechten vorderen Hippocampus und den linken frontotemporalen Regionen verbunden, während die Ausarbeitungsphase mit einer stärkeren Konnektivität des linken vorderen Hippocampus mit dem bilateralen hinteren Hippocampus und den visuellen Wahrnehmungsregionen verbunden ist (Daviddi et al ., 2023; McCormick et al., 2015). Der ESI wurde jedoch nie im Rahmen eines Trainingsprogramms angepasst, um seine Auswirkungen auf das Gehirn älterer Menschen zu untersuchen. In einer Proof-of-Concept-Studie haben wir an 16 gesunden älteren Erwachsenen ein ESI-basiertes Trainingsprogramm getestet, das wir gemeinsam mit potenziellen zukünftigen Endbenutzern erstellt haben. Wir beobachteten eine Übertragung auf Aufgaben des freien Erinnerns und Erkennens, aber auch auf Aufgaben des Problemlösens (Platt & Spivack, 1975) und des divergenten kreativen Denkens (Guilford, 1967), bei denen es sich nicht um reine Gedächtnisaufgaben handelt, sondern die die Konstruktion von Szenen beinhalten würden. In der vorliegenden Studie wollen wir das ESI-basierte Training mit einem aktiven Kontrolltraining vergleichen und die beteiligten neuronalen Substrate untersuchen.

Für diese Studie werden 60 gesunde ältere Erwachsene (60-85 Jahre) rekrutiert. Alle Teilnehmer werden aus der Gemeinde rekrutiert und leben im Raum Montreal. Ein Telefoninterview gibt erste Hinweise zur Auswahl. Berechtigte Personen werden zu einer kurzen neuropsychologischen Beurteilung ins Labor eingeladen, um ihren klinischen Status und ihre kognitiven Funktionen zu beurteilen, sowie zu einer Verhaltensbeurteilung (PRE). Bei den Verhaltensaufgaben werden drei Aufgaben aus der Proof-of-Concept-Studie verwendet: freies Erinnern und Erkennen (als Ergebnisse für den nächsten und nahen Transfer) und Problemlösung (als Ergebnisse für den entfernten Transfer). Diese Aufgaben werden zweimal abgeschlossen, einmal im ESI-Zustand direkt nach Erhalt eines ESI; einmal im NoESI-Zustand direkt nach Erhalt eines allgemeinen Gedankeninterviews (siehe Madore et al., 2014). Die Sitzung zur Verhaltensbeurteilung dauert 2 Stunden. Auf die Verhaltensbeurteilung vor dem Training folgt durchschnittlich zwei Tage später eine funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT). Zur fMRT-Aufgabe: Außerhalb des Scans kodieren die Teilnehmer zunächst kurze Videos von Szenen aus dem Alltag mit ihren Titeln. Anschließend wird im Scan jeder Titel vorgestellt und die Teilnehmer beantworten Fragen zu den räumlichen Beziehungen zwischen Objekten, die in dem mit dem Titel verknüpften Video vorhanden waren. Die fMRT-Sitzungen dauern 1 Stunde (einschließlich 30 Minuten im Scanner). Die Teilnehmer werden nach dem Zufallsprinzip einer von zwei Trainingsgruppen zugeordnet (ESI vs. Aktive Kontrolle). Das ESI-basierte Training besteht darin, kurze Videoclips mithilfe des ESI abzurufen, zunächst beaufsichtigt, dann unbeaufsichtigt (selbst durchgeführt). Das aktive Kontrolltraining besteht darin, Assoziationen zwischen Bildern und Wörtern abzurufen (adaptiert von Bellander et al., 2017). Die Teilnehmer werden in kleinen Gruppen zu je 4 Personen geschult, also insgesamt 15 Gruppen. Im Durchschnitt werden Ergebnismessungen eine Woche vor der ersten Trainingseinheit (PRE) und am Tag nach der letzten Trainingseinheit (POST) durchgeführt. Bei der Bewertung vor und nach dem Training sowie bei den ESI- und NoESI-Bedingungen werden unterschiedliche Versionen der Aufgaben verwendet.

Die Auswirkung des Trainings auf Verhaltensmaßnahmen wird bewertet. Für die drei Aufgaben (freies Erinnern, Erkennen und Problemlösen) sollte im ESI-Zustand eine höhere Leistung vor dem Training als im NoESI-Zustand beobachtet werden, und eine Verbesserung vor dem Training bis nach dem Training sollte insbesondere erst nach dem ESI-Training beobachtet werden im NoESI-Zustand. Die Wirkung des Trainings auf die Gehirnaktivierung sowie die statische und dynamische funktionelle Konnektivität (SFC & DFC) wird ebenfalls bewertet. Was die Gehirnaktivierung betrifft, sollte die Aktivierung des medialen Temporallappens während der Konstruktionsphase und insbesondere des linken vorderen Hippocampus und des unteren Parietallappens, die an der Szenenkonstruktion beteiligt sind (Madore et al., 2016, 2019), nach dem ESI-Training abnehmen, was auf einen Anstieg hindeutet in der Gehirneffizienz. Für statische FC sollte das ESI-Training die Modularität des zentralen Gehirnnetzwerks im Zusammenhang mit der episodischen Verarbeitung erhöhen, einschließlich des Hippocampus, des bilateralen Gyrus parahippocampus, des Gyrus angle, des medialen präfrontalen Kortex, des Precuneus und des retrosplenialen/hinteren Kortex (Benoit & Schacter, 2015). Es sollte auch die Kommunikation mit dem fronto-parietalen Gehirnnetzwerk im Zusammenhang mit der kognitiven Kontrolle (d. h. bilateraler lateraler präfrontaler Kortex, anteriorer Cingulat und Precuneus; Vincent et al., 2008) reduzieren, was eine stärkere Segregation und eine stärker automatisierte Verarbeitung widerspiegelt. Für dynamische FC werden wir zeitliche Rekonfigurationen von FC innerhalb und zwischen aufgabenbezogenen Netzwerken vor und nach dem Training untersuchen. ESI-geschulte Teilnehmer sollten schneller von einem integrierten Netzwerk für die Bauphase zu einem integrierten Netzwerk für die Ausarbeitungsphase wechseln können, was eine Anpassung der kognitiven Verarbeitungsstrategien nahelegt.