Alpha-EEG-Feedback und deklaratives Gedächtnis

Die individuell dominierende Alpha-Frequenz (IAF), die sich mit einem "Peak", also mit einem umschriebenen Maximum, im EEG-Spektrum darstellt ("Peak alpha frequency, PAF), korreliert mit Gedächtnisfunktionen. Eine reduzierte IAF/PAF kann bei verschiedenen neurologischen Krankheitsbildern, welche mit kognitiven Einbußen einhergehen, beobachtet werden (z.B. Morbus Alzheimer, Schädel-Hirn-Trauma, Schlaganfall). Sowohl bei Verwendung fixer (traditioneller) EEG-Spektren als auch basierend auf individuellen Frequenzbereichen konnten positive Korrelationen zwischen der Leistung im schnellen Alpha-Bereich (=10-12 Hz) und der kognitiven Leistung nachgewiesen werden. Kontrollierte Studien zu Erfassung der Effekte eines EEG-Neurofeedbacks im schnellen Alpha-Frequenzbereich ("upper alpha neurofeedback") auf die Kognition und als Methode fehlen jedoch. Dieses Projekt soll die physiologischen und psychologischen Beweise dafür liefern, dass eine durch Neurofeedback induzierte Verstärkung der schnellen Alphaaktivität mit kognitiven Leistungssteigerungen einhergeht. 70 gesunde Versuchspersonen, im Alter von 18-30 Jahren, werden zufallsverteilt einer Neurofeedback-Trainingsgruppe (="NFT-Gruppe", n=35) oder einer Pseudo-Trainingsgruppe (="Pseudo-NFT-Gruppe", n=35) zugeordnet. Die Versuchspersonen wissen nicht, welches Training sie erhalten. Die "NFT-Gruppe" trainiert eine willentliche Verstärkung der individuellen Alpha-Frequenz in 10 Trainingseinheiten innerhalb von 2 Wochen. Um Faktoren wie Kontakt, Motivation und Placebo-Effekte kontrollieren zu können, durchläuft die Kontroll-Gruppe ("Pseudo-NFT-Gruppe") eine entsprechende Anzahl von Pseudo-Neurofeedback-Sitzungen, in denen ein von der oberen Alpha-Frequenz unabhängiges, zufälliges Feedback gegeben wird. Nach Beendigung des NFTs oder Pseudo-NFTs werden alle Versuchspersonen mit einer Wortpaar- Assoziationsaufgabe getestet. Dabei werden 160 semantisch unabhängige Wortpaare hintereinander auf einem Monitor dargeboten. Im Prä-Stimulus Intervall (vor jedem Wortpaar) werden die Versuchspersonen angeleitet, ihre Fähigkeit zur bewussten Aktivitätssteigerung im oberen Alpha-Bereich anzuwenden. Die Abfrage der Wortpaare erfolgt direkt nach dem Lernen sowie nach einer 90 Minuten dauernden Konsolidierungsphase, die mit Mittagsschlaf verbracht wird. Die Leistung der Lern- und Kontrollgruppe wird verglichen und der Einfluss des Neurofeedbacks auf die Gedächtniskonsolidierung im Schlaf analysiert. Es soll festgestellt werden, ob eine durch Neurofeedback erlernte willentliche Steigerung der oberen Alpha-Aktivität das Erlernen und die Abfrage einer expliziten Gedächtnisaufgabe bei jungen, gesunden Erwachsenen erleichtern und optimieren kann.

Das Alpha-Band ist ein Bereich des EEG-Spektrums, der immer wieder mit kognitiver Leistungsfähigkeit in Zusammenhang gebracht wird. Derzeitige Modelle lassen vermuten, dass Alpha-Aktivität eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung von Informationen - besonders in Bezug auf Aufmerksamkeit - spielt. Dabei scheinen Alpha- Wellen für einen generellen Mechanismus zu stehen, der es ermöglicht, kognitive Kapazitäten sinnvoll aufzuteilen, indem irrelevante Prozesse, die die Gedächtniskonsolidierung stören könnten, unterdrückt werden (Alpha Inhibition-Hypothese). Neurofeedback ist eine Methode, bei der Probanden eine Rückmeldung über ihre Gehirnaktivitäten in Echtzeit erhalten. Durch operante Konditionierung ist es dann möglich, entsprechende Frequenzanteile des EEG-Spektrums zu verändern. Neben therapeutischen Anwendungen (z.B. bei Aufmerksamkeitsdefiziten, Epilepsie, etc.), wird Neurofeedback auch zur kognitiven Leistungssteigerung bei Gesunden eingesetzt. Ziel des Projekts war es, einen potentiellen Einfluss von Neurofeedback auf die Alpha-Aktivität nachzuweisen und zu untersuchen, ob und wie sehr sich dieses Feedback auf die Leistung in einem Wortpaartest (deklaratives Gedächtnis) auswirkt. Ein zweiter Aspekt dieser Studie befasste sich mit dem Effekt von Neurofeedback auf die Qualität eines 90-minütigen Mittagsschlafs. Grundsätzlich konnten wir feststellen, dass echtes Feedback im Gegensatz zu Pseudofeedback zu einer signifikanten Zunahme von Power im oberen und unteren Alphabereich führte. Ebenso war bei der oberen Alphakohärenz ein signifikanter Anstieg zu bemerken. Allerdings zeigten beide Gruppen eine signifikante Verbesserung ihres Wortpaartests beim "Vorher-Nachher"-Vergleich. Nach dem Training verringerte sich die Wachzeit bei der Feedbackgruppe signifikant, jedoch nicht bei der Kontrollgruppe. Wir schließen daraus, dass Feedback zwar Auswirkungen auf Alphaparameter hat, jedoch kein unmittelbarer Effekt auf die Gedächtnisleistung besteht. Die Tatsache, dass beide Gruppen eine Verbesserung im Resultat ihres Wortpaartests zeigen, könnte u.a. auf Equifinalität beruhen, wahrscheinlicher aber darauf, dass alle Probanden gleichermaßen durch die Wiederholung der Aufgabe gelernt hatten. Natürlich besteht die Möglichkeit, dass, erstens, Feedback auf andere Elektrodenpaarungen zu deutlicheren Ergebnissen führt, oder dass der Wortpaartest per se in unserem speziellen Versuchsaufbau nicht das geeignete Mittel darstellt, deklarative Gedächtnisleistung zu untersuchen.