Auf den Spuren eines neuropsychologischen Testklassikers – Der Trail Making Test

Es gibt nur wenige Tests, welche so weit verbreitet sind wie der Trail Making Test (TMT). Der Test ist einer der am häufigsten verwendeten neuropsychologischen Tests weltweit. Aber was macht den TMT so beliebt? Was misst er eigentlich? Wie ist er entstanden und was ist daraus geworden?

Es war einmal ein Test …

Ein Vorläufer des TMT wurde 1938 von John E. Partington entwickelt und als „Partington’s Pathways Test“ benannt. Während er anfangs als Test zur Messung der motorischen Geschwindigkeit gedacht war, stellte sich nach den ersten Studien heraus, dass die Ergebnisse moderat bis hoch mit Intelligenztests korrelierten. Demzufolge schloss Partington daraus, dass der Test allgemeine intellektuelle Fähigkeiten erfasst. Den heutigen Namen erhielt der TMT, als er in einer leicht modifizierten Form 1944 in die „Army Individual Test Battery“ der US-Armee integriert wurde. Im Zuge dessen wurde er als Screening des allgemeinen intellektuellen Niveaus, aber auch zur Untersuchung von Soldaten mit Hirnverletzungen eingesetzt. Der Nutzen des TMT für die Untersuchung von Personen mit Hirnverletzungen wurde in der 1950er Jahren auch von Ralph M. Reitan erkannt und daher zur Halstead-Reitan Neuropsychological Test Battery (HRNTB) hinzugefügt. Die darin enthaltene Form und das von Reitan verwendete Prozedere zur Durchführung und Auswertung des TMT ist die am weitesten verbreitete Variante (hier in Folge als Originalversion bezeichnet).

Ein Test, viele kognitive Funktionen

Ein wesentlicher Grund für die Beliebtheit des TMT liegt an seiner einfachen und schnellen Durchführbarkeit. Der TMT besteht aus zwei Teilen. Im Teil A sieht die Testperson Kreise mit Zahlen von 1 bis 25, die scheinbar zufällig verteilt sind. Die Aufgabe ist es, die Kreise mit den Zahlen so schnell wie möglich in aufsteigender Reihenfolge zu verbinden (1-2-3-…). Im Teil B sind dann Kreise mit Zahlen oder Buchstaben zu sehen und die Testpersonen soll diese abwechselnd in aufsteigender bzw. alphabetischer Reihenfolge verbinden (1-A-2-B-…). Trotz der scheinbar einfachen Aufgaben sind eine Vielzahl an kognitiven Prozessen an der erfolgreichen und schnellen Bearbeitung beteiligt. Demzufolge wird der Test mit verschiedenen kognitiven Funktionen in Verbindung gebracht: Visuelle (geteilte) Aufmerksamkeit, Verarbeitungsgeschwindigkeit, motorische Geschwindigkeit, visuoperzeptive Funktionen, kognitive Flexibilität, Inhibition, Arbeitsgedächtnis, allgemeine kognitive Fähigkeit bzw. fluide Intelligenz. Studien zur Konstruktvalidität weisen darauf hin, dass die Bearbeitungszeit im Teil A als Maß für visuelle Aufmerksamkeit und Verarbeitungsgeschwindigkeit angesehen werden, während die Bearbeitungszeit im Teil B noch einen stärkeren Bezug zu exekutiven Funktionen und zur allgemeinen, fluiden Intelligenz hat (Larrabee & Curtiss, 1994; Salthouse, 2011).

Ein Test, viele Varianten

Obwohl die Originalversion von Reitan am weitesten verbreitet ist, wurden im Laufe der Zeit verschiedene Varianten des Tests entwickelt.

Kulturübergreifende bzw. -spezifische Varianten: Für den asiatischen Raum wurde nach Varianten gesucht, die ohne Buchstaben im Teil B auskommen. Diese wurden dann z.B. durch Schriftzeichen für Tierkreiszeichen ersetzt (Wang et al., 2018). Eine andere Möglichkeit, ohne Buchstaben auszukommen, ist es, zwar nur Zahlen zu verwenden, aber diese in unterschiedliche geometrische Formen (z.B. Quadrate und Kreise; Lu & Bigler, 2000; Zhao et al., 2013) oder Hintergrundfarben einzubetten. Beim Color Trails Test (CTT; D’Elia et al., 1996) haben im Teil A alle Kreise mit ungeraden Zahlen einen rosa Hintergrund, während alle geraden Zahlen einen gelben Hintergrund haben. Teil B enthält Duplikate jeder Zahl von 1 bis 15, die in rosa und gelbe Kreise eingebettet sind. Die Testperson soll die Kreise in aufsteigender Reihenfolge, aber abwechselnd in rosa und gelber Farbe, schnell verbinden (Rosa 1-Gelb 2-Rosa 3-…). Der CTT wurde mit dem Ziel entwickelt, eine faire Bewertung der visuomotorischen Verarbeitungsgeschwindigkeit kulturübergreifend und von Kindesalter an vornehmen zu können. Zur Äquivalenz von CTT und der Originalversion des TMT gibt es jedoch gemischte Ergebnisse (Dugbartey et al., 2000; Lee & Chan, 2010).

Erweiterte Varianten: Manche Tests zielen darauf ab, die unterschiedlichen kognitiven Subdimensionen, die für die Bearbeitung der TMT Aufgaben relevant sind, differenzierter zu erfassen. Die TMT Variante im Delis-Kaplan Executive Function System (D-KEFS; Delis, Kaplan & Kramer, 2001) enthält die Teile A und B des Original TMT, hat allerdings zusätzlich noch Aufgaben zur visuellen Suche, zur Verarbeitungsgeschwindigkeit (Buchstaben verbinden; A-B-C-…) sowie zur motorischen Geschwindigkeit (verbinden von leeren Kreisen anhand einer strichlierten Linie). Zudem wird der Test nicht im A4, sondern A3 Format durchgeführt, wodurch es höhere Anforderungen an die visuelle Exploration gibt. Der Comprehensive Trail Making Test (CTMT; Reynolds, 2019) ist auch eine erweiterte Form des Original TMT. Darin sind drei zusätzlich Aufgaben zum Zahlenverbinden enthalten. Zwei Aufgaben mit Distraktoren (leere oder mit irrelevanten Linienzeichnungen gefüllte Kreise) und eine Aufgabe, bei der zwischen Zahlen in arabischer und buchstabierter Form (1-Zwei-3-Vier- …) gewechselt werden soll.

Ein Test, viele diagnostische Fragestellungen

Der TMT hat sich in vielen Anwendungsbereichen und zur Untersuchung von unterschiedlichen Personengruppen als nützlich erwiesen. Belege zur Kriteriumsvalidität gibt es für diverse neurologische Erkrankungen wie Schädel-Hirn-Trauma, Schlaganfall, Demenz bei Alzheimer Krankheit und anderer Ätiologie, Huntington-Krankheit, Parkinson-Krankheit oder Chronisch Toxische Enzephalopathie. Auch Personen mit psychiatrischen Erkrankungen wie Schizophrenie, Depression, Zwangsstörungen, Posttraumatischer Belastungsstörung oder Alkoholismus zeigen Auffälligkeiten im TMT. Interessant ist dabei, dass sich mit TMT kognitive Beeinträchtigungen auch bereits in Vorstufen bzw. bei milden Formen von Erkrankungen feststellen und Schweregrade differenzieren lassen. Zum Beispiel zeigen Personen mit dem Huntingtin-Gen bereits in der prodromalen Phase, d.h. bis 15 Jahre vor dem Auftreten der motorischen Symptome, eine geringere Leistungsfähigkeit im TMT als Gesunde (O’Rourke et al., 2011). Auch Personen mit leichten Schlaganfällen oder Transitorisch Ischemischen Attacken (TIA) zeigen Defizite in beiden Teilen des TMT, welche auch nach vier Jahren noch nachweisbar sind (Nicolas et al., 2021). Personen mit Schizophrenie, die ambulant behandelt werden, haben auch Defizite, welche jedoch geringer sind als von Personen im stationären Bereich (Laere et al., 2018).

Die Leistung im TMT hat auch prädiktive Validität. So lässt sich zum Beispiel auf Basis des Teil B Ergebnisses das Ausmaß an Selbstständigkeit bei instrumentellen Aktivitäten des täglichen Lebens wie Kochen, Einkaufen oder der Umgang mit Medikamenten vorhersagen (Cahn-Weiner et al., 2002). Bei Personen mit neurologischen Erkrankungen hat sich gezeigt, dass auch die Häufigkeit von Stürzen während des stationären Aufenthalts (Mateen et al., 2018) mit der TMT Leistung zusammenhängt. Ein weiteres, häufig untersuchtes und für den Alltag hochrelevantes externes Kriterium ist zudem die Fahreignung. In einer Vielzahl an Studien mit verschiedenen Personengruppen hat sich herausgestellt, dass TMT zur Vorhersage des praktischen Fahrverhaltens geeignet ist (z. B. Grace et al., 2005; Devos et al., 2011; Asimakopulos et al., 2012). Demzufolge wird er auch oft in Screenings zur Fahrtauglichkeit eingesetzt, wie zum Beispiel im Test-Set DRIVESC2.

Trail Making Test – Langensteinbacher Version

Shape Trail Test (Zhao et al., 2013)

Übungsaufgabe des Shape Trail Test (Zhao et al., 2013)

Walking Trail-Making Test (Persad et al., 2008)

Beispielaufgabe Walking Trail-Making Test
(Persad et al., 2008)

Varianten ohne Handmotorik:

Zudem wurden Varianten entwickelt, die nicht mit der Hand bearbeitet müssen. Beim Walking Trail-Making Test (Alexander et al., 2005; Persad et al., 2008; WTMT) werden am Boden Matten platziert, welche mit umkreisten Zahlen und/oder Buchstaben markiert sind. Die Testperson muss dann auf die entsprechenden Zahlen/Buchstaben steigen. Die Zusammenhänge mit der Originalversion des TMT sind bei Teil A gering, aber bei Teil B moderat bis hoch. Eine weniger aufwendige Variante, welche auch ohne Handmotorik auskommt, wird einfach mündlich durchgeführt (Oral Trail Making Test, OTMT; Ricker & Axelrod, 1994). Der OTMT wurde speziell für Personen mit starken motorischen Einschränkungen, Sehstörungen oder Analphabetismus entwickelt. Hier zählt die Person einfach laut von 1 bis 25 (Teil A) bzw. wechselt zwischen Zahlen und Buchstaben bis die Zahl 13 erreicht ist (Teil B). Laut Autoren ist der Hauptzweck, die Leistung im schriftlichen TMT abschätzen zu können. Zumindest für den Teil B konnte dies in mehreren Studien konsistent nachgewiesen werden (Axelrod & Lamberty, 2006).

Digitale Varianten:

Neben diesen analogen Varianten, gibt es mittlerweile auch digitale TMTs. Einer davon ist die Langensteinbacher-Version (TMT-L; Rodewald et al., 2020) im Wiener Testsystems (WTS). Der TMT-L ist nicht einfach eine digitale Kopie der Teile A und B der Originalversion des TMT, sondern wurde so adaptiert, dass die Unzulänglichkeiten der Originalversion behoben wurden. So hat sich gezeigt, dass der Pfad von Teil B länger als Teil A ist und die einzelnen Punkte auch weiter auseinander liegen. Unterschiede in der Bearbeitungszeit zwischen Teil A und B der Originalversion sind daher nicht nur auf die zusätzliche Anforderung an die kognitive Flexibilität zurückzuführen, sondern auch einfach auf ein mehr an visueller Exploration (Gaudino et al., 1995, Woodruff et al., 1995). In der digitalen TMT-L Version wurde daher das Layout der beiden Teile angepasst, sodass die Pfade als auch die Anzahl an Distraktoren gleich sind. Zudem verlaufen nahezu gleich viele Items in die linke bzw. rechte Laufrichtung und benachbarte Items liegen im Bereich des fovealen Sehens, wodurch lange Sakkaden vermieden werden. Vorteil der digitalen Version ist eine vollkommen standardisierte und automatische Zeitmessung, was in der Vergangenheit bei der Nutzung der Originalversion nicht immer einheitlich war (genauer Beginn der Zeitmessung sowie Umgang mit Fehlern). Der TMT-L liegt in drei Parallelversionen vor und kann sowohl mit der Maus als auch am Touchscreen bearbeitet werden. Trotz dieser Unterschiede zeigen Untersuchungen, dass der digitale TMT-L und die Originalversion in Papier & Bleistift ähnliche Ergebnisse liefern.

Trail Making Test-Langensteinbacher Version (TMT-L)

Die Geschichte des TMT zeigt, dass auch bei bewährten Verfahren noch immer Weiterentwicklung möglich ist, sei es auf psychometrischer oder technologischer Ebene. Die überzeugenden Merkmale des Tests bleiben: sehr kurze und einfache Durchführung, bei gleichzeitig hoher Sensitivität für subtile kognitive Beeinträchtigungen bei diversen Erkrankungen. Auch im Wiener Testsystem ist der TMT-L ein beliebter neuropsychologischer Test, welcher auch in mehrere Test-Sets zur Messung von kognitiven Funktionen bei Demenz (CFD), ADHD (CFADHD), Schizophrenie (CFSD) oder einfachen Basistestungen (COGBAT) integriert wurde.

Literatur:

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Asimakopulos, J., Boychuck, Z., Sondergaard, D., Poulin, V., Ménard, I., & Korner-Bitensky, N. (2012). Assessing executive function in relation to fitness to drive: A review of tools and their ability to predict safe driving. Australian Occupational Therapy Journal, 59(6), 402–427. https://doi.org/10.1111/j.1440-1630.2011.00963.x

Axelrod, B. N., & Lamberty, G. J. (2006). The Oral Trail Making Test. In A. M. Poreh (Ed.), The quantified process approach to neuropsychological assessment (pp. 45–51). Psychology Press.

Cahn-Weiner, D. A., Boyle, P. A., & Malloy, P. A. (2002). Tests of executive function predict instrumental activities of daily living in community-dwelling older individuals. Applied Neuropsychology , 9(3), 187–191. https://doi.org/10.1207/S15324826AN0903_8

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Nicolas, K., Goodin, P., Visser, M. M., Michie, P. T., Bivard, A., Levi, C., Parsons, M. W., & Karayanidis, F. (2021). Altered functional connectivity and cognition persists 4 years after a transient ischemic attack or minor stroke. Frontiers in Neurology, 12. https://doi.org/10.3389/fneur.2021.612177

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Rodewald, K., Weisbrod, M., & Aschenbrenner, S. (2020). Trail Making Test Langensteinbacher Version. SCHUHFRIED.

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Woodruff, G. R., Mendoza, J. E., Dickson, A. L., Blanchard, E., & Christenberry, L. B. (1995). The effects of configural differences on the trail making test. Archives of Clinical Neuropsychology, 10(4), 408–408. https://doi.org/10.1093/arclin/10.4.408

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