Stress & kognitive Flexibilität (Aufgabenwechsel) Luca Spliethoff

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1 Stress & kognitive Flexibilität (Aufgabenwechsel) Dresden, Luca Spliethoff Franziska Keßler

2 Gliederung 1. Einleitung: Was ist kognitive Flexibilität? 2. Metaanalyse von Shields et al. (2015) 3. Wie Stress Strategien der Rekonfiguration beeinflusst (Steinhauser, Maier & Hübner, 2007) 4. Einfluss von psychosozialem Stress auf die Aufgabenwechselleistung (Plessow, Kiesel & Kirschbaum, 2011) 5. Fazit

3 Einführung Kognitive Flexibilität = Flexible Reaktion auf variierende Kontextbedingungen Ziele wechseln & Verhalten anpassen Rekonfigurationsprozesse - Aufmerksamkeit verlagern - Ziele und Regeln aus dem AG abrufen (bzw. löschen) - flexibles Antwortverhalten

4 Metaanalyse Shields et al. (2015) 30 Studien Einschlusskriterien s. Vortrag letzte Woche Hedges g

5 Metaanalyse Shields et al. (2015) Allgemeine Befundlage Hypothese: Kortisolgabe verschlechtert Wechselfunktion Hypothese wurde NICHT bestätigt: Kein genereller Effekt akkumulierter Kortisolgabe auf Wechselfunktion (g+=0.011, p=.91)

6 Cognitive Control Under Stress - How Stress Affects Strategies of Task-Set Reconfiguration (Steinhauser, Maier & Hübner, 2007) Fragestellung: Wie beeinflusst Stress die Strategien beim Wechseln zwischen Aufgaben? Kognitive Kontrollprozesse benötigen kognitive Ressourcen Annahme: Unter Stress ist eine ressourcensparende Strategie für Rekonfigurationsprozesse notwendig

7 (Steinhauser, Maier & Hübner, 2007) Theoretische Überlegungen Explizites Cuing Paradigma: Verschiedene Aufgaben durch Cue wird angezeigt, welche Aufgabe auf den folgenden Simulus angewendet werden soll Wechselkosten: RT/Fehler Wechseldurchgang - RT/Fehler Wiederholungsdurchgang Maß für Wechselfunktion

8 (Steinhauser, Maier & Hübner, 2007) CSI = Cue-Stimulus-Intervall Vorbereitungseffekt: langes CSI weniger Wechselkosten Komponenten der Wechselkosten Rekonfigurationsprozess antizipatorisch Wechsel-spezifisch Residualkosten Stimuluswahrnehmung & -verarbeitung

9 Mögliche Effekte der Länge des CSI a) Typische Situation: Längeres CSI Weniger Wechselkosten = Antizipatorsich und wechselspezifisch b) Rekonfiguration tritt nicht im Voraus auf = nicht antizipatorisch c) Rekonfiguration tritt bei Wechsel- sowie bei Wiederholungsdurchgängen auf = nicht wechsel-spezifsch * graue Fläche = Reaktionszeitanteil, der auf Rekonfigurationsprozess zurückgeht

10 Hypothesen Hypothese 1: Low Stress Gruppe wird den typischen CSI Effekt auf die Wechselkosten zeigen (a), welcher eine antizipatorische und wechsel-spezifische Rekonfigurationsstrategie reflektiert. Hypothese 2: High Stress Gruppe zeigt den typischen CSI Effekt nicht, was darauf hindeutet, dass sie eine andere Rekonfigurationsstrategie anwenden (b oder c).

11 Methoden Stichprobe: 40 Probanden (23 Frauen, 17 Männer, Ø-Alter: 22,8 Jahre) Stress Manipulation: High Stress: Intelligenztest; Zeitlimit, schwere Aufgaben, Ziel: IQ Feststellen + sozialer Vergleich mit Referenzgruppe Low Stress: Intelligenztest, kein Zeitlimit, leichte Aufgaben, Ziel: Itemschwierigkeit bestimmen Explizites Cuing-Paradigma Stimuli: Zahlen (2-9), Buchstaben, neutrale Symbole (%,#, ) digit task letter task

12 Ergebnisse Stressmanipulation High Stress Gruppe berichtete höheres subjektives Stresslevel als low Stress Gruppe (p <.05)

13 Ergebnisse Reaktionszeiten: Signifikanter Haupteffekt für CSI (F=52.1; p <.001) Signifikanter Interaktionseffekt für CSI x Aufgabe (F=7.07; p <.05) Signifikanter Interaktionseffekt für CSI x Aufgabe x Gruppe (F=4.90; p <.05)

14 Ergebnisse Hypothese1 bestätigt: Low Stress Gruppe zeigt klassisches Reaktionsmuster Hypothese 2 bestätigt: Veränderte Rekonfigurationsstrategie bei high Stress Gruppe Nicht antizipatorisch: keine Reduktion in Wechselkosten bei langem CSI in der high Stress Gruppe Nicht Wechselspezifisch: Längere Reaktionszeiten bei Wiederholungsdurchgängen mit kurzen CSI in der high Stress Gruppe

15 Ergebnisse Rekonfigurationsstrategie in high Stress Gruppe läuft weniger antizipatorisch und weniger wechsel-spezifisch ab Strategie benötigt weniger kognitive Ressourcen

16 Studie: The stressed prefrontal cortex and goal-directed behaviour: acute psychosocial stress impairs the flexible implementation of task goals (Plessow, Kiesel & Kirschbaum, 2012) Fragestellung: Welchen Einfluss hat akuter psychosozialer Stress auf die kognitive Flexibilität? Berücksichtigung: der physiologischen Stressantwort des subjektiven Stresserlebens

17 Biologische Grundlagen Stress Kurzfristig: Sympathisches Nervensystem: Noradrenalin & Dopamin PFC-Neuronen-Aktivität Längerfristig: HPA-Achse: Glukokortikoide (Kortisol) Mineralokortikoid-Rezeptoren Glukokortikoid-Rezeptoren (hohe Konzentration im PFC) Erhöhtes Glukokortikoid-Level aufgrund von Stress assoziiert mit veränderter PFC-Aktivität!

18 Hypothese Arnsten (2009): Stress verringerte Ressourcen Beeinträchtigung der kognitiven Flexibilität Hypothese 1: Akuter psychosozialer Stress führt zu größeren Wechselkosten im Vergleich zu keinem akuten psychosozialen Stress

19 Methoden Stichprobe N = 48 ProbandInnen (24 Frauen, 24 Männer; Alter: 22 ± 2.72) Freiwillig, finanzielle Entlohnung bzw. Vp-Stunden Gesund, keine Medikamente, Normalgewicht Ausschluss: Pille, Raucher Stressmanipulation TSST vs. Kontrollbedingung (between-subjects, randomisiert)

20 Methoden Stresserfassung subjektives Stresserleben: MDBF (gute-schlechte Stimmung, Ruhe-Unruhe, Wachheit- Müdigkeit) 5 Messzeitpunkte Physiologisches Stresslevel: Kortisol & saa 8 Messzeitpunkte Ablauf: 1. kognitives Training (160 Trials) 2. Treatment (TSST vs. Kontrollbedingung) 3. Testteil (1): 384 Trials 4. Testteil (2): 384 Trials

21 Methoden Explizites cuing Paradigma (AVs: Fehlerraten & Reaktionszeiten) Aufgabe 1: Target < oder > 5? 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, oder 9 Antwort: linke (< 5) bzw. rechte Taste (>5) Aufgabe 2: Target gerade oder ungerade? 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, oder 9 Antwort: linke (gerade) bzw. rechte Taste (ungerade)

22 Ergebnisse: Stressantwort (physiologisch) Ab 10 min. nach Treatment: Signifikant höheres Kortisollevel in TSST-Gruppe im Vergleich zur KG (p<.01)

23 Ergebnisse: Stressantwort (subjektives Erleben) unmittelbar nach (und vor) Treatment: TSST-Gruppe schlechtere Stimmung (p<.01) und unruhiger (p<.001) im Vergleich zur KG

24 Ergebnisse: Kognitive Leistung Fehlerraten: 1. Testteil 2. Testteil Haupteffekt Aufgabenübergang (p<.001) Interaktion Aufgabenübergang x Stress (p<.01)

25 Ergebnisse: Kognitive Leistung TSST-Gruppe: signifikant höhere Wechselkosten (Fehlerrate: 2.9%) als KG (Fehlerrate: 1.39%); p < 0.01 (in beiden Testteilen) Hypothese 1 bestätigt: Akuter psychosozialer Stress führt zu größeren Wechselkosten im Vergleich zu keinem akuten psychosozialen Stress. Aber: Reaktionszeiten: Kein signifikanter Unterschied in den Wechselkosten zwischen TSST- und KG!

26 Weitere untersuchte Faktoren Weitere kognitive Kontrollfunktion: Stimulusbasierte Interferenzkontrolle Meiran (1996): Target-congruency Effekt Kongruente Targets Schnellere + genauere Antwort im Vergleich zu inkongruenten Targets Explorative Frage 1: Welchen Einfluss hat akuter psychosozialer Stress auf die stimulusbasierte Interferenzkontrolle? Kongruente Targets: 1 & 3 (Antwort: immer linke Taste) 6 & 8 (Antwort: immer rechte Taste) Inkongruente Targets: 2, 4, 7,

27 Ergebnisse: Target-congruency Effekt Signifikanter Haupteffekt: Target-congruency Fehlerrate & RT (p<0.001) (Höhere Wechselkosten bei inkongruenten im Vergleich zu kongruenten Trials) Aber: Interaktion target congruency x Stress (p=.118) und Aufgabenübergang x target congruency x Stress (p=.06) Nicht signifikant!

28 Ergebnisse: Target-congruency-effect Explorative Frage 1: Welchen Einfluss hat akuter psychosozialer Stress auf die stimulusbasierte Interferenzkontrolle? Kein signifikanter Einfluss von akutem psychosozialen Stress auf den target-congruency Effekt und damit auf die stimulusbasierte Interferenzkontrolle!

29 Weitere untersuchte Faktoren Explorative Frage 2: Ist der Einfluss von psychosozialem Stress auf die Aufgabenwechselleistung antizipatorisch? Manipulation: cue-stimulus Intervall (between-subjects) kurz (200ms) vs. lang (1000ms)

30 Ergebnisse: Cue-Stimulus Intervall (CSI) Signifikanter Haupteffekt CSI ( Reaktionszeiten) Höhere Wechselkosten bei kurzen im Vergleich zu langen CSI Höhere Wechselkosten in TSST-Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe sowohl bei kurzen als auch bei langen CSI! Spricht laut Forschern dagegen, dass der Einfluss von psychosozialem Stress auf die Aufgabenwechselleistung antizipatorisch ist!

31 Fazit In Metaanalyse (Shields et. al., 2015): Kein genereller Effekt von Kortisolgabe auf Wechselfunktion (g+=0.011, p=.91) Bei genauerer Betrachtung scheint psychosozialer Stress zu einer Änderung der Rekonfigurationsstrategie zu führen (Steinhauser, Maier & Hübner, 2007): nicht antizipatorisch nicht Wechsel-spezifisch Ressourcensparend Akuter psychosozialer Stress führt zu einer Beeinträchtigung der Wechselfunktion (Plessow, Kiesel & Kirschbaum, 2012)

32 Quellen Plessow, F., Kiesel, A. & Kirschbaum, C. (2012). The stressed prefrontal cortex and goal-directed behaviour: acute psychosocial stress impairs the flexible implementation of task goals. Experimental Brain Research, 216, Shields, G. S., Bonnera, J. C. & Moons, W. G. (2015). Does cortisol influence core executivefunctions? A meta-analysis of acute cortisoladministration effects on working memory,inhibition, and set-shifting. Psychoneuroendocrinology, 58, Steinhauser, M., Maier, M. & Hübner, R. (2007). Cognitive control under stress: how stress affects strategies of task-set reconfiguration. Psychological Science, 18(6),

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