Exekutive Funktionen

Exekutive Funktionen sind definiert als ein Sammelbegriff für kognitive Prozesse, die es erlauben, Verhalten, Denken, Emotionen und Aufmerksamkeit zielorientiert, willentlich und (situations-)angepasst zu steuern.

Überblick

1. 1 Zusammenfassung
2. 2 Begriff
3. 3 Arbeitsgedächtnis
4. 4 Inhibition
5. 5 Kognitive Flexibilität
6. 6 Entwicklung
7. 7 Relevanz
8. 8 Handlungsansätze
9. 9 Quellenangaben
10. 10 Literaturhinweise

1 Zusammenfassung

Üblicherweise werden den Exekutiven Funktionen die drei Teilbereiche Arbeitsgedächtnis, Inhibition und kognitive Flexibilität zugeordnet. Ihre Entwicklung beginnt im frühen Säuglingsalter und dauert etwa bis in die mittleren 20er-Jahre der Heranwachsenden an. Die hohe Relevanz ist u.a. in den Auswirkungen auf das akademische Lernen, die sozial-emotionale sowie gesundheitliche Entwicklung und dem Erfolg im Leben insgesamt begründet. Zahlreiche Handlungsansätze belegen die frühen Möglichkeiten zur Förderung der exekutiven Funktionen und die anhalten Effekte dessen.

2 Begriff

Exekutive Funktionen werden vor allem in neuen Kontexten und Situationen gebraucht, um sich gut hierauf einstellen und reagieren zu können. Im Gegensatz zu routinierten und bekannten Situationen müssen hier im Abgleich mit den Anforderungen der neuen und ggfs. unvorhergesehenen Situation das Verhalten, das Denken und die Emotionen zielgerichtet und angemessen gesteuert werden. Schülerinnen und Schüler brauchen beispielsweise gute exekutive Funktionen, um sich vom Unterricht nicht ablenken zu lassen, sondern die Aufmerksamkeit auf die neuen Inhalte auszurichten.

Drei unterscheidbare Teilbereiche werden unter dem Begriff der exekutiven Funktionen zusammengefasst (Miyake et al. 2000): Das Arbeitsgedächtnis, die Inhibition (Hemmung) und die kognitive Flexibilität. Sie tragen mit unterschiedlichen Aspekten zum Gelingen der Steuerung von Gedanken, Verhalten, Aufmerksamkeit und Emotionen bei:

3 Arbeitsgedächtnis

Auf vielfältige Weise ist das Arbeitsgedächtnis in alltäglichen Anforderungen gefragt. Im Arbeitsgedächtnis werden Informationen über eine kurze Zeitspanne repräsentiert und damit im Bewusstsein aufrechterhalten (z.B. beim Merken von Worten und Sätzen beim Diktat, die abgeschrieben werden sollen). Zusätzlich zur kurzzeitigen Speicherung von Informationen (Kurzzeitgedächtnis) werden im Arbeitsgedächtnis Informationen weiterverarbeitet (z.B. Kopfrechnen), mit bekannten Informationen und Wissen abgeglichen oder manipuliert (z.B. Priorisierung von Aufgaben; u.a. Baddeley 2012 für weiterführende Theorien und Modelle). Erwachsene können sich 7 +/- 2 Informationseinheiten im Arbeitsgedächtnis über eine kurze Zeitspanne und je nach Art der Information speichern, Kinder je nach Alter wesentlich weniger Informationen (z.B. Diamond 2002).

4 Inhibition

Der zweite Teilbereich der exekutiven Funktionen ist die Fähigkeit zur Inhibition. Sie ermöglicht, Impulse, reaktive Handlungen und Routinen zu hemmen, zugunsten von z.B. Reflexion oder alternativen Handlungsentwürfen (oft auch: Selbstkontrolle in der engeren Bedeutung). Diese Fähigkeit wird sichtbar, wenn zum Beispiel Kleinstkinder auf ein zugerufenes „Stopp“ mit einer Hemmung der Handlung reagieren oder wenn während des Vorhabens einer Diät der Impuls gehemmt wird, ein kalorienreiches Gericht zu bestellen, und stattdessen eine gesündere Alternative gewählt wird. Die Fähigkeit zur Hemmung wird sowohl für kurzfristige als auch für langfristige Vorhaben, wie zum Beispiel eine Aus-/Weiterbildung oder das Sparen einer großen Summe für ein Vorhaben, benötigt und beinhaltet in diesen Fällen einen Verzicht auf Freizeit oder Annehmlichkeiten zugunsten eines größeren Vorhabens oder Zieles und einer späteren „Belohnung“ (angestrebter Beruf, Kauf einer eigenen Immobilie etc.). Inhibition wird u.a. benötigt, um impulsive Reaktionen zu unterbinden, die nicht angebracht oder zielführend sind (z.B. aggressives Verhalten), und stattdessen angemessenere oder zielführendere Verhaltensweisen nutzen zu können (Diamond 2013).

5 Kognitive Flexibilität

Die Fähigkeit zur kognitiven Flexibilität ermöglicht es, auf veränderte Anforderungen oder Bedingungen zu reagieren, unterschiedliche Alternativen durchdenken zu können, Perspektiven zu wechseln (z.B. im Gespräch die Sichtweise des Gesprächspartners/der Gesprächspartnerin nachzuvollziehen) oder auch neuartige, kreative Lösungen zu finden (Blick über den Tellerrand). Mit dieser Fähigkeit wird eine flexible Anpassung an neue Situationen möglich. Beispiele hierfür sind: Lösen einer noch unbekannten Form einer Texttaufgabe, neue Denkmuster entwickeln, neue Handlungspläne fassen, weil sich die Umstände geändert haben, alternative Perspektiven außer der eigenen einnehmen.

Die Fähigkeit zur kognitiven Flexibilität baut auf dem Arbeitsgedächtnis und der Inhibition auf. Entwicklungspsychologisch entwickelt diese sich etwas später als das Arbeitsgedächtnis und die Inhibition (z.B. Diamond 2013).

Die exekutiven Funktionen verorten sich im Frontalhirn (Stirnhirn). Verschiedene Bereiche im Gehirn tragen zusätzlich und im Zusammenspiel mit den Frontalhirnbereichen zur Steuerung bei (z.B. zur Ausführung einer zielorientierten Handlung). Diese Art der Steuerung wird auch als Top-down-Steuerung bezeichnet (Nigg 2017).

6 Entwicklung

Bereits im Säuglingsalter entwickeln sich Fähigkeiten der exekutiven Funktionen. Beispielsweise können Entwicklungen des Arbeitsgedächtnisses mit einem Versuch zu unterschiedlichen Orten, an denen Spielzeug versteckt wird, bei Säuglingen im Alter von 9 Monaten nachverfolgt werden. Vor allem im Kindergartenalter wird eine rasche Entwicklung und Veränderung der Fähigkeiten verzeichnet. Kinder können z.B. in diesem Alter ca. 3–5 Informationseinheiten im Arbeitsgedächtnis aufrechterhalten und lernen im Laufe des Lebens Strategien, mit denen sie die Leistungen des Arbeitsgedächtnisses erweitern können (z.B. Gedächtnisinhalte wiederholend laut vor sich hersagen). Im frühen Grundschulalter stellt sich die Entwicklung recht gleichmäßig dar. Beispielsweise wird die Konzentration auf wesentliche Teile des Unterrichts immer besser, ebenso das Ausblenden von Störreizen, die dem entgegenstehen. Im Bereich des Arbeitsgedächtnisses können immer mehr Informationseinheiten gespeichert und bearbeitet werden, was sich u.a. am Kopfrechnen gut nachvollziehen lässt. Während der Jugendzeit und Pubertät durchlaufen die exekutiven Funktionen nochmals größere und strukturelle Veränderungen. Einen Einfluss auf diese Entwicklung haben auch hormonelle Vorgänge und psychosoziale Veränderungen in der Rolle der Jugendlichen. Abgeschlossen ist die Entwicklung im jungen Erwachsenenalter. Jedoch sind exekutive Funktionen zu jedem Zeitpunkt förder- und trainierbar (Diamond 2013).

7 Relevanz

In den 1960er-Jahren führte Walter Mischel und sein Forscherteam eine bemerkenswerte Studie durch, die bis heute wichtige Aussagen zur Bedeutung der EF liefert. Mit dem sogenannten Marshmallow-Test misst er die Fähigkeit zum Belohnungsaufschub bei Kindern im Vorschulalter. Dazu bekommen die Kinder eine kleine, leckere Süßigkeit angeboten. Sie können entscheiden, diese sofort aufzuessen oder abzuwarten und dafür eine zweite Süßigkeit zu bekommen.

Um diese Situation in einem ablenkungsfreien Raum zu bewältigen, müssen die Kinder vielerlei Kompetenzen aufweisen: An erster Stelle müssen sie natürlich der Versuchung widerstehen (Inhibition). Sie müssen die Aussicht auf die Belohnung mental aufrechterhalten (Arbeitsgedächtnis). Und sich Ablenkungstechniken einfallen lassen, wie etwa nicht hinschauen oder singen (kognitive Flexibilität). 10 Jahre später wurden die getesteten Kinder erneut aufgesucht. Mischel stellte fest, dass diejenigen, die länger ihr Bedürfnis (die Süßigkeit sofort zu essen) aufschieben konnten, fließender sprachen, in Gesprächen vernünftig argumentieren, sich besser konzentrieren und mehr vorausdenken, was einer akademischen Kompetenz gleichkommt. Außerdem reagieren sie bei Stress weniger unorganisiert (Mischel 2016).

Die (altersgemäße) Entwicklung der Impulskontrolle ist eine wichtige Voraussetzung für eine gesunde sozial-emotionale Entwicklung. Niedrige Impulskontrolle ist mit einem höheren Aggressionsniveau verbunden. Möglicherweise sind junge Kinder mit niedriger Impulskontrolle weniger dazu fähig, Frustration (z.B. Hänseleien) ohne Aggression zu bewältigen oder ein gewünschtes Ziel zu verfolgen und dranzubleiben (z.B. ein gewünschtes Spielzeug; Poland et al. 2016).

Die Studienlage deutet darauf hin, dass das Arbeitsgedächtnis zumindest bei Kindern im Schulalter eine wichtige Rolle bei den akademischen Fähigkeiten spielt. Bei Kindern im Vorschulalter und im jungen Schulalter ist die Beziehung zwischen EF und akademischer Leistung weniger klar. Neben dem Arbeitsgedächtnis stehen auch die Inhibition und die kognitive Flexibilität in engem Zusammenhang mit der Leistung bei Aufgaben zur Vorbereitung auf Mathematik und Lesen, was darauf hindeutet, dass im Gegensatz zu den Ergebnissen bei Kindern im Schulalter die drei EF-Komponenten in der frühen Kindheit von gleicher Bedeutung sind (Röthlisberger et al. 2013).

Weitere Studien kommen zu ähnlichen Ergebnissen. Je höher die Selbstregulationsfähigkeit im Kindesalter, desto günstiger verläuft die Entwicklung in sozial-emotionalen, akademischen und gesundheitlichen Bereichen bis ins Erwachsenenalter (Moffit et al. 2011). 

Weitere Forschungen deuten darauf hin, dass unterschiedliche, im klinischen Setting angesiedelte Störungsbilder mit einer Dysfunktion der exekutiven Funktionen einhergehen können, so zum Beispiel bei ADHS (Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitäts-Störung), FASD (Fetal alcohol spectrum disorder, fetale Alkoholspektrumstörung) oder Depressionen (Lambeck et al. 2010; Oh 2000; Rai et al. 2015).

Die Probleme von ADHS-Betroffenen gehen auf unzureichende Selbstregulationsfähigkeiten, defizitäre exekutive Funktionen und mangelnde kognitive Kontrolle zurück. Daher sind Interventionen, die auf die Stärkung der Selbstregulation abzielen (Wenn-dann-Pläne) vielversprechend für ADHS-Patient:innen (Gawrilow et al. 2010).

FASD wird durch Konsum von Alkohol in der Schwangerschaft und dessen Auswirkungen auf das ungeborene Kind und dessen Gehirnentwicklung verursacht. Von der irreparablen Schädigung sind vor allem auch die exekutiven Funktionen und damit adaptive Fähigkeiten betroffen. Unter diesen sind Fähigkeiten in den Bereichen Kommunikation, Sozialisation und Fähigkeiten des Alltagslebens zusammengefasst (Sparrow et al. 2016). Um die Auswirkungen und den Leidensdruck der Betroffenen zu reduzieren, sind Trainings vielversprechend, die Selbstregulation und exekutive Aufmerksamkeit in den Blick nehmen, da sie weitreichende und generalisierbare Effekte erzeugen (Kodituwakku 2010, S. 725).

Kognitive Beeinträchtigungen aufgrund von Depressionen sind Störungen in den exekutiven Funktionen, Informationsverarbeitungsstörungen, Beeinträchtigungen des Lernens und des Gedächtnisses, Konzentrationsstörungen und Aufmerksamkeitsstörungen. Kognitive Beeinträchtigungen können durch Therapien verbessert werden (Sachse et al. 2015).

8 Handlungsansätze

Aufgrund der hohen Bedeutung der exekutiven Funktionen für eine gesunde Entwicklung und ein gelingendes Leben ist Wissen um Ansatzpunkte zu deren Unterstützung und Förderung wichtig.

Durch langjährige Forschung sind die Grundsätze zur Förderung der exekutiven Funktionen bekannt (z.B. Diamond und Ling 2016):

• Einer der wichtigsten Grundsätze der Förderung ist, dass ein guter Wechsel von An- und Entspannung der exekutiven Funktionen notwendig ist. Herausfordernde Aufgaben führen zur Erschöpfung der Fähigkeiten. Daher sind Erholungsphasen wichtig. Vor allem im Bereich der Krippenerziehung ist eine feinfühlige Beobachtung wichtig, um Kinder im Alltag durch die vielfältigen Ansprüche an ihre Fähigkeiten nicht zu überlasten bzw. ein gutes Gleichgewicht zwischen Herausforderung und Entlastung zu finden. Gleiches gilt für Lernende im Unterrichtsgeschehen. Wie oben dargestellt sind Lernprozesse auf gut funktionierende (also nicht erschöpfte) exekutive Funktionen angewiesen. Grundsätzlich und für alle Altersgruppen gilt, dass eine angemessene Orientierung an der individuellen Belastbarkeit erforderlich ist.
• Zum Gedeihen der exekutiven Fähigkeiten werden angemessen dosierte Herausforderungen gebraucht.
• Übung macht den Meister! – Vielfältige und verschiedene im Alltag integrierte Gelegenheiten zum Anwenden der exekutiven Funktionen unterstützen deren Entwicklung.
• Die Entwicklung oder Förderung von exekutiven Funktionen profitiert von einer die Autonomie unterstützenden Haltung (Bernier et al. 2010). Diese geht einher mit Autonomie unterstützenden Hilfestellungen im Alltag. Sogenannte kleine Helferlein sind vielfältig: Eselsbrücken, Strategien (Wenn du merkst, du bist sehr aufgeregt/wütend/traurig etc., dann atme zuerst dreimal ganz tief in den Bauch), eine Hand auf der Schulter, die beruhigt, Aufräumhilfen durch Bilder, Mindmaps etc. Je jünger die Lernenden sind, desto konkreter sollten die Hilfestellungen sein.
• Exekutive Funktionen profitieren nachweislich von Bewegung, Spiel, Entspannung/​Achtsamkeit und weiteren konkreten Maßnahmen. 

Ausgewählte Beispiele für Curricula und Handlungskonzepte zur Förderung von exekutiven Funktionen:

• EMIL. Emotionen regulieren lernen. Ein Programm der Baden-Württemberg Stiftung zur Förderung der Exekutiven Funktionen und Selbstregulation im Kita-Alltag für 3–6 Jährige (Baden-Württemberg Stiftung 2016).
• Nele und Noa im Regenwald. Ein Förderprogramm für den Kindergarten und Vorschule zur Stärkung der Inhibition, Flexibilität, Arbeitsgedächtnis (Roebers et al. 2014).
• Tools of the Mind. Ein Curriculum basierend auf theoretischen Überlegungen Wygotskis zur Förderung von Inhibition, Arbeitsgedächtnis, Selbstregulation und der Sprachentwicklung im Altersbereich Kindergarten und Vorschule (Bodrova und Leong 2007).
• PFIFF. Ein Förderprogramm zur Stärkung der Exekutiven Funktionen im Sport (Badischer Sportbund 2012).
• Cogmed. Ein Computertraining für Jugendliche zur Verbesserung der Arbeitsgedächtnisleistung (Klingberg 2010).

Kritisch zu betrachten bleiben zum Beispiel unterschiedliche Hierarchisierung der einzelnen Funktionen und teilweise voneinander abweichende Beschreibungen der den Teilbereichen zugeordneten Fähigkeiten. So stellt zum Beispiel Baddley (2012) das Arbeitsgedächtnis als zentralen Aspekt dar, der den anderen Teilbereichen der exekutiven Funktionen in Bedeutung und Entwicklung als übergeordnet zu betrachten sei.

9 Quellenangaben

Baddeley, Alan, 2012. Working memory: theories, models, and controversies. In: Annual review of psychology. 63, S. 1–29. ISSN 1545-2085

Baden-Württemberg Stiftung, Hrsg., 2016. EMIL – Emotionen regulieren lernen: Ein Qualifizierungskonzept für pädagogische Fachkräfte. Verfasst v. L. Walk, S. Quante, W. Evers, M. Otto und C. Deffner. Bad Rodach: Wehrfritz

Badischer Sportbund, 2012. PFIFF – Sportkonzept zur Förderung der Selbstregulation von Kindern [online]. Karlsruhe: Badischer Sportbund [Zugriff am: 21.02.2022]. Verfügbar unter: https://www.badischer-sportbund.de/sportwelten/​pfiff/

Bernier, Annie, Stephanie M. Carlson, Stéphanie Bordeleau und Julie Carrier, 2010. Relations Between physiological and cognitive regulatory Systems: Infant sleep regulation and subsequent executive functioning. In: Child Development. 81(6), S. 1739–1752. ISSN 1467-8624

Bodrova, Elena und Deborah J. Leong, 2007. Tools of the Mind: The Vygotskian approach to early childhood education. 2. Auflage. Pearson: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-027804-3

Diamond, Adele, 2002. Normal development of prefrontal cortex from birth to young adulthood: Cognitive functions, anatomy, and biochemistry. In: Donald T. Stuss & Robert T. Knight, Hrsg. Principles of frontal lobe function. Oxford: Oxford University Press, S. 466–503. ISBN 978-0-19-983775-5

Diamond, Adele, 2013. Executive Functions. In: Annual Review of Psychology. 64, S. 135–168. ISSN 1545-2085

Diamond, Adele und Daphne S. Ling, 2016. Conclusions about interventions, programs, and approaches for improving executive functions that appear justified and those that, despite much hype, do not. In: Developmental Cognitive Neuroscience. 18, S. 34–48. ISSN 1878-9293

Gawrilow, Caterina, Katrin Morgenroth, Regnia Schultz, Gabriele Oettingen und Peter M. Gollwitzer, 2013. Mental contrasting with implementation intentions enhances self-regulation of goal pursuit in schoolchildren at risk for ADHD. In: Motiv Emot. 37, S. 134–145. ISSN 1573-6644

Klingberg, Torkel, 2010. Training and plasticity of working memory. In: Trends in Cognitive Sciences. 14(7), S. 317–324. ISSN 1364-6613

Kodituwakku, Piyadasa W., 2010. A neurodevelopmental framework for the development of interventions for children with fetal alcohol spectrum disorders. In: Alcohol. 44(7–8), S. 717–728. ISSN 0741-8329

Lambek, Rikke, Rosemary Tannock, Soeren Dalsgaard, Anegen Trillingsgaard, Dorte Damm und Per Hove Thomsen, 2010. Validating neuropsychological subtypes of ADHD: how do children with and without an executive function deficit differ? In: Journal of Child Psychology and Psychiatry. 51(8), S. 895–904. ISSN 1469-7610

Mischel, Walter, 2016. Der Marshmallow-Effekt. München: Siedler Verlag. ISBN 978-3-570-55310-7

Miyake, Akira, Naomi P. Friedman, Michael J. Emerson, Alexander H. Witzki und Amy Howerter, 2000. The unity and diversity of executive functions and their contributions to complex “Frontal Lobe” tasks: A latent variable analysis. In: Cognitive Psychology. 41(1), S. 49–100. ISSN 0010-0285

Moffit, Terrie E., Louise Arseneault, Daniel Belsky, Nigel Dickson, Robert J. Hancox, Honalee Harrington, Renate Houts, Richie Poulton, Brent W. Roberts, Stephen Ross, Malcolm R. Sears, W. Murray Thomson und Avshalom Caspi, 2011. A gradient of childhood self-control predicts health, wealth, and public safety. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 108(7), S. 2693–8. ISSN 0027-8424

Nigg, Joel T., 2017. Annual Research Review: On the relations among self‐regulation, self‐control, executive functioning, effortful control, cognitive control, impulsivity, risk‐taking, and inhibition for developmental psychopathology. In: Journal of child psychology and psychiatry. 58(4), S. 361–383. ISSN 1469-7610

Oh, Hyunsook, 2000. Aufmerksamkeitsdefizite und jugendpsychiatrische Störungen: Lassen sich jugendpsychiatrische Störungen durch Defizite der Aufmerksamkeit differenzieren? Frankfurt a. M.: Lang. ISBN 978-3-631-35476-6

Poland, Sarah E., Claire P. Monks, und Stella Tsermentseli, 2016. Cool and hot executive function as predictors of aggression in early childhood: Differentiating between the function and form of aggression. In: British Journal of Developmental Psychology. 34(2), S. 181–197. ISSN 2044-835X

Rai, J.K., M. Abecassis, J. E. Casey, L. Flaro, L. A. Erdodi, und R. M. Roth, 2015. Parent rating of executive function in fetal alcohol spectrum disorder: A review of the literature and new data on Aboriginal Canadian children. In: Child Neuropsychology. 23(6), S. 713–732. ISSN 1744-4136. https://doi.org/10.1080/09297049.2016.1191628

Roebers, Claudia M., Marianne Röthlisberger, Regula Neuenschwander und Patrizia Cimeli, 2014. Nele und Noa im Regenwald: Berner Material zur Förderung exekutiver Funktionen. ISBN 978-3-497-02926-6

Röthlisberger, Marianne, Regula Neuenschwander, Patrizia Cimeli und Claudia M. Roebers, 2013. Executive Functions in 5- to 8-Year Olds: Developmental Changes and Relationship to Academic Achievement. In: Journal of Educational and Developmental Psychology. 3(2). ISSN 1927-0534

Sachse, Gabriele und Andreas Erfurth, 2015. Kognition bei depressiven Störungen. In: psychopraxis: neuropraxis. 5. ISSN 2197-9715

Sparrow, S. S., D. V. Cicchetti und D. A. Saulnier, 2016. Vineland Adaptive Behavior Scales. 3. Auflage. Pearson

10 Literaturhinweise

Bauer, D., W. F. Evers, M. Otto und L. M. Walk, 2017. Fex Förderung exekutiver Funktionen durch Raumgestaltung. Bad Rodach: Wehrfritz GmbH

Walk, L.M. und W. F. Evers, 2013. Fex Förderung exekutiver Funktionen. Bad Rodach: Wehrfritz GmbH

Dawson, P. und R. Guare, 2016. Schlau, aber… Kindern helfen, ihre Fähigkeiten zu entwickeln durch Stärkung der Exekutivfunktionen. 2.Auflage. Göttingen: hogrefe

Deffner, C. und I. Schenker, 2020. Das Lernen anregen. Kiliansrode: Verlag das Netz

Verfasst von
Dr. Melanie Otto
Wissenschaftliche Mitarbeiterin (am ZNL Transferzentrum für Neurowissenschaften und Lernen, Universität Ulm)
Diplom-Pädagogin
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Carmen Deffner
Wissenschaftliche Mitarbeiterin (am ZNL Transferzentrum für Neurowissenschaften und Lernen, Universität Ulm)
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