eJournals Psychologie in Erziehung und Unterricht 57/4

Psychologie in Erziehung und Unterricht
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0342-183X
Ernst Reinhardt Verlag, GmbH & Co. KG München
101
2010
574

Arbeitsgedächtnisfunktionen bei rechenschwachen Kindern mit und ohne Dyskalkuliediagnose

101
2010
Kirsten Schuchardt
Claudia Mähler
Marcus Hasselhorn
Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit kognitiven Defiziten rechenschwacher Kinder. Dabei wurde überprüft, in welchen Arbeitsgedächtnisbereichen rechenschwache Kinder Funktionsdefizite aufweisen und ob es substanzielle Unterschiede zwischen rechenschwachen Kindern mit und ohne Dyskalkuliediagnose gibt. An der Studie nahmen 38 rechenschwache Kinder (davon 19 mit diagnostizierter Dyskalkulie) und 38 nach Alter parallelisierte Kontrollkinder teil. Alle Kinder bearbeiteten eine umfangreiche Testbatterie zu den drei Komponenten des Arbeitsgedächtnisses (phonologische Schleife, visuell-räumlicher Notizblock und zentrale Exekutive). Die Ergebnisse belegen deutliche Arbeitsgedächtnisdefizite der rechenschwachen Kinder im Bereich des visuell-räumlichen Notizblocks. Es fanden sich jedoch keine Leistungsunterschiede zwischen rechenschwachen Kindern mit und ohne Diskrepanzdiagnose. Die Bedeutung des Intelligenzniveaus in der Dyskalkuliediagnostik wird diskutiert.
3_057_2010_004_0290
n Empirische Arbeit Psychologie in Erziehung und Unterricht, 2010, 57, 290 - 298 DOI 10.2378/ peu2010.art20d © Ernst Reinhardt Verlag München Basel Arbeitsgedächtnisfunktionen bei rechenschwachen Kindern mit und ohne Dyskalkuliediagnose Kirsten Schuchardt 1 , Claudia Mähler 1 , Marcus Hasselhorn 2, 3 1 Universität Hildesheim 2 Universität Göttingen 3 DIPF Frankfurt Working Memory Functions in Children with Mathematical Difficulties with or without Diagnosis of Dyscalculia Summary: We examined working memory deficits of children with mathematical difficulties. 38 children with mathematical disability (19 children meeting the criteria for dyscalculia, i. e. reaching the discrepancy criterion to intelligence) and a sample of 38 typically developing children matched for chronological age performed an extensive test battery of phonological, visual-spatial, and central executive working memory. The results revealed that children with mathematical disability show significant deficits in the visual-spatial sketchpad. However, the performance did not differ significantly depending on whether or not the diagnostic criteria for dyscalculia were met. A discussion of the results with regard to the role of intelligence is provided. Keywords: Dyscalculia, mathematical disabilities, working memory, discrepancy criterion Zusammenfassung: Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit kognitiven Defiziten rechenschwacher Kinder. Dabei wurde überprüft, in welchen Arbeitsgedächtnisbereichen rechenschwache Kinder Funktionsdefizite aufweisen und ob es substanzielle Unterschiede zwischen rechenschwachen Kindern mit und ohne Dyskalkuliediagnose gibt. An der Studie nahmen 38 rechenschwache Kinder (davon 19 mit diagnostizierter Dyskalkulie) und 38 nach Alter parallelisierte Kontrollkinder teil. Alle Kinder bearbeiteten eine umfangreiche Testbatterie zu den drei Komponenten des Arbeitsgedächtnisses (phonologische Schleife, visuell-räumlicher Notizblock und zentrale Exekutive). Die Ergebnisse belegen deutliche Arbeitsgedächtnisdefizite der rechenschwachen Kinder im Bereich des visuell-räumlichen Notizblocks. Es fanden sich jedoch keine Leistungsunterschiede zwischen rechenschwachen Kindern mit und ohne Diskrepanzdiagnose. Die Bedeutung des Intelligenzniveaus in der Dyskalkuliediagnostik wird diskutiert. Schlüsselbegriffe: Dyskalkulie, Rechenschwäche, Arbeitsgedächtnis, Diskrepanzkriterium Einleitung Rechenschwierigkeiten bei Schulkindern sind angesichts der hohen Auftretenshäufigkeit ein ernstzunehmendes Problem. Die Ergebnisse internationaler Schulvergleichsstudien (PISA, IGLU) machen deutlich, dass 20 % der Schüler am Ende der Grundschule und 25 % der 15- Jährigen deutliche Schwächen in Mathematik aufweisen. Neuere Prävalenzstudien zeigen eine Auftretenshäufigkeit zwischen 3 - 6 % für Dyskalkulie (vgl. Hasselhorn & Schuchardt, 2006). Wesentlich für alle betroffenen Kinder mit Schwierigkeiten im Rechnen ist, dass sie sich von den mathematisch unauffälligen Kindern durch eine hohe Anzahl von Fehlern unterscheiden (Dockrell & McShane, 1993). Dabei können die auftretenden Schwierigkeiten sehr verschiedenartig sein und nur in einem oder auch in mehreren Bereichen auftreten. Zu den grundlegenden Schwierigkeiten zählen Probleme in den numerischen Basiskompetenzen, in Arbeitsgedächtnisfunktionen bei rechenschwachen Kindern 291 den grundlegenden Rechenkonzepten und Rechenfertigkeiten sowie im Aufbau und Abruf des numerischen Faktenwissens (Grube, 2008). Für das Phänomen der Rechenschwierigkeiten existiert mittlerweile eine Vielzahl von Begriffen (vgl. Grube, 2008). Als Rechenschwäche werden allgemein sehr schwache Rechenleistungen bezeichnet (d. h. zwischen dem untersten Fünftel bis untersten Viertel der Rechenleistungen innerhalb einer Jahrgangsstufe) unabhängig vom allgemeinen intellektuellen Leistungsniveau. Dem Konzept der Dyskalkulie liegt dagegen nach den gängigen internationalen Klassifikationssystemen ICD-10 (Dilling, Mombour & Schmidt, 2000) und DSM IV (Saß, Wittchen & Zaudig, 1996) ein Vergleich der Rechenleistungen mit den allgemeinen intellektuellen Fähigkeiten des Kindes zugrunde. Kommt es hierbei zu einer Diskrepanz, d. h. die Rechenleistungen liegen deutlich unter der intellektuellen Begabung, kann auf eine Dyskalkulie geschlossen werden. Dabei sollen die Rechenleistungen eindeutig unterhalb des Niveaus liegen, welches aufgrund des Alters, der allgemeinen Intelligenz und der Klassenstufe zu erwarten wäre. Die Größe der geforderten Diskrepanz unterliegt einer willkürlichen Festlegung (Fuchs, Mock, Morgan & Young, 2003) und variiert zwischen 1 und 2 Standardabweichungen. Diese sogenannte Diskrepanzdiagnose, die auch für andere umschriebene Entwicklungsstörungen wie beispielsweise die Lese- Rechtschreibstörung herangezogen wird, rief bereits viel Kritik hervor (z. B. Francis et al., 2005; Fuchs et al., 2005; Siegel, 1989; Stanovich, 2005). Das der Diskrepanzdiagnose zugrunde liegende Konzept stützt sich auf die Grundannahme, dass die Lernstörung auf ein spezifisches und somit qualitativ eigenständiges Informationsverarbeitungsdefizitmuster zurückzuführen ist, während allgemein schwache intellektuelle Fähigkeiten als eine mögliche Ursache der Störung weitgehend ausgeschlossen werden. Empirische Untersuchungen aus dem Bereich der Lese-Rechtschreibstörung zeigen allerdings dem widersprechend, dass Kinder mit und ohne diskrepante Schriftsprachleistungen vergleichbare kognitive Defizite aufzeigen und in gleicher Weise von Interventionsmaßnahmen profitieren (Marx, Weber & Schneider, 2001; Morris et al., 1998; Weber, Marx & Schneider, 2002). Auch im Bereich der Rechenschwierigkeiten gibt es erste Hinweise, dass zwischen rechenschwachen Kindern mit und ohne Dyskalkulie keine bedeutsamen Unterschiede der Informationsverarbeitungsdefizite existieren. So konnten González und Espinel (1999, 2002) aufzeigen, dass die Leistungen beider rechenschwachen Gruppen in den verwendeten Rechenstrategien, in der Lösungswahrscheinlichkeit verschiedener Rechenaufgaben sowie in einer zentral-exekutiven Arbeitsgedächtnisaufgabe vergleichbar waren. Weiterführende Untersuchungen hierzu stehen allerdings bislang noch aus. Seit einiger Zeit wird die Funktionstüchtigkeit des Arbeitsgedächtnisses als möglicher Ursachenfaktor für verschiedene Lernstörungen, u. a. auch Dyskalkulie, diskutiert und untersucht. Häufig wird dabei das britische Arbeitsgedächtnismodell von Baddeley (1986) zugrunde gelegt. In diesem Modell werden drei Komponenten unterschieden: Die modalitätsübergreifende zentrale Exekutive stellt eine Art Leitzentrale dar, deren Aufgabe in der Kontrolle und Regulation von Verarbeitungsprozessen der zwei ihr untergeordneten kapazitätsbegrenzten Subsysteme, der phonologischen Schleife und dem visuell-räumlichen Notizblock, besteht. In der weiteren Differenzierung des Konzepts der zentralen Exekutive grenzte Baddeley (1996) verschiedene Funktionen voneinander ab, zu denen die Koordination der Subsysteme, Aufmerksamkeitsfokussierung und -wechsel sowie Aktivierung und Abruf von Information aus dem Langzeitgedächtnis gehören. Die beiden Hilfssysteme arbeiten modalitätsspezifisch. So werden sprachliche und klangliche Informationen in der phonologischen Schleife kurzfristig gespeichert und verarbeitet. Innerhalb der phonologischen Schleife werden zwei Komponenten unterschieden: der phonetische Speicher und der subvokale Rehearsalprozess. Der 292 Kirsten Schuchardt et al. visuell-räumliche Notizblock dient der Aufrechterhaltung und Verarbeitung visueller und räumlicher Informationen; er besteht aus einem „visual cache“ für statisch-visuelle Information und einem „inner scribe“ für räumlich-dynamische Information (Logie, 1995; Pickering, Gathercole, Hall & Lloyd, 2001). Es konnte nachgewiesen werden, dass sich die Struktur des Arbeitsgedächtnisses von Kindern mit Lernstörung nicht von derjenigen Struktur unbeeinträchtigter Kinder unterscheidet (Schuchardt, Roick, Mähler & Hasselhorn, 2008). Insgesamt wurden für Kinder mit Rechenschwierigkeiten bislang sehr heterogene Befunde zu Arbeitsgedächtnisdefiziten gefunden; so ließen sich in allen drei Bereichen je nach Diagnosekriterium und Auswahl der Kinder mehr oder weniger Beeinträchtigungen im Arbeitsgedächtnis aufzeigen (Passolunghi, 2006). Die Ergebnisse der verschiedenen Studien zeigen vornehmlich im Bereich der zentralen Exekutive Beeinträchtigungen rechenschwacher Kinder (Gaupp, 2003; Geary et al., 1999, 2000; Passolunghi & Siegel, 2001; McLean & Hitch, 1999; Swanson & Sachse- Lee, 2001; Wilson & Swanson, 2001). Dagegen werden phonologische (Grube & Barth, 2004; Schuchardt, Kunze, Grube & Hasselhorn, 2006; Swanson & Sachse-Lee, 2001) und visuell-räumliche Auffälligkeiten (Gaupp, 2003; McLean & Hitch, 1999) rechenschwacher Kinder nur vereinzelt berichtet. In einer eigenen Untersuchung zu Kindern mit Dyskalkulie und/ oder Lese-Rechtschreibstörung zeigten sich hinsichtlich der verschiedenen Lernstörungen deutliche und von einander abgrenzbare Defizitmuster (Schuchardt, Mähler & Hasselhorn, 2008). Während die schriftsprachgestörten Kinder umfassende phonologische Auffälligkeiten aufzeigten, stellte sich bei Kindern mit Dyskalkulie der visuell-räumliche Notizblock als Defizitschwerpunkt heraus. Die Kinder mit kombinierten Schulleistungsstörungen (d. h. sowohl Lese-Rechtschreibstörung als auch Dyskalkulie) wiesen sowohl phonologische als auch visuell-räumliche Arbeitsgedächtnisdefizite auf. Insgesamt unterscheiden sich die angeführten Untersuchungen hinsichtlich der Klassifikation der rechenschwachen Schüler; oftmals stellen Leistungen im untersten Leistungsviertel das entscheidende Kriterium dar. In einem Großteil der Studien wurde das Intelligenzniveau der rechenschwachen Kinder entweder gar nicht erhoben oder aber eine kritische Diskrepanz nicht berücksichtigt. Nur selten wurden bisher die Arbeitsgedächtnisfunktionen bei Kindern mit diagnostizierter Dyskalkulie untersucht (Gaupp, 2003; Schuchardt et al., 2008). Somit ist es bislang unklar, ob Kinder mit Rechenschwäche gleiche Arbeitsgedächtnisdefizite aufzeigen wie Kinder mit umschriebener Dyskalkulie. Darüber hinaus wurden die verschiedenen Funktionen des Arbeitsgedächtnisses durch recht unterschiedliche Aufgaben operationalisiert, sodass eine differenzierte Analyse der einzelnen Arbeitsgedächtniskomponenten nicht ohne Weiteres ermöglicht wird. Die vorliegende Studie knüpft hier an und untersucht mit einer umfangreichen Testbatterie, die verschiedene Indikatoren zu den drei Subkomponenten enthält, die Leistungsfähigkeit des Arbeitsgedächtnisses von Kindern mit schwachen Rechenleistungen. Zusätzlich wird der Frage nachgegangen, ob sich die Arbeitsgedächtnisfunktionen von Kindern mit diagnostizierter Dyskalkulie, d. h. mit einer Diskrepanz zwischen Rechenleistungen und Intelligenz, und von rechenschwachen Kindern ohne eine solche Diskrepanz unterscheiden. Methode Stichprobe Kinder der zweiten bis vierten Klassenstufe (im Alter von 86 bis 136 Monaten) wurden anhand eines quasiexperimentellen Vorgehens aufgrund ihrer Rechen-, Rechtschreib- und Intelligenzleistungen den Gruppen Dyskalkulie (DYS), Rechenschwäche (RS) und einer Kontrollgruppe (KG) zugeordnet. Es wurden zwei Gruppen rechenschwacher Kinder aus Klienten der Beratungsstelle für Lernschwierigkeiten an der Universität Göttingen rekrutiert. Zu diesen Kin- Arbeitsgedächtnisfunktionen bei rechenschwachen Kindern 293 dern wurden nach Alter parallelisierte Kontrollkinder aus einer Grundschule gewonnen. Im Folgenden werden die Auswahlkriterien genauer beschrieben. Die Intelligenz wurde über die K-ABC erfasst. Mit den Tests der DEMAT-Reihe erfolgte die Erhebung der Rechenleistung und mit den Tests der WRT- Reihe die der Rechtschreibleistung. Alle Kinder mit einem IQ unter 80 und unzureichenden Deutschkenntnissen wurden von der weiteren Untersuchung ausgeschlossen. Auf Basis dieser Testdaten wurde bei insgesamt 19 Kindern eine Dyskalkulie diagnostiziert. Diese Kinder zeigten zwischen ihren unterdurchschnittlichen Rechenleistungen (T < 40) und intellektuellen Fähigkeiten eine kritische Diskrepanz von mindestens 1.2 Standardabweichungen. Weitere 19 Kinder mit unterdurchschnittlichen Rechenleistungen (T < 40) wurden der Gruppe RS zugeordnet, da sie die Mindestdiskrepanz von 1.2 SD zwischen Rechnen und Intelligenz nicht erfüllten. Sowohl die Kinder der Gruppe DYS als auch die der Gruppe RS wiesen durchschnittliche Leistungen in der Rechtschreibung (T > 40) auf. Die insgesamt 38 Kinder der Kontrollgruppe zeigten mindestens durchschnittliche schulische Leistungen in allen untersuchten Bereichen (T > 40). Sie wurden hinsichtlich des Alters zu der Gesamtgruppe aller schwach rechnenden Kinder (SR; d. h. DYS und RS) parallelisiert. Tabelle 1 enthält die Stichprobenparameter Geschlecht und Alter sowie die Intelligenz und die Leistungen der standardisierten Rechen- und Rechtschreibtests. Die KG und die Gruppe SR unterscheiden sich nicht in der Geschlechterverteilung und im Alter, jedoch hinsichtlich des IQ (t (74) = 3.18; p < .01). Weiterhin wird deutlich, dass sich beide Gruppen nicht in ihren Rechtschreibleistungen, jedoch erwartungsgemäß deutlich in ihren Rechenleistungen unterscheiden. Die weitere Aufteilung der Gesamtgruppe aller schwachen Rechner in die Gruppen DYS und RS zeigt, dass die Kinder sich in den Variablen Alter (t (36) = -2.40; p < .05) und Intelligenz (t (36) = 3.51; p < .01) signifikant unterscheiden. Weiterhin zeigen die Kinder mit Dyskalkulie deutlich schwächere Rechenleistungen als die Kinder mit Rechenschwäche (t (36) = - 4.18; p < .05). Aufgaben Die Arbeitsgedächtnisleistungen wurden anhand einer umfangreichen Aufgabenbatterie untersucht, die in den vergangenen Jahren in umfangreichen experimentellen Studien entwickelt wurde (Hasselhorn, Grube & Mähler, 2000; Schumann-Hengsteler, Strobl & Zoelch, 2004; Zoelch, Seitz & Schumann-Hengsteler, 2005). Es kamen insgesamt 13 Arbeitsgedächtnisaufgaben zum Einsatz: 6 phonologische Aufgaben (Ziffernspanne, einsilbige- und dreisilbige Wortspanne, Kunstwortspanne, Bilderspanne und Kunstwörter-Nachsprechen), 3 visuellräumliche Aufgaben (Corsi-Block-Spanne, Matrix- Spanne und Lokationsspanne), sowie 4 zentral-exekutive Aufgaben (Ziffern- und Wortrückwärtsspanne, Doppelspanne und Zählspanne). Phonologische Schleife. Die Ziffernspanne gilt allgemein als das traditionelle und globale Maß zur Beurteilung des phonologischen Kurzzeitgedächtnisses. Hierbei werden wachsende Sequenzen der Ziffern 1 bis 9 akustisch dargeboten, die unmittelbar in der gleichen seriellen Reihenfolge nachgesprochen werden sollen. In der gleichen Art und Weise wurden die ein- und dreisilbigen Wortspannen sowie die Kunstwortspanne präsentiert. Die Wortspannen bestanden aus geläufigen einsilbigen Worten (z. B. Stern, Fisch, Ball) bzw. dreisilbigen Worten (z. B. Erdbeere, Briefkasten, Kneifzange) und die Kunstwortspanne aus einsilbigen der deutschen Sprache ähnlichen Kunstwörtern (z. B. tirk, laum, sim). Bei der Bilderspanne KG (n =38) SR (n =38) SR DYS (n =19) RS (n =19) Geschlecht (m/ w) 19/ 19 14/ 24 5/ 14 9/ 10 Alter in Monaten 108.26 (11.83) 107.50 (12.26) 103.0 (9.09) 112.00 (13.55) K-ABC - IQ 97.16 (5.82) 92.47 (6.97) 95.95 (7.74) 89.00 (3.80) DEMAT - T-Wert 50.39 (5.73) 33.45 (5.18) 30.53 (5.64) 36.37 (2.31) WRT - T-Wert 48.08 (5.36) 45.30 (6.79) 44.67 (7.05) 45.89 (6.67) Tabelle 1: Mittelwerte (Standardabweichungen) der Stichprobenmerkmale: Geschlecht, Alter, Intelligenz, Rechtschreibleistung und Rechenleistung, für die Kontrollgruppe (KG) und Gesamtgruppe der schwachen Rechner (SR) sowie die Gruppe Dyskalkulie (DYS) und Rechenschwäche (RS) 294 Kirsten Schuchardt et al. wurden auf dem Computerbildschirm anwachsende Folgen von Gegenstandsbildern (z. B. Brille, Sonne, Schirm) seriell präsentiert, die vom Kind anschließend in korrekter Reihenfolge erinnert werden sollten. Das Kunstwörter-Nachsprechen diente als Maß des phonetischen Speichers. Hierbei wurden insgesamt 24 zwei-, drei- und viersilbige Kunstwörter einzeln vorgegeben, die das Kind unmittelbar richtig nachsprechen sollte. Die Summe der richtigen Reproduktionen mit maximal 24 Punkten bildete den Rohwert für diese Aufgabe. Visuell-räumlicher Notizblock. Die Lokationsspanne und die Corsi-Block-Spanne dienten der Erfassung der räumlich-dynamischen Komponente des visuell-räumlichen Notizblocks. In der Lokationsspanne wurden Serien von grünen Klecksen am Computer an verschiedenen Feldern einer 3 x 3-Matrix seriell dargeboten, deren Lokation anschließend in einer leeren Matrix in korrekter Reihenfolge wiedergegeben werden sollte. Für die Corsi-Block-Spanne stand ein graues Brett (23 x 27.5 cm) mit neun roten Klötzchen, die in unregelmäßiger Anordnung befestigt sind, zur Verfügung. Der Versuchsleiter tippte im Sekundenrhythmus Sequenzen von Klötzen unterschiedlichen Komplexitätsniveaus an, die vom Kind unmittelbar in der gleichen Reihenfolge nachgezeigt werden sollten. Zur Erfassung der visuell-statischen Komponente des visuell-räumlichen Notizblocks wurde die Matrix-Spanne eingesetzt. Muster von weißen und schwarzen Feldern unterschiedlicher Komplexität wurden in einer 4 x 4-Matrix am Computer präsentiert, beginnend mit zwei und steigernd bis maximal acht schwarzen Feldern. Unmittelbar nach der Präsentation sollten die Kinder die schwarzen Felder in einer leeren Matrix reproduzieren. Zentrale Exekutive. Die Ziffern- und Wortrückwärtsspanne dienten als klassische Maße zur Erfassung der zentral-exekutiven Leistungsfähigkeit. Hierbei wurden ansteigende Sequenzen von Ziffern bzw. einsilbigen Wörtern akustisch dargeboten, die in umgekehrter Reihenfolge reproduziert werden sollten. Die zentral-exekutive Funktion der Koordination phonologischer und räumlicher Information wurde über die Doppelspanne gemessen. In dieser Aufgabe wurden Sequenzen von Gegenständen in Form von Bildern (gleiche Items wie in der Bilderspanne) in einer 3 x 3-Matrix an verschiedenen Positionen seriell dargeboten. Aufgabe war es, sowohl die Gegenstände als auch deren Anordnung in einer leeren Matrix in korrekter Reihenfolge wiederzugeben. Weiterhin kam die Zählspanne als komplexes Spannenmaß zum Einsatz. Am Computer erschienen Sequenzen von Anordnungen zufällig angeordneter Kreise und Quadrate, wobei das Kind jeweils die Kreise zählen und sich deren Anzahl merken sollte. Nach Abschluss einer Sequenz sollten die gezählten Anzahlen in richtiger Darbietungsreihenfolge wiedergegeben werden. Die Maße der zentralen Exekutive erfordern in unterschiedlichem Außmaß Ressourcen der verschiedenen Subsysteme. Während die Rückwärtsspannen vornehmlich die phonologische Schleife beanspruchen, fließt in die Doppelspanne und die Zählspanne auch das visuell-räumliche Subsystem ein. Bei allen Gedächtnisspannenaufgaben mit Ausnahme des bereits beschriebenen Kunstwörter-Nachsprechens wurde einheitlich vorgegangen und bewertet. Den Kindern wurden Sequenzen mit zwei Items beginnend präsentiert, deren dargebotene Itemanzahl allmählich bis maximal acht Items gesteigert werden konnte. Für jede Sequenzlänge standen vier Varianten von Aufgaben zur Verfügung. Konnten zwei Varianten pro Sequenzlänge korrekt wiedergeben werden, erfolgte die nächste Aufgabe mit einem Item mehr. Wurden von den vier Varianten einer Sequenzlänge drei falsche Antworten gegeben, so erfolgte der Abbruch der gesamten Aufgabe. Waren die ersten beiden Varianten einer Sequenzlänge fehlerhaft, so wurde dieser Aufgabenblock beendet und dem Kind wurden abschließend die noch nicht bearbeiteten Sequenzen des vorangegangenen kürzeren Aufgabenblocks zur Bearbeitung präsentiert. Die längste korrekt wiedergegebene Sequenzlänge stellt das Maß für die jeweilige Gedächtnisspanne dar. Dieses erhöhte sich um den Wert 0.25 für jede weitere richtig wiederholte Sequenz innerhalb dieses Blocks. So resultierte beispielsweise ein Wert von 4.5, wenn ein Kind drei von vier Varianten mit vier Items, und ein Wert von 4.75, wenn es alle vier Varianten richtig reproduzieren konnte. Die Erhebung der Arbeitsgedächtnisaufgaben erfolgte in einer Einzelsitzung. Mit Ausnahme der Corsi-Block-Spanne wurden alle Aufgaben computerbasiert präsentiert. Der Durchführung lag dabei eine feste, zufällig gewählte und für die Kinder abwechslungsreiche Aufgabenreihenfolge zugrunde: Bilderspanne, Lokationsspanne, Doppelspanne, einsilbige Wortspanne, dreisilbige Wortspanne, Corsi-Block-Spanne, Kunstwörter-Nachsprechen, Wortrückwärtsspanne, Ziffernrückwärtsspanne, Zählspanne, Ziffernspanne, Matrix-Spanne, Kunstwortspanne. Arbeitsgedächtnisfunktionen bei rechenschwachen Kindern 295 Ergebnisse Für alle Analysen wurde das Signifikanzniveau auf a = .05 festgesetzt. Tabelle 2 enthält für alle Versuchsgruppen die Mittelwerte und Standardabweichungen der einzelnen Arbeitsgedächtnisaufgaben. Zur Beantwortung der Frage nach spezifischen Arbeitsgedächtnisdefiziten aller rechenschwachen Kinder (SR) im Vergleich zu den rechenunauffälligen Kontrollkindern (K) wurden in einem ersten Analyseschritt getrennt für alle drei Arbeitsgedächtnissubsysteme multivariate Kovarianzanalysen berechnet, wobei der IQ aufgrund des intellektuellen Gruppenunterschieds als Kovariate fungierte. Es ergaben sich keine statistisch bedeutsamen Haupteffekte in der phonologischen Schleife, F(6, 67) = 1.25, p > .05, und in der zentralen Exekutive, F(4, 69) = 2.04, p > .05. Im Gegensatz dazu wurde der multivariate Haupteffekt im visuell-räumlichen Notizblock signifikant, F(3, 70) = 3.63, p < .05. Univariate Tests zeigten signifikante Gruppenunterschiede in der Corsi-Block-Spanne, F(1, 72) = 9.20, p < .05 und der Matrix- Spanne, F(1, 72) = 8.10, p < .05. Keine statistisch bedeutsamen Unterschiede ergaben sich dagegeninderLokationsspanne, F(1, 72) = 3.01, p > .05. Somit weisen rechenschwache Kinder lediglich im visuell-räumlichen Notizblock Defizite auf, während die phonologischen und zentralexekutiven Funktionen unbeeinträchtigt sind. Zum Vergleich der beiden rechenschwachen Gruppen untereinander wurden die Arbeitsgedächtnisleistungen der Kinder mit und ohne Dyskalkulie (d. h. DYS und RS) im nächsten Schritt analysiert. Die statistische Auswertung erfolgte wiederum getrennt für die drei Subsysteme über multivariate Kovarianzanalysen mit IQ und Alter als Kovariaten. In keinem der drei Subsysteme zeigten sich signifikante multivariate Gruppeneffekte: phonologische Schleife, F(6, 28) < 1, visuellräumlicher Notizblock, F(3, 32) < 1, und zentrale Exekutive, F(4, 30) < 1. Folglich können keine Leistungsunterschiede im Arbeitsgedächtnis bei Kindern mit Minderleistungen im Rechnen mit und ohne Dyskalkuliediagnose nachgewiesen werden. Arbeitsgedächtnisaufgaben KG DYS RS Phonologische Schleife Ziffernspanne 5.13 (0.68) 4.89 (0.83) 4.75 (0.49) Einsilbige Wortspanne 4.62 (0.69) 4.46 (0.70) 4.35 (0.70) Dreisilbige Wortspanne 3.74 (0.47) 3.62 (0.52) 3.65 (0.49) Kunstwortspanne 4.20 (0.59) 3.80 (0.58) 3.83 (0.57) Bilderspanne 4.49 (0.75) 4.21 (0.78) 4.26 (0.77) Kunstwörter-Nachsprechen 21.26 (1.52) 19.63 (2.50) 20.22 (2.13) Visuell-räumlicher Notizblock Corsi-Block-Spanne 5.36 (0.90) 4.66 (0.72) 4.77 (0.78) Matrix-Spanne 5.51 (1.16) 4.45 (1.12) 4.73 (1.08) Lokationsspanne 4.87 (0.77) 4.57 (0.73) 4.15 (0.87) Zentrale Exekutive Ziffernrückwärtsspanne 3.78 (0.61) 3.56 (0.62) 3.46 (0.47) Wortrückwärtsspanne 3.63 (0.57) 3.50 (0.55) 3.42 (0.47) Doppelspanne 4.08 (0.66) 3.54 (0.83) 3.37 (0.72) Zählspanne 4.09 (0.84) 3.70 (1.03) 3.63 (0.85) Tabelle 2: Mittelwerte (Standardabweichungen) der Arbeitsgedächtnisaufgaben, getrennt nach den Untersuchungsgruppen 296 Kirsten Schuchardt et al. Diskussion Ziel der vorliegenden Studie war es, die Funktionstüchtigkeit der verschiedenen Komponenten des Arbeitsgedächtnisses bei Kindern mit schwachen Rechenleistungen detailliert zu analysieren. Als erstes wurde der Frage nachgegangen, in welchen Arbeitsgedächtnisfunktionen Kinder mit allgemein sehr schwachen Rechenleistungen Beeinträchtigungen aufweisen. Hierzu wurden die phonologischen, visuellräumlichen und zentral exekutiven Arbeitsgedächtnisleistungen von Kindern mit Minderleistungen im Rechnen mit nach Alter parallelisierten Kontrollkindern verglichen. Wurden hierzu bislang sehr heterogene Befunde berichtet, lässt sich in dieser Untersuchung durch die Verwendung einer sehr umfangreichen Arbeitsgedächtnisbatterie ein sehr eindeutiges Defizitmuster in Form einer spezifischen Beeinträchtigung des visuell-räumlichen Notizblocks feststellen. Hierbei lagen die Leistungen der rechenschwachen Kinder in zwei der drei eingesetzten visuell-räumlichen Arbeitsgedächtnisaufgaben deutlich unter denen der mathematisch unbeeinträchtigten Kinder. Da jedoch die Leistungen sowohl in einem Indikator zur Messung der dynamischen Komponente (Corsi- Block-Spanne) als auch in der Matrix-Spanne als Maß der statischen Komponente deutlich schwächer ausgeprägt waren, gehen wir von einer breiten Beeinträchtigung im visuell-räumlichen Notizblock aus. Dies spricht allerdings gegen die Annahmen mehrerer Forschungsarbeiten, die keine breite Beeinträchtigung im gesamten visuell-räumlichen Notizblock, sondern lediglich in der Speicherung dynamisch räumlicher Information rechenschwacher Kinder gefunden haben (McLean & Hitch, 1999; vgl. Passolunghi, 2006). Die durchweg guten Ergebnisse in den phonologischen Arbeitsgedächtnisaufgaben sprechen für eine gute Funktion der phonologischen Schleife. Das Ergebnis fehlender Defizite in den phonologischen Arbeitsgedächtnisprozessen steht in Übereinstimmung mit den Ergebnissen bei Kindern mit diagnostizierter Dyskalkulie von Schuchardt, Mähler und Hasselhorn (2008). Auch bei Gaupp (2003) zeigten sich in den klassischen phonologischen Aufgaben keine Gruppenunterschiede; lediglich im Rhythmuskopieren, einer Aufgabe, die möglicherweise der phonologischen Schleife zugeordnet werden kann, konnten schwächere Leistungen der Kinder mit Dyskalkulie gegenüber der Kontrollgruppe beobachtet werden. Erstaunlicherweise konnten in der vorliegenden Studie auch die vielfach beschriebenen zentral-exekutiven Beeinträchtigungen rechenschwacher Kinder nicht nachgewiesen werden. Diese Diskrepanz könnte möglicherweise durch unterschiedliche Operationalisierungen der zentralen Exekutive erklärt werden. Die in dieser Studie eingesetzten Maße der Rückwärtsspannen, Doppelspanne und Zählspanne stellen eher globale zentral-exekutive Erfassungsmaße dar, sodass nicht ausgeschlossen ist, dass schwache Rechenleistungen mit Defiziten bei spezifischen Teilfunktionen einhergehen. Die zweite Frage dieser Studie war, ob sich Kinder mit Dyskalkulie von Kindern mit allgemeinen Rechenschwierigkeiten in der Funktionstüchtigkeit des Arbeitsgedächtnisses unterscheiden. Hierzu wurde die Gesamtgruppe aller schwachen Rechner in die Gruppen Dyskalkulie und Rechenschwäche aufgeteilt und hinsichtlich der verschiedenen Arbeitsgedächtnisaufgaben miteinander verglichen. Hier zeigten sich in allen drei Subsystemen keine bedeutsamen Unterschiede zwischen den beiden Gruppen schwacher Rechner. Zusammenfassend lässt sich somit also sagen, dass unabhängig von der Erfüllung des Diskrepanzkriteriums schwache Rechenleistungen mit spezifischen Arbeitsgedächtnisdefiziten verbunden sind. Dabei weisen rechenschwache Kinder kein breites Defizitmuster, sondern vielmehr spezifische Beeinträchtigungen in visuell-räumlichen Arbeitsgedächtnisprozessen auf. Dies ist insofern sehr interessant, als dass eine recht große Anzahl von Kindern mit Rechenschwierigkeiten existiert, auf die nur zum Teil die Diagnose einer Dyskalkulie zutrifft. Den Kriterien (ICD-10, DSM-IV) zufolge Arbeitsgedächtnisfunktionen bei rechenschwachen Kindern 297 sind die Rechenschwierigkeiten dieser Untergruppe auf spezifische Defizite in der kognitiven Informationsverarbeitung rückführbar, wobei das Arbeitsgedächtnis als ein verursachender Erklärungsfaktor angesehen wird. Da sich jedoch in dieser Studie keine substanziellen Arbeitsgedächtnisunterschiede zwischen rechenschwachen Kindern mit und ohne Diskrepanz zur Intelligenz fanden, kann die Annahme einer spezifischen kognitiven Störung im Arbeitsgedächtnis als Ursache der Dyskalkulie und somit einer qualitativ eigenständigen Störungsgruppe hier nicht nachgewiesen werden. Die Arbeitsgedächtnisfunktionen scheinen somit nicht geeignet zu sein, um Dyskalkulie von allgemeiner Rechenschwäche abzugrenzen. Es bleibt allerdings die Frage offen, durch welche kognitiven Funktionsmerkmale die beiden Gruppen voneinander abgegrenzt werden können. Zusammengefasst lässt sich festhalten, dass der Ausprägungsgrad des Intelligenzniveaus hinsichtlich der Arbeitsgedächtnisfunktionstüchtigkeit bei schwachen Rechenleistungen eine viel geringere Rolle spielt als bisher angenommen. Es gibt daher auch keinen Grund, Kinder mit schwachen Rechenleistungen anhand des Intelligenzniveaus in zwei verschiedene Gruppen zu unterscheiden und in der Folge lediglich den Kindern mit Dyskalkuliediagnose ein spezifisches Förderangebot in Form einer Dyskalkulietherapie zu ermöglichen. Literatur Baddeley, A. D. (1986). Working memory. Oxford: University Press. Baddeley, A. D. (1996). Exploring the central executive. Quarterly Journal of Experimental Psycholog y, 49, 5 - 28. Dilling, H., Mombour, W. & Schmidt, M. H. (Hrsg.) (2000). Internationale Klassifikation psychischer Störungen. ICD-10 Kapitel V (F). Klinisch-diagnostische Leitlinien. Bern: Huber. Dockrell, J. & McShane, J. (1993). Childrens’s learning difficulties: A cognitive approach. Cambridge: Blackwell. Francis, D. J., Fletcher, J. M., Stuebing, K. K., Lyon, G. R., Shaywitz, B. A. & Shaywitz, S. E. (2005). Psychometric approaches to the identification of LD: IQ and achievement scores are not sufficient. 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Dr. Kirsten Schuchardt Prof. Dr. Claudia Mähler Universität Hildesheim Institut für Psychologie Marienburger Platz 22 D-31141 Hildesheim Tel. 0 51 21-88 34 93 Fax 0 51 21-88 34 79 E-Mail: kirsten.schuchardt@psych.uni-goettingen.de Prof. Dr. Marcus Hasselhorn Universität Göttingen Georg-Elias-Müller-Institut für Psychologie Waldweg 26 D-37073 Göttingen