Manfred Buchberger
Dr. med.
Direkte und indrekte semantische Aktivierungseffekte bei Patienten mit
Funktionsstörungen des Frontalhirns
Geboren am 14.06.1965 in Karlsruhe
Reifeprüfung am 29.05.1984 in Karlsruhe
Studiengang der Fachrichtung Medizin vom SS 1989 bis WS 1994/95
Physikum am 25.03.1991 an der Universität München
Klinisches Studium in München und Heidelberg
Praktisches Jahr an der Universitätsklinik Heidelberg und in Zug/CH
Staatsexamen am 02.05.1996 an der Universität Heidelberg
Promotionsfach: Psychiatrie
Doktorvater: Prof. Dr. med. Dr. phil M. Spitzer
In der vorliegenden Arbeit wurden semantische Aktivierungs- bzw. Hemmphänomene bei
Patienten mit frontalen Dysfunktionen nach Frontalhirnläsionen gegenüber Patienten mit
nichtfrontalen Hirnläsionen und hirngesunden Kontrollen untersucht. Dabei wurde
ausgegangen von der theoretischen Annahme eines semantischen Netzwerks, worin sich nach
Stimulation eines Konzeptknotens von diesem aus eine Aktivierung der umliegenden
Konzepte ausbreitet ("spreading activation theory"). Diese Theorie stützt sich auf folgenden
Befund: Werden einer gesunden Versuchsperson in einer computergestützten Aufgabe
nacheinander zwei Wörter präsentiert, so wird das zweite Wort durchschnittlich schneller
erkannt, wenn es mit dem ersten assoziativ verwandt ist (Tag - Nacht), als wenn keine
derartige Verwandtschaft besteht (Wolke - Käse). Diesen Zeitgewinn nennt man assoziativen
oder semantischen Aktivierungseffekt ("semantic priming"). Die unterschiedlichen
Reaktionszeiten werden in der Regel mit Hilfe einer Wortentscheidungsaufgabe gemessen.
Dabei werden tachistoskopisch jeweils ein Hinweisreiz - in der Regel ein Wort-, gefolgt von
einem Zielreiz präsentiert. Bei letzterem handelt es sich um ein Wort oder ein lesbares
Nichtwort (z.B. Rogane), was der Versuchsteilnehmer durch einen schnellen Tastendruck
entscheiden soll. Die Wort/Wort-Paare können hinsichtlich ihrer assoziativen Verwandtschaft
variiert werden. In der vorliegenden Studie wurden 50% Wort/Nichtwortpaare verwendet, die
andere Hälfte bestand zu je gleichen Teilen aus direkt assoziierten, indirekt assoziierten und
nichtverwandten Wortpaaren. Indirekt verwandte Wortpaare (Löwe - Streifen) sind über ein
Zwischenglied (hier: Tiger) miteinander verbunden, der Aktivierungseffekt ist in der Regel
nur sehr gering ausgeprägt.
Viele Untersuchungen deuten darauf hin, daß bei schizophrenen Patienten mit formalen
Denkstörungen eine Störung des automatischen, d.h. nicht willentlichen Zugriffs auf
Bedeutungsgehalte des semantischen Netzwerks vorliegt, die sich in erhöhten direkten und
indirekten assoziativen Aktivierungseffekten zeigt. Als Ursache wird eine Störung frontaler
Hirnfunktionen angenommen, wobei Dopamin eine entscheidende Rolle zu spielen scheint.
Erhöhte assoziative Aktivierungseffekte wurden ebenfalls bei Patienten mit M. Parkinson
beschrieben; auch diese Patienten zeigen häufig frontale Dysfunktionen, die vermutlich mit
einem Dopaminmangel in fronto-subkortikalen Schaltkreisen zusammenhängen.
Diese Befunde gaben Anlaß zu der Ideee der vorliegenden Studie. In ihr wird geprüft, ob bei
Patienten mit frontalen Funktionsstörungen erhöhte assoziative Aktivierungseffekte vorliegen
und ob diese spezifisch für frontale Schädigungen bzw. Dysfunktionen sind.
Anhand cerebraler Bildgebung wurden nach dem Klassifikationssystem von Damasio &
Damasio vier Gruppen gebildet: 1. Patienten mit frontalen Hirnläsionen (n = 20), 2. Patienten
mit über die Frontallappen hinausreichenden Läsionen (n = 15), 3. Patienten mit
nichtfrontalen Läsionen (n = 18), 4. hirngesunde Kontrollen (n = 52).
Das Ausmaß frontaler Dysfunktionen innerhalb der vier Gruppen wurde mit mehreren
neuropsychologischen Untersuchungen erfaßt. Einerseits wurde der "Frontal Lobe Score"
verwendet, eine Untersuchungsbatterie aus zwölf Aufgaben, deren Durchführung frontale
Funktionen beansprucht, kombiniert mit einer Beurteilungsskala zu Verhalten und
Spontansprache der Patienten. Darüberhinaus wurden drei Aufgaben zur verbalen Fluenz
durchgeführt, welche ebenfalls als sensitive Indikatoren frontaler Dysfunktionen gelten. In
allen Untersuchungen zeigten die Patienten mit frontalen Schädigungen (Grp. 1 und 2)
gegenüber den anderen beiden Gruppen signifikante Beeinträchtigungen.
Die wichtigsten Ergebnisse der assoziativen Aktivierungsaufgabe lassen sich folgendermaßen
zusammenfassen: a) Patienten mit frontalen Läsionen bzw. Dysfunktionen haben gegenüber
Patienten mit nichtfrontalen Läsionen und Kontrollen signifikant erhöhte direkte und indirekte
assoziative Aktivierungseffekte; die direkten Effekte sind dabei jeweils signifikant stärker
ausgeprägt als die indirekten Effekte. b) Die Gruppe von Patienten mit nichtfrontalen
Läsionen und die Kontrollgruppe zeigen dagegen keine Unterschiede in beiden Effekten. c)
Beide vorgenannten Gruppen zeigen signifikante direkte Aktivierungseffekte, während die
indirekten Effekte nur schwach ausgeprägt sind. d) Alle Patientengruppen haben gegenüber
den Kontrollen signifikant erhöhte Reaktionszeiten. e) Die erhöhten Aktivierungseffekte der
Frontalhirnpatienten korrelieren nicht mit den mittleren Reaktionszeiten und nicht mit den
Ergebnissen der neuropsychologischen Untersuchungen. Es bestehen auch keine
Abhängigkeiten von Geschlecht, Bildung, Alter und Medikation. f) Patienten mit
überwiegend rechtsfrontalen Läsionen zeigen gegenüber Patienten mit überwiegend
linksfrontalen Läsionen deutlich höhere Aktivierungseffekte; der direkte Effekt verfehlt dabei
nur knapp die Signifikanzgrenze. Dagegen zeigen linksfrontal geschädigte Patienten größere
Einbußen in den verbalen Fluenzaufgaben. g) In der Kontrollgruppe besteht eine deutliche
Korrelation zwischen dem "Frontal Lobe Score" und dem Lebensalter und eine Tendenz zu
höheren semantischen Aktivierungseffekten in höherem Alter.
Damit konnte als wichtigstem Befund gezeigt werden, daß erhöhte assoziative
Aktivierungseffekte eine Folge frontaler Schädigungen bzw. Dysfunktionen sind. Sie treten
bei Schädigungen nichtfrontaler Hirnregionen im Durchschnitt nicht auf.
Als Ursache können mehrere Faktoren, auch gemeinsam, in Frage kommen: Einerseits könnte
eine schnellere und weitere Aktivierungsausbreitung im semantischen Netzwerk nach
Präsentation eines Hinweisreizes das Erkennen eines semantisch verwandten Zielreiz in
höherem Maße erleichtern, als das bei Gesunden der Fall ist. Andererseits könnte auch ein
Hemmprozeß das Erkennen nichtverwandter Zielreize erschweren, so daß ein relativer Vorteil
für verwandte Zielreize resultierte. Weiterhin könnten auch postlexikalische Prozesse beteiligt
sein; eine eindeutige Entscheidung läßt sich anhand der bisher vorliegenden Daten nicht
treffen.
Die Untersuchung trägt dazu bei, die Leistung frontaler Systeme bei der semantischen
Sprachverarbeitung einordnen zu können. Ihre Ergebnisse stehen im Einklang mit den
Resultaten anderer Untersuchungen der letzten Jahre, besonders funktionell bildgebender
Verfahren, die zu einem besseren Verständnis der Zusammenhänge von Funktionen und
Strukturen sprachlicher Prozesse geführt haben.
Die Arbeit liefert damit ein Beitrag für die Entwicklung eines gemeinsamen
Erklärungsansatzes von Symptomen neurologischer Erkrankungen wie Frontalhirn-
schädigungen und M. Parkinson einerseits und psychiatrischer Erkrankungen wie
schizophrener Störungen andererseits.
