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Transfer effects after working memory training in post-stroke aphasia

Transfereffekte nach Arbeitsgedächtnistraining bei Aphasie nach Schlaganfall

  • Background: Individuals with aphasia after stroke (IWA) often present with working memory (WM) deficits. Research investigating the relationship between WM and language abilities has led to the promising hypothesis that treatments of WM could lead to improvements in language, a phenomenon known as transfer. Although recent treatment protocols have been successful in improving WM, the evidence to date is scarce and the extent to which improvements in trained tasks of WM transfer to untrained memory tasks, spoken sentence comprehension, and functional communication is yet poorly understood. Aims: We aimed at (a) investigating whether WM can be improved through an adaptive n-back training in IWA (Study 1–3); (b) testing whether WM training leads to near transfer to unpracticed WM tasks (Study 1–3), and far transfer to spoken sentence comprehension (Study 1–3), functional communication (Study 2–3), and memory in daily life in IWA (Study 2–3); and (c) evaluating the methodological quality of existing WM treatments in IWA (Study 3). ToBackground: Individuals with aphasia after stroke (IWA) often present with working memory (WM) deficits. Research investigating the relationship between WM and language abilities has led to the promising hypothesis that treatments of WM could lead to improvements in language, a phenomenon known as transfer. Although recent treatment protocols have been successful in improving WM, the evidence to date is scarce and the extent to which improvements in trained tasks of WM transfer to untrained memory tasks, spoken sentence comprehension, and functional communication is yet poorly understood. Aims: We aimed at (a) investigating whether WM can be improved through an adaptive n-back training in IWA (Study 1–3); (b) testing whether WM training leads to near transfer to unpracticed WM tasks (Study 1–3), and far transfer to spoken sentence comprehension (Study 1–3), functional communication (Study 2–3), and memory in daily life in IWA (Study 2–3); and (c) evaluating the methodological quality of existing WM treatments in IWA (Study 3). To address these goals, we conducted two empirical studies – a case-controls study with Hungarian speaking IWA (Study 1) and a multiple baseline study with German speaking IWA (Study 2) – and a systematic review (Study 3). Methods: In Study 1 and 2 participants with chronic, post-stroke aphasia performed an adaptive, computerized n-back training. ‘Adaptivity’ was implemented by adjusting the tasks’ difficulty level according to the participants’ performance, ensuring that they always practiced at an optimal level of difficulty. To assess the specificity of transfer effects and to better understand the underlying mechanisms of transfer on spoken sentence comprehension, we included an outcome measure testing specific syntactic structures that have been proposed to involve WM processes (e.g., non-canonical structures with varying complexity). Results: We detected a mixed pattern of training and transfer effects across individuals: five participants out of six significantly improved in the n-back training. Our most important finding is that all six participants improved significantly in spoken sentence comprehension (i.e., far transfer effects). In addition, we also found far transfer to functional communication (in two participants out of three in Study 2) and everyday memory functioning (in all three participants in Study 2), and near transfer to unpracticed n-back tasks (in four participants out of six). Pooled data analysis of Study 1 and 2 showed a significant negative relationship between initial spoken sentence comprehension and the amount of improvement in this ability, suggesting that the more severe the participants’ spoken sentence comprehension deficit was at the beginning of training, the more they improved after training. Taken together, we detected both near far and transfer effects in our studies, but the effects varied across participants. The systematic review evaluating the methodological quality of existing WM treatments in stroke IWA (Study 3) showed poor internal and external validity across the included 17 studies. Poor internal validity was mainly due to use of inappropriate design, lack of randomization of study phases, lack of blinding of participants and/or assessors, and insufficient sampling. Low external validity was mainly related to incomplete information on the setting, lack of use of appropriate analysis or justification for the suitability of the analysis procedure used, and lack of replication across participants and/or behaviors. Results in terms of WM, spoken sentence comprehension, and reading are promising, but further studies with more rigorous methodology and stronger experimental control are needed to determine the beneficial effects of WM intervention. Conclusions: Results of the empirical studies suggest that WM can be improved with a computerized and adaptive WM training, and improvements can lead to transfer effects to spoken sentence comprehension and functional communication in some individuals with chronic post-stroke aphasia. The fact that improvements were not specific to certain syntactic structures (i.e., non-canonical complex sentences) in spoken sentence comprehension suggest that WM is not involved in the online, automatic processing of syntactic information (i.e., parsing and interpretation), but plays a more general role in the later stage of spoken sentence comprehension (i.e., post-interpretive comprehension). The individual differences in treatment outcomes call for future research to clarify how far these results are generalizable to the population level of IWA. Future studies are needed to identify a few mechanisms that may generalize to at least a subpopulation of IWA as well as to investigate baseline non-linguistic cognitive and language abilities that may play a role in transfer effects and the maintenance of such effects. These may require larger yet homogenous samples.show moreshow less
  • Patienten mit einer Aphasie nach einem Schlaganfall weisen häufig auch Beeinträchtigungen des Arbeitsgedächtnisses auf. Studien, die das Zusammenspiel von Arbeitsgedächtnis und Sprachfähigkeit untersuchen führten zu der Hypothese, dass ein Training des Arbeitsgedächtnisses auch zu Verbesserungen der Sprache führen könnten (sogenannte Transfer-Effekte). Obwohl jüngste Therapiestudien nachweislich die Leistung des Arbeitsgedächtnisses verbessern konnten, gibt es derzeitig nur wenig Evidenzen, ob und in welchem Ausmaß sich Verbesserungen des Arbeitsgedächtnisses auch auf ungeübte Gedächtnisaufgaben, das auditive Satzverständnis und die Kommunikationsfähigkeit im Alltag auswirken können. Das vorliegende Dissertationsprojekt untersucht, ob (a) das Arbeitsgedächtnis bei Patienten mit einer Aphasie über ein adaptiertes N-Back-Training verbessert werden kann (Studie 1–3) und (b) das Arbeitsgedächtnistraining zu einem nahen Transfer auf ungeübte Arbeitsgedächtnisaufgaben (Studie 1–3) und zu einem weiten Transfer auf auditivePatienten mit einer Aphasie nach einem Schlaganfall weisen häufig auch Beeinträchtigungen des Arbeitsgedächtnisses auf. Studien, die das Zusammenspiel von Arbeitsgedächtnis und Sprachfähigkeit untersuchen führten zu der Hypothese, dass ein Training des Arbeitsgedächtnisses auch zu Verbesserungen der Sprache führen könnten (sogenannte Transfer-Effekte). Obwohl jüngste Therapiestudien nachweislich die Leistung des Arbeitsgedächtnisses verbessern konnten, gibt es derzeitig nur wenig Evidenzen, ob und in welchem Ausmaß sich Verbesserungen des Arbeitsgedächtnisses auch auf ungeübte Gedächtnisaufgaben, das auditive Satzverständnis und die Kommunikationsfähigkeit im Alltag auswirken können. Das vorliegende Dissertationsprojekt untersucht, ob (a) das Arbeitsgedächtnis bei Patienten mit einer Aphasie über ein adaptiertes N-Back-Training verbessert werden kann (Studie 1–3) und (b) das Arbeitsgedächtnistraining zu einem nahen Transfer auf ungeübte Arbeitsgedächtnisaufgaben (Studie 1–3) und zu einem weiten Transfer auf auditive Satzverständnisaufgaben (Studie 1–3), auf die Alltagskommunikation (Studie 2–3) und auf das Alltagsgedächtnis (Studie 2–3) bei Patienten mit einer Aphasie führt. Zudem evaluiert das vorliegende Projekt (c) die methodische Qualität bereits existierender Arbeitsgedächtnistrainings bei Patienten mit einer Aphasie (Studie 3). Zur Beantwortung der vorliegenden Studienfragen wurden zwei empirische Studien (Studie 1 und 2) sowie ein systematisches Review (Studie 3) durchgeführt. In Studie 1 und 2 durchliefen Studienteilnehmer mit einer chronischen Aphasie nach einem Schlaganfall ein adaptiertes N-Back-Training. Es zeigte sich ein sehr gemischtes Trainingsmuster und Transfereffekte bei den Studienteilnehmern: Fünf von sechs Probanden verbesserten sich signifikant beim N-Back-Training. Alle sechs Probanden zeigten zudem signifikante weite Transfereffekte auf das auditive Satzverständnis. Darüber hinaus konnte ein weiter Transfereffekt auf die Kommunikationsfähigkeit und das Gedächtnis im Alltag sowie ein naher Transfer auf ungeübte N-Back-Aufgaben nachgewiesen werden. Allerdings schwankte das Transferverhalten innerhalb der Probanden stark. Das systematische Review (Studie 3) zeigte eine schwache interne und externe Validität über die 17 eingeschlossenen Studien. Obwohl die Ergebnisse bezüglich des Arbeitsgedächtnisses, des auditiven Satzverständnisses und des Lesens trotz der methodischen Einschränkungen der untersuchten Studien vielversprechend sind, sollten Schlussfolgerungen über die positiven Transfereffekte von Arbeitsgedächtnistrainings dennoch mit Vorsicht betrachtet werden. Die Ergebnisse der empirischen Studien zeigten, dass sich mit Hilfe eines computergestützten und adaptiven Trainings das Arbeitsgedächtnis verbessert und zudem ein Transfer auf das auditive Satzverständnis und die Kommunikationsfähigkeit im Alltag bei einigen Patienten mit einer chronischen Aphasie nach einem Schlaganfall erzielt werden konnte. Es sind jedoch weitere Studien notwendig, um den Einfluss individueller Unterschiede auf die individuellen Transfermaße aufzudecken und eine Generalisierbarkeit der Ergebnisse auf Untergruppen aphasischer Teilnehmer zu beleuchten. Darüber hinaus werden zukünftige Studien benötigt, die die Rolle der Baseline nicht-linguistischer kognitiver Fähigkeiten und der Sprachproduktion sowie die Aufrechterhaltung von Transfereffekte weiter untersuchen.show moreshow less

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Metadaten
Author:Lilla Zakariás
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus4-423600
DOI:https://doi.org/10.25932/publishup-42360
Referee:Isabell WartenburgerORCiDGND, Nadine MartinGND
Advisor:Isabell Wartenburger, Christos Salis
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2018
Publishing Institution:Universität Potsdam
Granting Institution:Universität Potsdam
Date of final exam:2018/11/05
Release Date:2019/02/13
Tag:Aphasie; Arbeitsgedächtnis; Therapie
aphasia; treatment; working memory
Pagenumber:178
RVK - Regensburg Classification:ER 860, CP 4400
Organizational units:Humanwissenschaftliche Fakultät / Strukturbereich Kognitionswissenschaften / Department Linguistik
Dewey Decimal Classification:1 Philosophie und Psychologie / 15 Psychologie / 150 Psychologie
4 Sprache / 41 Linguistik / 410 Linguistik
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