Het verschil tussen mannen en vrouwen in het effect van
tDCS op de prestatie op werkgeheugentaken
Naam: Marieke van Liemt Studentnummer: 10293140
Datum: 24-04-2015
Begeleider: Tess den Uyl
Bachelorproject Psychologie
2 Abstract
Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) is een vorm van hersenstimulatie waarbij
specifieke hersengebieden geprikkeld kunnen worden door een zwakke stroom. In dit onderzoek is gekeken naar het verschil tussen mannen en vrouwen in de prestatie op werkgeheugentaken gedurende blootstelling aan tDCS. De participanten hebben twee werkgeheugentaken volbracht. In dit onderzoek werden de participanten op twee momenten getest; ofwel met anodale tDCS van de dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) ofwel met sham stimulatie. Uit de resultaten blijkt dat vrouwen een hogere accuratesse laten zien op de Sternberg taak in de sham conditie in vergelijking met de tDCS conditie en dat er voor
mannen geen significant verband is gevonden. Gekeken naar reactietijd is geen verschil tussen mannen en vrouwen gevonden in het effect van tDCS op de prestatie op de beide
werkgeheugentaken. Tegenstrijdig met eerder onderzoek is er geen hoofdeffect gevonden van tDCS op de prestatie op werkgeheugentaken. In vervolgonderzoek dient extra onderscheid tussen mannen en vrouwen te worden gemaakt op verschillende werkgeheugentaken.
Keywords: transcranial Direct Current Stimulation (tDCS), dorsolaterale prefrontale cortex,
3 Inleiding
Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) is een hersenstimulatietechniek waarbij
specifieke delen van de hersenen gestimuleerd worden zoals de cognitieve en motor gebieden in de hersenen (Jacobson, Koslowsky, & Lavidor, 2012). Recent tDCS onderzoek richt zich op het werkgeheugen (Andrews et al., 2011; Ohn, Park, Yoo, Ko, Choi, & Kim, 2008). tDCS is een non-invasieve vorm van hersenstimulatie waarbij twee elektroden op het hoofd worden geplaatst zodat er een stroom door het hoofd loopt. De anodale en cathodale elektroden bepalen hoe de stroom door de hersenen loopt, waarbij de anodale elektrode een stimulerende werking heeft en de cathodale elektrode een inhiberende werking heeft (Nitsche & Paulus, 2000).
Verschillende onderzoeken vonden dat tDCS invloed heeft op het werkgeheugen wanneer de linker dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) wordt gestimuleerd (Fregni et al, 2005;). Zo vonden Andrews, Hoy, Enticott, Daskalakis en Fitzgerald (2011) dat de prestatie op een werkgeheugentaak vooruitging wanneer participanten werden blootgesteld aan tDCS vergeleken met de prestaties van participanten die geen tDCS kregen aangeboden. Verder bleek uit de resultaten van het onderzoek van Fregni en zijn collega’s (2005) dat alleen anodale stimulatie van de linker prefrontale cortex de prestatie op een werkgeheugentaak verhoogde in vergelijking met de sham stimulatie.
Bij bovenstaande onderzoeken is geen onderscheid gemaakt tussen mannen en vrouwen terwijl uit verschillend onderzoek naar voren komt dat mannen en vrouwen van elkaar verschillen in de prestatie op cognitieve taken en in de hersenactiviteit tijdens het uitvoeren van deze cognitieve taken (Bell, Willson, Wilman, Dave, & Silverstone, 2006; Weiss et al., 2003). Cognitieve functies in de hersenen worden ondersteund door
verschillende gespecialiseerde gebieden die elk weer onderdeel zijn van uitgebreide hersenennetwerken (Driver, Blankenburg, Bestmann, Vanduffel, & Ruff, 2009). De
4 prefrontale cortex is een hersengebied met verschillende functies en speelt onder andere een belangrijke rol bij het werkgeheugen (Crone, 2012).
Divers fMRI onderzoek heeft zich specifiek gericht op de verschillen tussen mannen en vrouwen en hieruit komt naar voren dat er verschillen bestaan in hersenactivatie op
werkgeheugentaken tussen mannen en vrouwen (Speck, Ernst, Braun, Koch, Miller, & Chang, 2000; Goldstein et al., 2005; Schoning et al., 2007). Zo blijkt uit de onderzoeken van Speck en collega’s (2000) en Goldstein en collega’s (2005) dat mannen meer activatie laten zien tijdens verschillende werkgeheugentaken in de rechter hemisfeer en vrouwen meer in de linker hemisfeer. Daarnaast bleek dat vrouwen meer nauwkeurig waren op de taken maar wel een langzamere reactietijd hadden dan mannen (Speck et al., 2000). Ook Schoning en
collega’s (2007) vonden in hun fMRI onderzoek dat vrouwen meer activatie laten zien tijdens werkgeheugentaken in de linker frontale delen van de hersenen en dat mannen meer activatie laten zien in de rechter pariëtale gebieden. Hierbij werd een verband gevonden met de
menstruatiecyclus en de hormonen die daarbij een rol spelen.
Aangezien gebleken is dat mannen en vrouwen verschillen in hersenactivatie op werkgeheugentaken is er ook tDCS onderzoek dat zich meer heeft gericht op de verschillen tussen mannen en vrouwen. Zo vonden Meiron en Lavidor (2013) in hun tDCS onderzoek naar het verbale werkgeheugen dat stimulatie effecten in de linker DLPFC bij mannen het meest effectief zijn en dat zij beter presteerden op een werkgeheugentaak in vergelijking met de sham conditie. Daarentegen vonden ze dat vrouwen beter presteerden op een
werkgeheugentaak wanneer zij gestimuleerd werden in de rechter DLPFC in vergelijking met de sham conditie. Deze bevindingen zijn in tegenstrijd met de resultaten uit het fMRI
onderzoek, waarbij juist vrouwen meer activatie in de linker hemisfeer laten zien en mannen meer activatie in de rechter hemisfeer.
5 Ander tDCS onderzoek naar de verschillen tussen mannen en vrouwen van Chaieb, Antal en Paulus (2008) toont aan dat er sekseverschillen bestaan bij anodale stimulatie van de visuele cortex. Bij vrouwen zorgt anodale stimulatie voor een verhoogde corticale
prikkelbaarheid in dit hersengebied in vergelijking met mannen. Wellicht dat deze verhoogde prikkelbaarheid ook de prestatie op een zou werkgeheugentaak kunnen bevorderen. Deze bevinding is tegenstrijdig met het resultaat uit het tDCS onderzoek van Meiron en Lavidor (2013) waarin naar voren komt dat mannen bij stimulatie van de linker DLPFC beter presteren op het verbale werkgeheugen. Volgens Meiron en Lavidor (2013) zouden mannen beter presteren bij stimulatie van de linker DLPFC, waar Chaieb, Antal en Paulus (2008) vonden dat vrouwen een verhoogde corticale prikkelbaarheid lieten zien.
Huidig onderzoek zal verder doorgaan op het verschil tussen mannen en vrouwen in de prestatie op een werkgeheugentaak tijdens tDCS en sham stimulatie, maar zal zich enkel richten op de anodale stimulatie van de linker DLPFC. Aangezien zowel mannen en vrouwen dan enkel op dezelfde plek worden gestimuleerd kan meer gezegd worden over dit specifieke gebied van het werkgeheugen. Vanwege bovenstaande tegenstrijdige resultaten en het feit dat er naast deze twee onderzoeken nog weinig duidelijk is over genderverschillen binnen tDCS onderzoek naar het werkgeheugen, zal in huidig onderzoek worden gekeken naar het verschil tussen mannen en vrouwen in de prestatie op werkgeheugentaken gedurende blootstelling aan tDCS. Bij de prestatie op de werkgeheugentaken zal onderscheid worden gemaakt tussen reactietijd en accuratesse. Ondanks de tegenstrijdige resultaten wordt verwacht dat mannen beter zullen presteren op een werkgeheugentaak tijdens anodale tDCS van de linker DLPFC ten opzichte van sham in vergelijking met vrouwen aangezien dit uit het tDCS onderzoek van Meiron en Lavidor (2013) naar voren kwam.
Bij de prestatie op werkgeheugentaken speelt ook het zelfconcept en
6 onderzoek van Skaalvik en Skaalvik (2004) blijkt dat mannen, vooral op rekenkundige taken, een hoger zelfconcept en een hogere verwachting van de rekenprestaties hebben dan vrouwen. Bovendien vonden zij dat dit gerelateerd is aan de prestatie aangezien mannen hoger scoren dan vrouwen op taken waarbij rekenvaardigheden getest worden. Dit betekent dat vrouwen in mindere mate in staat zijn om tot een goede oplossing te komen op een rekenkundige
werkgeheugentaak. Verder vonden Miller en Bichsel (2004) dat vrouwen meer angst hebben bij rekenkundige taken dan mannen. Deze angst voor rekenen is geassocieerd aan het
visuele/verbale subsysteem van het werkgeheugen. Meer angst staat in verband met een mindere werking van visuele/verbale werkgeheugen (Ashcraft & Kirk, 2001). Vanwege dit gegeven zal nog worden gekeken naar het verschil tussen mannen en vrouwen in het verband tussen de prestatie op een rekenkundige werkgeheugentaak en het zelfconcept en
competentiegevoel over deze prestatie.
Om de onderzoeksvragen te beantwoorden zullen de participanten in dit onderzoek onderworpen worden aan twee werkgeheugentaken, namelijk de Sternberg taak en de
rekenkundige inhibitietaak. De Sternberg taak die wordt afgenomen is dezelfde als de taak uit het onderzoek van Gladwin, den Uyl, Fregni en Wiers (2012). Tijdens de Sternberg taak zullen de participanten tDCS of sham stimulatie onderaan. In het onderzoek van Wolkenstein, Zeiller, Kanske en Plewnia (2014) is naast een werkgeheugentaak ook gebruikgemaakt van de rekenkundige inhibitietaak. In huidig onderzoek zullen deze taken twee keer bij de
participanten worden afgenomen, één keer gedurende tDCS en één keer gedurende sham stimulatie.
7 Methode
Deelnemers
De gegevens voor dit onderzoek zijn verzameld door middel van een online werving via een universiteitswebsite waarbij iedereen ouder dan achttien jaar zich kon inschrijven. Vervolgens werd contact met hen opgenomen voor meer uitleg over het onderzoek en ontvingen zij een brief met informatie omtrent het onderzoek. De onderzoekspopulatie
bestond uit 30 participanten waarvan 46,7 procent (N = 14) mannen en 53,3 procent (N = 16) vrouwen. De gemiddelde leeftijd was 22,47 (SD = 3,61), voor mannen 22,21 (SD = 3,07) en voor vrouwen 22,69 (SD = 4,00). Bij de werving van de participanten is rekening gehouden met inclusiecriteria; de participant moest tussen de achttien en 40 jaar oud zijn, rechtshandig en Nederlandstalig zijn. Daarnaast werden er ook exclusiecriteria gehanteerd; de participant mocht geen neurologische aandoeningen hebben of een verleden hebben met
hersenbeschadigingen. Ook mocht de participant geen hersenoperaties hebben ondergaan en geen huidafwijkingen hebben.
Materialen
In huidig onderzoek moesten de participanten twee werkgeheugentaken uitvoeren; de Sternberg taak en de rekenkundige inhibitietaak. Naast deze taken kregen de participanten ook enkele vragen die zij moesten beantwoorden.
Sternberg taak
Bij de Sternberg taak moesten de participanten in de trainingsfase een lijst van afgewisseld zes en acht verschillende woorden onthouden die gepresenteerd werden op het scherm van de computer. Deze woorden hadden een positieve, negatieve of neutrale betekenis (bijv. afgunst en liefde), wat een functie had voor andere doeleinden. Hierna kregen zij een
8 afleidende taak waarbij er vier woorden te zien zijn in een bepaalde kleur, groen of blauw. De kleur van het woord dienden zij aan te geven door ofwel de ‘f’ toets in te drukken ofwel de ‘j’ toets in te drukken. Vervolgens volgde de testfase waarin de participant achtereenvolgens twee woorden te zien kreeg. Eén van de woorden was een woord uit het eerste lijstje dat de participanten moesten onthouden. Het andere woord was ofwel een woord uit de afleidende taak ofwel een geheel nieuw woord. De participant diende aan te geven welk woord in het eerste lijstje zat door te klikken op de ‘f’ toets voor het linker woord of de ‘j’ toets voor het rechter woord. De eerste reeks bestond uit zes items in de geheugenlijst, dan vier items in de afleidende fase en als laatst vijf items in de testfase. Hierna volgde een reeks van acht items in de geheugenlijst, vier items in de afleidende fase en vijf items in de testfase. Dit werd
vervolgens nogmaals herhaald en dit vormde één blok, zie tabel 1. Per blok werden de zes woorden 4500 of 6000 ms gepresenteerd. Het lijstje met acht woorden werd 6000 of 7500 ms gepresenteerd. In totaal werden er twaalf van deze blokken afgenomen, wat inhoudt dat er 240 trials zijn afgenomen bij de participant. Bij de afname van de Sternberg taak werd naast de accuratesse ook de reactietijd per trial van de participanten gemeten.
Tabel 1
Schematische weergave van één blok binnen de Sternbergtaak
Trainingsfase Afleidende fase Testfase
6 4 5
Aantal items 8 4 5
6 4 5
9
Rekenkundige inhibitietaak
De tweede taak die de participanten uit moesten voeren was de Arithmetic Inhibition
task, ofwel de rekenkundige inhibitietaak. Hierbij werden twee sommen aan de participanten
gepresenteerd waarna zij moesten aangeven welke som de hoogste uitkomst gaf. De twee sommen werden tegelijkertijd naast elkaar maximaal 6000 ms gepresenteerd. Indien de participant een respons gaf, verdween de som. Elk paar bevatte zowel een optelsom als een aftreksom. De sommen werden van elkaar gescheiden door een verticale lijn tussen beiden. Tegen de participanten werd gezegd dat zij zo goed en zo snel mogelijk aan moesten geven welke uitkomst van beide sommen het hoogst was (‘f’toets voor linker som of ‘j’ toets voor rechter som). Elk paar sommen werd voorafgegaan door een fixatiescherm met een kruis in het midden die 2000 ms getoond werd. Het volgend paar sommen verscheen wanneer de participant had geantwoord of wanneer de 6000 ms waren verstreken waarbinnen de sommen verschenen. In totaal kregen de participanten 60 items in random volgorde gepresenteerd. Op de achtergrond van het scherm waarin de sommen werden gepresenteerd waren plaatjes getoond, wat een functie had voor andere doeleinden. Van 25 procent van de plaatjes was de lading negatief, van 25 procent positief, van 25 procent neutraal en in 25 procent van de gevallen was er geen plaatje te zien. Ook bij de afname van de rekenkundige inhibitietaak werd naast de accuratesse eveneens de reactietijd van de participanten gerapporteerd. Voorafgaand aan de taak kregen de participanten twee oefenitems. Deze gegevens zijn niet meegenomen bij de data-analyse.
tDCS
In dit onderzoek werd de DLPFC van de participanten gestimuleerd door middel van het apparaat Neuroconn. Bij de participanten werden twee elektroden van 5 cm bij 7 cm bevestigd op het hoofd. De anodale elektrode werd op de linker dorsolaterale prefrontale
10 cortex bevestigd. De andere, cathodale elektrode werd op de orbito prefrontale cortex
bevestigd. De participanten kregen 15 minuten anodale stimulatie toegediend waarbij de sterkte van de stroom 1 mA betrof. Op de andere testdag werden de participanten blootgesteld aan een vorm van placebo stimulatie, namelijk sham stimulatie. Hierbij werden dezelfde elektroden gebruikt maar werd de sterkte van het signaal niet 15 minuten toegediend maar enkel 30 seconden. Hierna nam de stroom geleidelijk af waardoor het geen effect meer op de hersenen had.
Procedure
Nadat de participanten toestemming hadden gegeven om mee te werken aan het onderzoek is er een afspraak met hen gemaakt voor de afname van het onderzoek. De participanten werden geacht twee keer op hetzelfde tijdstip langs te komen met een
tussenpose van één week om de taken af te nemen. Hierbij werd een marge gehanteerd van één dag. De tijdsduur van het bezoek bedroeg ongeveer 60 minuten. De afname van de taken vond plaats in drie weken, verspreid over februari en maart en vond plaats in het laboratorium van de UvA.
Bij aanvang van het bezoek werden er een aantal algemene vragen gesteld,
bijvoorbeeld over de gemoedstoestand van de participant. Voorafgaand aan de Sternberg taak werd een oefensessie afgenomen. Daarna werd bij de participant de elektroden bevestigd en hiermee aangesloten op de stimulatie. De Sternberg taak werd vervolgens op de computer afgenomen. Indien de participant hiermee klaar was, werden de elektroden verwijderd en volgde de afname van de rekenkundige inhibitietaak. Ook na afloop diende de participant nog een aantal vragen te beantwoorden. Elke participant werd twee keer getest, zowel in de tDCS conditie als in de sham conditie, waarbij counterbalancing is toegepast. Verder is er in dit onderzoek sprake van een dubbel-blind design; zowel de proefleider als de participant wisten
11 niet in welke conditie de participant per testdag zat. Aangezien er vooraf codes zijn toegekend aan de tDCS en de sham stimulatie, had de proefleider bij het inschakelen van de stimulatie geen kennis van de conditie waarin de participant zich bevond. Indien een participant in beide condities was getest, kreeg deze nog een aantal vragen over de motivatie en ervaring tijdens de taken. Ook werd gevraagd of er een verschil ondervonden werd tussen de eerste testdag en de tweede testdag om zo na te gaan of zij verschil tussen de condities hadden ervaren. De participanten kregen een beloning van twee proefpersoonpunten of 20 euro voor het deelnemen aan het onderzoek.
Analyse
De data werd geanalyseerd door gebruik te maken van het computerprogramma SPSS. Als eerst is de verkregen data gecontroleerd voor uitval van participanten en normaliteit. Binnen dit onderzoek wordt gebruik gemaakt van een within-design. Dit houdt in dat elke participant in beide condities getest wordt. De hypotheses worden getoetst door middel van
Repeated Measures ANOVA’s waarbij een betrouwbaarheidsinterval van 95% wordt
toegepast. De gemiddelde scores op reactietijd en accuratesse op de taken van de twee groepen, mannen en vrouwen, worden met elkaar vergeleken binnen de twee verschillende condities.
Resultaten
Datascreening
In dit onderzoek is de data van 27 participanten meegenomen in de analyses, waarvan 12 mannen en 15 vrouwen in de leeftijd van 19 tot en met 34 jaar. Van drie participanten ontbreekt de data van de prestatie op de Sternberg taak en de rekenkundige inhibitietaak in de
12 sham conditie. Deze gegevens zijn niet meegenomen in de verdere analyses. De reactietijd en accuratesse op de verschillende trials waren op de beide taken normaal verdeeld.
Toetsingsresultaten
De gemiddelden en standaarddeviaties van de reactietijden en accuratesse zijn voor de beide taken berekend voor zowel de sham conditie als de tDCS conditie, zie de tabellen 2 en 3. Hieruit blijkt dat wanneer de beide condities met elkaar vergeleken worden de gemiddelden van de taken niet veel van elkaar verschillen. Ook is te zien, aan de minimale en maximale score, dat er op elke variabele wel verschil bestaat tussen de scores van de participanten. Tabel 2
Gemiddelden en standaarddeviaties van reactietijd (RT) op de Sternberg taak (SBT),
accuratesse (ACC) op de werkgeheugentaak, reactietijd op de arithmatic inhibition task (AIT) en accuratesse op de arithmatic inhibition task tijdens sham stimulatie
Variabele N M (SD) Min Max
RT op de SBT 27 1102.30 (208.96) 798.69 1649.30
ACC op de SBT 27 0.80 (0.08) 0.62 0.94
RT op de AIT 27 2309.24 (402.54) 1595.60 3137.70
13 Tabel 3
Gemiddelden en standaarddeviaties van reactietijd (RT) op de Sternberg taak (SBT),
accuratesse (ACC) op de werkgeheugentaak, reactietijd op de arithmatic inhibition task (AIT) en accuratesse op de arithmatic inhibition task tijdens tDCS
Variabele N M (SD) Min Max
RT op de SBT 27 1115.66 (219.89) 758.11 1712.20
ACC op de SBT 27 0.79 (0.08) 0.64 0.96
RT op de AIT 27 2297.99 (416.13) 1595.80 3356.50
ACC op de AIT 27 0.89 (0.08) 0.68 1.00
Aan de hand van Repeated Measures ANOVA’s is gekeken naar het effect van de conditie (sham/tDCS) op de prestatie op de werkgeheugentaken. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen de reactietijd op de trials van de taken en de accuratesse op de trials. Als eerst blijkt dat er geen significant hoofdeffect is gevonden van de conditie op de reactietijd op de Sternberg taak. De reactietijd op deze taak tijdens sham verschilt niet significant van de reactietijd op de taak tijdens tDCS, F(1,25) = .422, p = .666. Ook is er geen significant interactie-effect gevonden wanneer sekse van de participant wordt meegenomen, F(1,25) = 3.162, p = .088. Wel geeft dit resultaat aan dat er een trend is gevonden in dit verband. Echter verschillen de reactietijden van vrouwen niet significant van die van mannen.
Vervolgens is gekeken naar de accuratesse op de Sternberg taak en de beide condities (sham/tDCS). Er is geen significant hoofdeffect gevonden wat betreft de conditie en de accuratesse op de Sternberg taak, F(1,25) = .524, p = .476. De accuratesse van de prestatie op de Sternberg taak tijdens de sham stimulatie verschilt niet significant van de accuratesse op de taak tijdens de tDCS. Gekeken naar het interactie-effect, waarbij sekse meegenomen is, geven de resultaten aan dat er een significant effect gevonden is, F(1,25) = 13.050, p = .001.
14 Vanwege dit significante resultaat zijn de effecten van mannen en vrouwen vervolgens apart bekeken. Hieruit is gebleken dat vrouwen significant hoger scoren op accuratesse in de sham conditie in vergelijking met de tDCS conditie, F(1,14) = 28.587, p <.001. Mannen scoren hoger in de tDCS conditie in vergelijking met de sham conditie maar deze relatie is niet significant, F(1,11) = 2.084, p = .177.
Naast de werkgeheugentaak is er ook gekeken naar de reactietijd en accuratesse op de rekenkundige inhibitietaak en een eventueel verschil hierin tussen mannen en vrouwen. Er is geen significant hoofdeffect gevonden van de conditie op de reactietijd op de rekenkundige inhibitietaak, F(1,25) = .053, p = .820. De reactietijd op de verschillende trials van de taak verschilt niet tussen de beide condities (sham/tDCS). Gekeken naar het interactie-effect kan gezegd worden dat er eveneens geen significant resultaat is gevonden. Er bestaat geen verschil tussen mannen en vrouwen in de reactietijd op de rekenkundige inhibitietaak in de beide condities, F(1,25) = .099, p = .756.
Tot slot is er onderzocht of er een effect bestaat van hersenstimulatie in de vorm van tDCS op de accuratesse van de rekenkundige inhibitietaak. De resultaten geven aan dat er geen significant hoofdeffect is gevonden van de conditie (sham/tDCS) op de accuratesse op de rekenkundige inhibitietaak, F(1,25) = .137, p = .714. Er bestaat geen verschil in
accuratesse tussen de beide condities, de participanten presteren niet beter wanneer er tDCS bij hen wordt aangesloten. Indien sekse wordt meegenomen binnen dit verband kan gezegd worden dat er eveneens geen significant resultaat gevonden is, F(1,25) = .004, p = .953. Er bestaat geen verschil tussen mannen en vrouwen in accuratesse op de rekenkundige
inhibitietaak in beide condities (sham/tDCS).
Verder is er een Pearson’s correlatie uitgevoerd om te kijken naar een eventueel verband tussen de prestatie (accuratesse) op de rekenkundige inhibitietaak en het
15 verschil bestaat tussen mannen en vrouwen. Uit deze analyse is gebleken dat er in beide condities geen enkel significant verband is gevonden tussen de prestatie en het
competentiegevoel en motivatie van de prestatie op de taak (Tabel 4). Mannen en vrouwen verschillen niet van elkaar in dit verband. Wel is te zien dat er voor mannen en vrouwen een andere richting van het verband geldt op de taakvraag over het competentiegevoel en de motivatie in sham conditie en op de taakvraag over de motivatie in de tDCS conditie.
Tabel 4
Pearson’s correlaties van de prestatie op de AIT en het competentiegevoel en motivatie ten opzichte van deze prestatie, voor mannen en vrouwen
Taakvraag competentiegevoel Taakvraag motivatie Man ACC op de AIT (sham) r .287 .340 Sig (2.-tailed) .365 .279 Vrouw ACC op de AIT (sham) r -.408 -.262 Sig (2.-tailed) .131 .346 Man ACC op de AIT (tDCS) r -.054 -.453 Sig (2.-tailed) .867 .139 Vrouw ACC op de AIT (tDCS) r -.327 .125 Sig (2.-tailed) .234 .658 Discussie
In dit onderzoek is bekeken in hoeverre er een verschil bestaat tussen mannen en vrouwen in de prestatie op werkgeheugentaken indien zij werden blootgesteld aan
16 van de participanten op dezelfde taken terwijl zij aan sham stimulatie werden blootgesteld. De bevindingen van huidig onderzoek laten tegenstrijdige resultaten zien ten opzichte van eerder tDCS onderzoek op het gebied van de invloed op het werkgeheugen, maar ook op het verschil tussen mannen en vrouwen.
Op basis van de resultaten kan allereerst geconcludeerd worden dat er geen enkel hoofdeffect is gevonden van de conditie op de prestatie, reactietijd en accuratesse, op beide werkgeheugentaken. Dit houdt in dat tDCS, tegen de verwachting in, geen effect had op de verbetering van de prestatie, accuratesse en reactietijd, op werkgeheugentaken. Verder is gekeken naar het verschil tussen mannen en vrouwen in prestatie op de werkgeheugentaken in beide condities. Gebleken is dat er een significant effect van sekse is gevonden in accuratesse op de Sternberg taak. In tegenstelling tot de verwachtingen presteerden vrouwen beter tijdens sham stimulatie vergeleken met de prestatie tijdens tDCS. Bij mannen is er geen effect gevonden. Opvallend is dat er verder geen verschillen zijn gevonden tussen mannen en vrouwen in reactietijd op beide werkgeheugentaken, maar ook niet in accuratesse op de rekenkundige inhibitietaak. Echter is wel een trend gevonden voor het verschil tussen mannen en vrouwen in het verband tussen tDCS en de reactietijd op de Sternberg taak. Bovendien is gebleken dat er geen verschil bestaat tussen mannen en vrouwen in het verband tussen de prestatie op de rekenkundige inhibitietaak en het competentiegevoel en motivatie ten opzichte van de prestatie op de taak. Bovenstaande opvallende resultaten zijn niet in overeenstemming met de verwachtingen.
Een verklaring van het onverwachte resultaat wat betreft het wegblijven van het effect van tDCS op een verbetering van het werkgeheugen kan voor de accuratesse op de Sternberg taak gezocht worden bij het verschil tussen mannen en vrouwen. Hier is namelijk een
interactie-effect gevonden maar het hoofdeffect van tDCS op de prestatie op de
17 verband tussen mannen en vrouwen dit hoofdeffect opheft. Daarbij komt dat er in huidig onderzoek geen sprake is geweest van een conditie waarin de participanten met helemaal geen tDCS werd gestimuleerd. In de sham conditie was namelijk wel sprake van een korte periode van 30 seconden waarin de participanten werden gestimuleerd. Welke verdere uitwerking dit heeft op het werkgeheugen is niet duidelijk. Hierdoor kan het wellicht zo zijn dat er toch sprake was van een stimulatie effect tijdens sham, wat verklaart dat er geen hoofdeffect is gevonden van tDCS op de prestatie op werkgeheugentaken.
Aan de andere kant hebben de participanten de taken kunnen uitvoeren in een hoog gecontroleerde omgeving. Het laboratorium gaf de gelegenheid om het experiment zo goed mogelijk uit te voeren. Bovendien kan het gekozen design van dit onderzoek als sterk punt worden gezien. Een Repeated Measures design geeft de mogelijkheid tot het vergelijken van participanten die zijn blootgesteld aan verschillende condities. Dit is van toepassing op huidig onderzoek aangezien er vergelijkingen gemaakt worden tussen en ook binnen participanten. Zo wordt er gekeken naar sekseverschillen tussen participanten en naar een effect van tDCS in vergelijking met sham binnen participanten. Indien er onderscheid wordt gemaakt tussen participanten en binnen participanten helpt dit de interne validiteit te waarborgen (Hoyle, Harris, & Judd, 2002).
De opvallende bevinding dat vrouwen beter presteerden op de Sternberg taak tijdens sham stimulatie dan tijdens tDCS kan wellicht verklaard worden door het placebo-effect. Voorafgaand aan de testen wisten de participanten niet in welke conditie zij zich bevonden. Wel werd beiden testdagen de stimulatie op het hoofd bevestigd waardoor de participanten wellicht dachten dat ze beide keren gestimuleerd werden. Uit de huidige resultaten is gebleken dat het placebo-effect van grotere invloed is geweest op de prestatie dan het stimulatie effect bij vrouwen. Ook wordt gesuggereerd dat het placebo-effect meer invloed
18 heeft bij vrouwen, dan bij mannen. Hier kan in verder onderzoek meer aandacht aan worden besteed.
Naast het verschil tussen mannen en vrouwen in het effect van tDCS op de accuratesse van de Sternberg taak, is gebleken dat er verder geen verschil is gevonden tussen de seksen in accuratesse op de rekenkundige inhibitietaak. Deze bevinding zou verklaard kunnen worden door het feit dat uit huidig onderzoek naar voren is gekomen dat er geen verschil bestaat tussen mannen en vrouwen in het verband tussen de prestatie op de rekenkundige inhibitietaak en het competentiegevoel en motivatie ten opzichte van deze prestatie. Uit verschillend eerder onderzoek naar voren is gekomen dat er een verband bestaat tussen het zelfconcept van de rekenkundige prestatie en de werkelijke prestatie (Skaalvik & Skaalvik, 2004; Devine, Fawcett, Szűcs, & Dowker, 2012). Voor vrouwen zou gelden dat zij een lager zelfconcept hebben en hierdoor ook slechter presteren en voor mannen geldt het tegenovergestelde. Aangezien er in huidig onderzoek geen verschil is gevonden tussen mannen en vrouwen in dit verband kan dit de resultaten verklaren waaruit blijkt dat er geen verschil is gevonden tussen mannen en vrouwen gekeken naar het effect van tDCS op de prestatie op de rekenkundige inhibitietaak. Daarbij komt dat er enkel gestimuleerd is tijdens de Sternberg taak.
Aangenomen wordt dat dit stimulatie effect nog een tijd doorwerking heeft op de
gestimuleerde gebieden maar hier is geen eenduidig bewijs voor. Wellicht dat de stimulatie geen effect meer heeft gehad op de prestatie op de rekenkundige inhibitietaak. Verder komt uit onderzoek van Rivera, Reiss, Eckert en Menon (2005) naar voren dat de
specialisatiegebieden wat betreft rekenen zich in de linker hemisfeer bevinden. Indien dit gebied met dezelfde sterkte gestimuleerd wordt bij zowel mannen als vrouwen wordt het rekenniveau wellicht gelijk getrokken en is dat de verklaring voor het feit dat er geen verschil tussen mannen en vrouwen is gevonden.
19 mannen en vrouwen in het verband tussen tDCS en de reactietijd op de beide
werkgeheugentaken. Uit het onderzoek van Vuontela et al. (2003) blijkt dat er aan het begin van de adolescentie een groter verschil bestaat in reactietijd tussen jongens en meisjes en dat dit verschil kleiner wordt naarmate zij ouder worden. Daarnaast blijkt dat er geen verschillen worden gevonden in reactietijd tussen mannen en vrouwen op werkgeheugentaken (Bell et al., 2006; Hultsch, MacDonald, & Dixon, 2002). Ook in het tDCS onderzoek van Meiron en Lavidor (2013) werd geen verschil tussen mannen en vrouwen gevonden in het effect van tDCS op reactietijd. Aangezien huidig onderzoek hierbij aansluit, kan worden aangenomen dat stimulatie door middel van tDCS geen invloed heeft op de reactietijden op
werkgeheugentaken voor zowel mannen als vrouwen.
Huidig onderzoek heeft zich onderscheiden van eerder onderzoek op verschillende punten. Zo is dit onderzoek uniek vanwege het feit dat er nog niet eerder onderzoek gedaan is naar enkel anodale stimulatie van de linker DLPFC bij mannen en vrouwen. Eveneens is er nog niet eerder gebruikgemaakt van twee verschillende werkgeheugentaken waarmee de participanten getest zijn. Tot slot is meer volledige informatie verkregen over de prestatie op de werkgeheugentaken aangezien zowel accuratesse als reactietijd zijn meegenomen als meetvariabelen. Daarom vormt huidig onderzoek een waardevolle toevoeging aan de wetenschappelijke literatuur over transcranial Direct Current Stimulation en zijn nieuwe inzichten verkregen.
Gezien het feit dat sekse een rol heeft gespeeld in het effect van tDCS op accuratesse op enkel de Sternberg taak en dat dit effect uitblijft gekeken naar reactietijd, is
vervolgonderzoek noodzakelijk om duidelijk te maken of sekse van invloed is op het effect van tDCs op prestatie van specifieke werkgeheugentaken. Ook is gebleken dat sekse
interacteert met het verband tussen tDCS en de prestatie op werkgeheugentaken en om deze reden dient de rol van sekse verder onderzocht te worden binnen dit verband.
20 Literatuur
Andrews, S. C., Hoy, K. E., Enticott, P. G., Daskalakis, Z. J., & Fitzgerald, P. B. (2011). Improving working memory: the effect of combining cognitive activity and anodal transcranial direct current stimulation to the left dorsolateral prefrontal cortex. Brain
Stimulation, 4, 84-89. doi:10.1016/j.brs.2010.06.004
Ashcraft, M. H., & Kirk, E. P. (2001). The relationships among working memory, math
anxiety, and performance. Journal of Experimental Psychology, 130, 224-237. doi:10.1037//0096-3445.130.2.224
Bell, E. C., Willson, M. C., Wilman, A. H., Dave, S., & Silverstone, P. H. (2006). Males and females differ in brain activation during cognitive tasks. NeuroImage, 30, 529-538. doi:10.1016/j.neuroimage.2005.09.049
Chaieb, L., Antal, A., & Paulus, W. (2008). Gender-specific modulation of short-term neuroplasticity in the visual cortex induced by transcranial direct current stimulation.
Visual Neuroscience, 25, 77–81. doi:10.10170S0952523808080097
Crone, E. (2012). Het puberende brein. Amsterdam: Uitgeverij Bert Bakker.
Devine, A., Fawcett, K., Szűcs, D., & Dowker, A. (2012). Gender differences in mathematics anxiety and the relation to mathematics performance while controlling for test anxiety.
Behavioral and Brain Functions, 8, 33-41. doi:10.1186/1744-9081-8-1
Driver, J., Blankenburg, F., Bestmann, S., Vanduffel, W., & Ruff, C. C. (2009). Concurrent brain-stimulation and neuroimaging for studies of cognition. Trends in Cognitive
Sciences, 13, 319–327. doi:10.1016/j.tics.2009.04.007
Fregni, F., Boggio, P. S., Nitsche, M., Bermpohl, F., Antal, A., Feredoes, E., Marcolin, M. A., Rigonatti, S. P., Silva, M. T. A., Paulus, W., & Pascual-Leone, A. (2005). Anodal transcranial direct current stimulation of prefrontal cortex enhances working memory.
21 Gladwin, T. E., den Uyl, T. E., Fregni, F. F., & Wiers, R. W. (2012). Enhancement of
selective attention by tDCS: Interaction with interference in a Sternberg task.
Neuroscience Letters, 512, 33-37. doi:10.1016/j.neulet.2012.01.056
Goldstein, J. M., Jerram, M., Poldrack, R., Anagnoson, R., Breiter, H. C., Makris, N.,
Goodman, J. M., Tsuang, M. T., & Seidman, L. J. (2005). Sex differences in prefrontal cortical brain activity during fMRI of auditory verbal working memory.
Neuropsychology, 19, 509–519. doi:10.1037/0894-4105.19.4.509
Hoyle, R. H., Harris, M. J., & Judd, C. M. (2002). Research Methods in Social Relations. New York: Wadsworth
Hultsch, D. F., MacDonald, S. W. S., & Dixon, R. A. (2002). Variability in reaction time performance of younger and older adults. Journal of Gerontology, 57, 101-115. doi:10.1093/geronb/57.2.P101
Jacobson, L., Koslowsky, M., & Lavidor, M. (2012). tDCS polarity effects in motor and cognitive domains: a meta-analytical review. Experimental Brain Research, 216, 1-10. doi:10.1007/s00221-011-2891-9
Meiron, O., & Lavidor, M. (2013). Unilateral prefrontal direct current stimulation effects are modulated by working memory load and gender. Brain Stimulation, 6, 440-447. doi:10.1016/j.brs.2012.05.014
Miller, H., & Bichsel, J. (2004). Anxiety, working memory, gender, and math performance.
Personality and Individual Differences, 37, 591-606. doi:10.1016/j.paid.2003.09.029
Nitsche, M. A., & Paulus, W. (2000). Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. The Journal of Physiology, 527, 633– 639. doi:10.1111/j.1469-7793.2000.t01-1-00633.x
Ohn, S. H., Park, C. I., Yoo, W. K., Ko, M. H., Choi, K. P., Kim, G. M., Lee, Y. T., & Kim, Y. H. (2008). Time-dependent effect of transcranial direct current stimulation on the
22 enhancement of working memory. Neuroreport, 19, 43-47.
doi:10.1097/WNR.0b013e3282f2adfd
Rivera, S. M., Reiss, A. L., Eckert, M. A., & Menon, V. (2005). Developmental changes in mental arithmetic: Evidence for increased functional specialization in the left inferior parietal cortex. Cerebral Cortex, 15, 1779-1790. doi:10.1093/cercor/bhi055
Schoning, S., Engelien, A., Kugel, H., Scḧafer, S., Schiffbauer, H., Zwitserlood, P., Pletziger, E., Beizai, P., Kersting, A., Ohrmann, P., Greb, R. R., Lehmann, W., Heindel, W., Arolt, V., & Konrad, C. (2007). Functional anatomy of visuo-spatial working memory during mental rotation is influenced by sex, menstrual cycle, and sex steroid
hormones. Neuropsychologia, 45, 3204-3214. doi:10.1016/j.neuropsychologia.2007.06.011
Skaalvik, S., & Skaalvik, E. M. (2004). Gender differences in math and verbal self-concept, performance expectations, and motivation. Sex Roles, 50, 241-252.
doi:10.1023/B:SERS.0000015555.40976.e6
Speck, O., Ernst, T., Braun, J., Koch, C., Miller, E., & Chang, L. (2000). Gender differences in the functional organization of the brain for working memory. NeuroReport, 11, 2581–2585.
Vuontela, V., Steenari, M. R., Carlson, S., Koivisto, J., Fjällberg, M., & Aronen, E. T. (2003). Audiospatial and visuospatial working memory in 6–13 year old school children.
Learning & Memory, 10, 74-81. doi:10.1101/lm.53503
Weiss, E., Siedentopf, C. M., Hofer, A., Deisenhammer, E. A., Hoptman, M. J., Kremser, C., Golaszewski, S., Felber, S., Fleischhacker, W. W., Delazer, M. (2003). Sex differences in brain activation pattern during a visuospatial cognitive task: a functional magnetic resonance imaging study in healthy volunteers. Neuroscience Letters, 344, 169– 172. doi:10.1016/S0304-3940(03)00406-3
23 Wolkenstein, L., Zeiller, M., Kanske, P., & Plewnia, C. (2014). Induction of a depression-like
negativity bias by cathodal transcranial direct current stimulation. Cortex, 159, 103- 112. doi:10.1016/j.cortex.2014.07.011
