N-Back – Zurück zu den Grundlagen: Lernen und Gedächtnis mit dem N-Back-Test

Das Verständnis der Funktionsweise des Gedächtnisses ist seit jeher eines der wichtigsten Ziele der Neurowissenschaften, und kaum ein Fall veranschaulicht dessen Geheimnisse besser als der von Henry Molaison. Als der kleine Henry Molaison im Alter von sieben Jahren mit seinem Fahrrad losfuhr, hätte er sich sicherlich nie träumen lassen, dass er einmal eine zentrale Rolle in der Neurowissenschaft spielen würde. Er fuhr Fahrrad wie jeder andere Siebenjährige auch, doch die Fahrt endete mit einem Unfall. In den folgenden zwanzig Jahren litt er an Epilepsie, zunächst in leichter Form, dann immer schlimmer und schlimmer.

Im Alter von 27 Jahren konnte Henry seinen Beruf als Mechaniker nicht mehr ausüben, und es wurde eine Operation geplant, um die Anfälle zu stoppen. William Scoville, der leitende Chirurg, entfernte die medialen Temporallappen – er saugte sie buchstäblich mit einem silbernen Strohhalm heraus. Diese Entfernung führte letztendlich zu einer vollständigen Zerstörung des Hippocampusgewebes.

Zunächst schien die Operation erfolgreich zu sein, und die Epilepsie schien abgeklungen zu sein. Doch an ihre Stelle trat etwas noch Schrecklicheres – Henry würde sich nie wieder an etwas Neues erinnern können.

Heute wissen wir natürlich, wie wichtig der Hippocampus für die Gedächtnisbildung ist, weshalb solche Operationen heutzutage kaum noch durchgeführt werden. Dies ist jedoch gerade den Erkenntnissen zu verdanken, die aus dem Fall von Henry gewonnen wurden, der unter dem Eponym H.M. bekannt ist. Dies war wahrlich ein Opfer für die Wissenschaft.

Während das tragische Schicksal von H.M. besiegelt war, profitierten die Bereiche der Psychologie und der Neurowissenschaften enorm von dem nahezu perfekten Nachweis der Beteiligung des Hippocampus am Gedächtnis.

Das Einzige, was trotz der Schädigung erhalten blieb, war das Arbeitsgedächtnis von H.M. – also die Art und Weise, wie Informationen kurzzeitig (etwa 20 bis 30 Sekunden lang) gespeichert und verarbeitet werden. Daraus ging klar hervor, dass das Arbeitsgedächtnis ein wesentlicher, aber dennoch abtrennbarer Prozess der geistigen Funktionen ist. Eine Möglichkeit, dies auf prägnante und kontrollierte Weise zu testen, ist daher entscheidend für unser Verständnis des menschlichen Gehirns. Dies führt uns zum N-Back-Test.

Nur fünf Jahre nach der Operation von H.M. veröffentlichte Wayne Kirchner die erste Demonstration des N-Back-Tests, einer Aufgabe, bei der die Teilnehmer Informationen aus der Vergangenheit vorübergehend im Gedächtnis behalten müssen, um daraus Rückschlüsse auf die Gegenwart zu ziehen.

Arbeit, Arbeit, Arbeitsgedächtnis

Der Versuch läuft wie folgt ab: Dem Teilnehmer wird eine Buchstabenfolge präsentiert (es kann sich um beliebige Informationen handeln, aber wir beschränken uns in diesem Beispiel auf Buchstaben) und er wird gebeten, anzugeben, wann sich ein Buchstabe wiederholt. In der einfachsten Form, die als 1-N bezeichnet wird, soll der Teilnehmer melden, wenn ihm unmittelbar aufeinanderfolgende Informationen präsentiert werden (wie beispielsweise „A“, gefolgt von „A“).

Die „1“ in 1-N bezieht sich auf die Position des Buchstabens, auf den sich der Teilnehmer konzentrieren soll – also darauf, wie weit er in der Liste zurückdenken muss. Jeder Buchstabe wird einzeln präsentiert, sodass der Teilnehmer die Reihenfolge im Kopf behalten muss, um angemessen auf den nächsten präsentierten Buchstaben zu reagieren. Wenn ihm die folgende Liste vorgelegt wird, soll er die fettgedruckten Buchstaben angeben.

F F E T T D D I P R R

Wenn der Test auf 2-N umgestellt wurde, sind die zu kennzeichnenden Buchstaben andere (mit zwei Leerzeichen dazwischen) und wie unten in Fettdruck dargestellt.

L S L D A Q F P E P 

Diese Aufgabe wird immer schwieriger, je mehr Elemente man sich merken muss, und auch der kognitive Aufwand nimmt zu.

Das Verständnis dieser kognitiven Anforderungen ist für jeden, der sich mit der menschlichen Kognition befasst, von entscheidender Bedeutung. Um einen tieferen Einblick in die historische Erforschung dieser Prozesse zu gewinnen, sollten Sie sich mit einigen grundlegenden Eye-Tracking-Experimenten befassen, die Aufschluss über das Gedächtnis und die visuelle Aufmerksamkeit geben.

Duell mit dem N-Back

Der N-Back-Test wird sowohl in der psychologischen Forschung als auch im Gehirntraining eingesetzt. Während das Gehirntraining nach wie vor ein umstrittenes Thema ist, bietet eine angepasste Version des N-Back-Tests derzeit vielleicht die beste Hoffnung auf eine nicht-invasive Steigerung der Intelligenz.

Im Jahr 2008 berichteten Susanne Jaeggi und ihre Kollegen, dass ein duales N-Back-Test – bei dem zwei verschiedene N-Back-Tests (ein visueller und ein auditiver) gleichzeitig durchgeführt werden – die fluide Intelligenz einer Person verbessern könnte. Im Folgenden werden wir näher darauf eingehen, was dies genau bedeutet.

Bei dem von Jaeggi verwendeten Dual-N-Back-Test mussten sich die Teilnehmer die visuelle Position von Quadraten auf einem Raster merken und gleichzeitig auf laut vorgelesene Buchstaben achten. Wenn entweder die Quadrate oder die Buchstaben mit einer zuvor gezeigten Darstellung übereinstimmten, musste der Teilnehmer dies anzeigen. Wie der Name schon sagt, handelt es sich hierbei tatsächlich um die Durchführung von Dual-N-Back-Tests. Es überrascht nicht, dass dies eine schwierige Aufgabe ist.

Der Begriff „fluide Intelligenz“ bezeichnet die Fähigkeit, unser vorhandenes Wissen an neue Situationen anzupassen – also die Art und Weise, wie wir neue Aufgaben mit unserem vorhandenen Wissen angehen. Dies beeinflusst unsere Lernfähigkeit und unseren Erfolg in kognitiv anspruchsvollen Situationen.

Einen Weg zu finden, wie man die fluide Intelligenz (auch als „Gf“ bezeichnet) schulen kann, könnte ein großer Fortschritt sein, um Menschen auf nicht-invasive Weise dabei zu helfen, ihre kognitiven Fähigkeiten zu verbessern. Der N-Back-Test trägt dazu bei, indem er offenbar eine „Übertragung“ ermöglicht. Dabei handelt es sich um das Phänomen, bei dem das Erlernen einer Aufgabe das Erlernen einer anderen erleichtert. Dies ist etwas, das bei anderen Gehirntrainingsaufgaben bislang nicht eindeutig nachgewiesen wurde.

Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass das Training mit dem Dual-N-Back-Test die fluide Intelligenz einer Person steigern würde, indem es ihre Arbeitsgedächtniskapazitäten erhöht – also die Fähigkeiten von einem kognitiven Bereich auf einen anderen überträgt. Und genau dies wurde berichtet, wenn auch nicht ohne Kontroversen.

Auch wenn dieses Thema noch eine Weile für Diskussionen sorgen wird, ist es derzeit die beste Möglichkeit, die Intelligenz zu steigern – etwas, das sich jeder wünscht. Aber wie kommen wir dorthin?

Mehr über das Wissen erfahren

Auch wenn die großen Ziele der Gedächtnisoptimierung viel Aufmerksamkeit auf sich ziehen mögen, stellt die N-Back-Aufgabe doch auch einen eigenständigen Gedächtnistest dar und kann wertvolle Erkenntnisse für die psychologische Forschung liefern. Jede Untersuchung des Gedächtnisses könnte davon profitieren, wenn der Unterschied zwischen verschiedenen Gedächtnisformen definiert und gemessen wird.

Zu wissen, was während dieses Prozesses geschieht, ist entscheidend für das Verständnis des Gedächtnisses. Die Möglichkeit, die kognitiven und physiologischen Prozesse zu erfassen, die während dieses Tests ablaufen, ist sowohl ein Weg, zur Beantwortung dieser Frage beizutragen, als auch eine schnelle Möglichkeit, tiefere Einblicke in die Lernprozesse des Einzelnen zu gewinnen.

Eine der einfachsten Möglichkeiten, eine solche Studie durchzuführen, bietet iMotions – damit können Sie die Aufzeichnungen mehrerer psychophysiologischer Sensoren während des N-Back-Tests zusammenführen.

Lade die kognitive Belastung

So können beispielsweise EEG-Aufzeichnungen der Teilnehmer während der Durchführung des N-Back-Tests Aufschluss über die kognitive Belastung geben und Aufschluss darüber liefern, zu welchen Zeitpunkten die Teilnehmer den Test als einfach oder schwierig empfinden. Dies lässt sich leicht mit GSR- oder EKG-Aufzeichnungen kombinieren, die Aufschluss über das Ausmaß der physiologischen Erregung des jeweiligen Teilnehmers geben (ein Faktor, von dem bekannt ist, dass er mit der kognitiven Belastung zusammenhängt).

Darüber hinaus können mittels Eye-Tracking-Aufzeichnungen Pupillometrie-Messungen durchgeführt werden, die mit der kognitiven Belastung der Teilnehmer in Verbindung gebracht werden. Jede dieser Datenquellen bietet eine weitere Möglichkeit, die Reaktionen der Teilnehmer auf die Reize zu untersuchen, und kann wichtige Erkenntnisse darüber liefern, wie sie lernen. Dies könnte besonders wertvoll sein, wenn es um die Auswirkungen auf die Verbesserung des Arbeitsgedächtnisses oder der fluiden Intelligenz geht.

Um den Test in iMotions einzurichten, können Sie entweder die integrierte Umfragefunktion nutzen oder über die API eine Anbindung an eine externe Versuchsplattform (wie z. B. PsychoPy) herstellen. Auf diese Weise lassen sich im Grunde alle Versuchsparadigmen innerhalb von iMotions gestalten und durchführen – so haben Sie eine einfache Möglichkeit, große Mengen psychophysiologischer Daten zu erfassen und zu synchronisieren.

Die Teilnehmer können dann jedes präsentierte Element des N-Back-Tests (Buchstaben, Zahlen oder andere Elemente) betrachten und erhalten Feedback zu ihren Fortschritten bei der Aufgabe. Dies kann besonders wichtig sein, wenn die Aufgabe mit dem Ziel durchgeführt wird, das Gedächtnis (oder zumindest die Fähigkeiten beim N-Back-Test) zu verbessern, da positive Rückmeldung entscheidend für die Motivation ist. Es ist daher hilfreich, den Teilnehmern mitzuteilen, wann sie Fortschritte machen.

Ein Screenshot von iMotions bei der Durchführung des N-Back-Tests. Dieses Bild zeigt den Anweisungsbildschirm für einen N-2-Test.

Der N-Back-Test lässt sich leicht einrichten, und die Aufzeichnungen der Sensoren werden automatisch miteinander synchronisiert. Das bedeutet, dass man neue Erkenntnisse über den Lernprozess der Teilnehmer gewinnen kann, indem man die Personen einfach an die gewünschten Sensoren anschließt und anschließend die Daten auswertet.

Fazit

Insgesamt ist der N-Back-Test ein wichtiges und wertvolles Instrument, um mehr über das Lernen zu erfahren – insbesondere im Hinblick auf das Arbeitsgedächtnis. Das Instrument wird seit langem eingesetzt und lässt sich leicht durchführen. Auch wenn einige der Behauptungen zu diesem Test umstritten sind, ist er derzeit der einzige psychologische Test, bei dem sich gezeigt hat, dass er eine gewisse Übertragbarkeit auf kognitive Fähigkeiten bietet. Der Test wird zweifellos auch in Zukunft als prägnante Methode zur Untersuchung des Arbeitsgedächtnisses eingesetzt werden. Diese Tests könnten von einem abwechslungsreichen und integrativen Ansatz profitieren, um sicherzustellen, dass die N-Back-Aufgabe weiterhin Erkenntnisse liefert.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Sie den N-Back-Test in iMotions einsetzen können, oder wissen möchten, wie iMotions Ihre Forschung unterstützen kann, können Sie sich gerne an uns wenden. Wir haben bereits über andere psychologische Tests berichtet, wie zum Beispiel Blickkontingenz-Aufgaben und den Stroop-Test – schauen Sie sich diese doch einmal über die Links an!

Ich hoffe, Ihnen hat unser Artikel über den N-Back-Test gefallen! Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie man gute Forschungsarbeit leistet, dann schauen Sie sich unseren kostenlosen Taschenführer unten an!