Wissen vom Lernen
wissen aktuell: Schaltzentrale Gehirn
Neurowissenschaftler haben erste Erkenntnisse darüber, wie Lernen funktioniert. Wird diese Grundlagenforschung die Art und Weise wie wir lehren und lernen nachhaltig verändern?
Ulm. 2004 wurde hier das „Transferzentrum für Neurowissenschaften und Lernen“, kurz „ZNL“ gegründet. Der Auftrag: Wissen aus den Neurowissenschaften in praxisnaher Forschung für die Schule nutzbar zu machen. Hier treffen sich Theoretiker und Praktiker. Am Aufbau des Zentrums sind beteiligt: Die Forschungsleiterin Katrin Hille und der Geschäftsführer und ehemalige Schulleiter Michael Fritz. Das Transferzentrum liegt oberhalb von Ulm und wurde auf Initiative des Mediziners, Philosophen und Professors für Psychiatrie Manfred Spitzer gegründet. Seine Vorträge sind äußerst populär bei Eltern und Lehrern. Denn seit Deutschland in der internationalen Vergleichsstudie Pisa so schlecht abgeschnitten hat, hoffen viele, dass die Hirnforscher Erklärungen haben und Wege aus dem Dilemma finden.
Auch die Neurobiologin Anna Katharina Braun und die Pädagogen wollen eng zusammenarbeiten. Das einzelne Kind mit seinen jeweiligen Bedürfnissen, Talenten und Begabungen sowie eine anregende Lernumgebung stehen seit über hundert Jahren im Mittelpunkt der Montessoripädagogik. Die Pädagogen wollen von den Forschungsergebnissen der Hirnforschung profitieren. Die Neurowissenschaftlerin ihrerseits erhält Einblick in die Praxis.

Anna Katharina Braun - Neurobiologin, Universität Magdeburg:
Eines der neueren Erkenntnisse ist eine Beendigung des langen Disputes zwischen den Geisteswissenschaftlern und auch den Naturwissenschaftlern, nämlich die Frage, was ist angeboren und was ist erworben. Und dieser Disput kann eigentlich auf Grund der neueren Erkenntnisse fast ad acta gelegt werden, weil man jetzt eben zeigen kann, mit den neuen Methoden, dass die Umwelt quasi im Zellkern Gene und Transkriptionsfaktoren und molekulare Kaskaden anschalten kann und wieder abschalten kann. Das heißt also, wir haben quasi die Gene zwar vorgegeben, die lassen sich auch nicht verändern, oder man sollte sie vielleicht lieber nicht verändern und diese Gene bilden quasi die Tastatur eines Klaviers und die Umwelt ist der Pianist. Und dann kommt es jetzt darauf an, wie die Umwelt auf diesem Piano spielt. Ob eine Sinfonie daraus gebildet wird oder ob es eben sozusagen Chaos wird, oder eben nur eine einfache Melodie.

Das Gehirn ist das Resultat seiner Benutzung, so lässt sich diese Erkenntnis der Hirnforschung zusammenfassen. Das hat Folgen für Vorschule und Schule. Denn je unterschiedlicher die Erfahrungen sind, die schon kleine Kinder machen, desto mehr Spuren werden im Gehirn angelegt, die später ausgebaut werden können.

Erst seit einigen Jahren wissen wir, dass es wesentlich plastischer ist, als bislang angenommen. Sogar im erwachsenen Gehirn können sich neue Nervenzellen bilden. Die etwa 100 Milliarden Zellen in unserem Kopf kommunizieren miteinander mit Hilfe von Molekülen und elektrischen Impulsen. Sie verändern sich ständig. Jeder neue Eindruck hinterlässt eine neue Spur und je öfter wir die gleiche Erfahrung machen, desto breiter werden die Spuren. Wir lernen.

Eine Erkenntnis der Neurowissenschaften: Unbewusste Prozesse regulieren, ob wir bereit sind, etwas Neues aufzunehmen. Tief im Inneren unseres Gehirns, im so genannten limbischen System, wird bewertet, ob das, was gerade geschieht, in der Vergangenheit vorteilhaft und lustvoll war oder nachteilig und schmerzhaft. Die durch die Erinnerung hervorgerufene direkte Körperreaktion bestimmt dann, ob wir etwas wiederholen oder eher vermeiden.

Mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie kann man, wie es so schön heißt, dem Gehirn beim Denken zuschauen. Das Gerät misst den Energieverbrauch unterschiedlicher Hirnregionen, während die Versuchsperson lernt. Anhand dieser Messung können Henrik Walter und sein Team voraussagen, ob sich die Probanden später an Worte, die sie gesehen haben, erinnern oder nicht. Eine entscheidende Rolle beim Erinnern spielen dabei die Gefühle.

Henrik Walter - Neurobiologe, Universitätsklinikum Ulm
Wir haben diese Worte gezeigt, und kurz vor dem Wort wurde ein Bild gezeigt, dass eine Stimmung evozieren sollte. Das waren zum Beispiel ein ekeliges Bild oder ein schönes Bild, oder auch ein neutrales Bild. Und dann haben wir sozusagen das mit den Leuten gemacht, und geguckt, an was sie sich später erinnern. Was haben wir heraus bekommen? Dass die Leute sich besser an Worte erinnern, wenn sie vorher in positiver Stimmung waren. Und dann haben wir im Gehirn nachgeguckt, in der Amygdala, dem Mandelkern, einer Region tief im Gehirn, die etwas mit Emotionen und Erregung zu tun hat, ist die Aktivität dann höher, wenn ich mich erfolgreicher an Worte im negativen Kontext erinnere, während sie in anderen Regionen, um den Parahypocampus und Hypocampus gelegen, größer ist, wenn ich mich an Worte erinnere, die im positiven Kontext gezeigt wurden.

Eine Vielfalt von Befunden zeigt, dass emotionale Zustände während des Lernens immer zusammen mit den Inhalten gespeichert sind. Die Erinnerung an den 1. Kuss oder auch den 11. September lassen den Körper reagieren – das kennt jeder. Aber auch der unfreundliche Englischlehrer ist untrennbar mit der englischen Sprache gekoppelt. Das stinkende Klassenzimmer wird mit Lernen an sich assoziiert und die Erniedrigung in der Mathematikstunde hat Konsequenzen fürs Leben.

Universität Magdeburg, Institut für Biologie. Hier will Anna Katharina Braun herausfinden, was frühkindlicher Stress in den Gehirnen von Strauchratten bewirkt. Denn wenn unsere Hirne nichts lieber tun als lernen, wenn unser körpereigenes Belohnungssystem uns süchtig macht nach Neuem, warum gibt es so viele, die nicht lernen wollen? Vielleicht findet man bei den Ratten Hinweise.

Anna Katharina Braun:
Also, der Aufbau des Gehirns beim Menschen ist natürlich sehr viel komplexer als beim Tier, bei der Ratte oder bei der Maus. Wenn man aber die Einzelbausteine betrachtet, also die Nervenzelle und ihre Synapsen, dann kann man das schon sehr wohl übertragen, denn die Nervenzelle und ihre synaptischen Kontakte funktionieren bei der Ratte genau so wie beim Menschen auch. Das heißt also, auf der Ebene kann man die Dinge nahezu eins zu eins übertragen. Was uns unterscheidet als Mensch, ist eben die Komplexität, wir haben eben mehr von diesen Nervenzellen und auch mehr von diesen Verdrahtungen und deswegen ist unser Gehirn zwar einerseits leistungsfähiger, auf der anderen Seite ist es auch verletzlicher gegenüber solchen frühen Störungen.

Die kleinen Ratten werden kurzzeitig von ihren Eltern getrennt. Stress und Angst sind die Folge, denn die Eltern kümmern sich ansonsten sehr liebevoll um ihre Kinder. Die reagieren nun unterschiedlich. Der eine rennt aufgeregt herum, der andere erstarrt. Was aber passiert in den Gehirnen? Es stellt sich heraus, dass die Hirnaktivität insbesondere in den limbischen Regionen bis zu 50 Prozent reduziert wird. Anders ausgedrückt: Das Gehirn läuft während der Stressperiode auf Sparflamme.

Aber nicht nur die synaptischen Kontakte verändern sich, auch das Gleichgewicht zwischen den Neurotransmittern und ihren Rezeptoren verschiebt sich vollkommen. Längerfristig gibt es sogar weniger Fasern, die Dopamin und Serotonin ausschütten. Das heißt, das körpereigene Belohnungssystem arbeitet nicht mehr so, wie es soll. Schon kurzzeitiger frühkindlicher Stress bewirkt also manifeste, messbare und wahrscheinlich nur schwer korrigierbare Veränderungen im wichtigsten Organ der Tiere – und wahrscheinlich auch in dem des Menschen.

Seit langem weiß man, dass Schlaf notwendig ist, um Erlerntes dauerhaft im Gedächtnis zu speichern. Das gilt für Kinder noch viel mehr als für Erwachsene. Tierexperimente zeigen, dass während des Schlafs Neu Erlerntes vom Zwischenspeicher Hippocampus zur Großhirnrinde ins Langzeitgedächtnis überspielt und verfestigt wird. Das Gedächtnis zu verbessern, davon träumen viele. Die Pharmaindustrie arbeitet an Gedächtnispillen, hofft auf Millionenumsätze. Der Leistungsdruck in unserer Gesellschaft ist enorm. Die Versuchung chemisch auf das Hirn einzuwirken ist groß.

Die Hirnforschung hat Hinweise darauf, dass Ähnliches kurz hintereinander erlernt sich gegenseitig auslöscht. Was bedeutet das für den Schulalltag? Was weiß man über den 45-Minuten-Takt, der an unseren Schulen herrscht? Ist er dem Lernen wirklich förderlich? Es gibt Schulen, in denen hat man die Klingel einfach abgestellt. Der Lernrhythmus wird ein anderer.

Wissen ist nicht übertragbar, es muss im Hirn eines jeden neu geschaffen werden. Diese Erkenntnis ist alt. Schon vor über 200 Jahren stellte der Pädagoge Gottfried Herder die rhetorische Frage: „Was heißt lernen? Man hat davon falsche Begriffe, wenn man glaubt, es heiße: fremde Worte sich einprägen. Seine Gedanken kann mir der Leh-rer nicht eingeben, eintrichtern; meine Gedanken muss er wecken, also dass sie meine, nicht seine Gedanken sind.“ Was passiert in unseren Gehirnen, wenn wir etwas begreifen?

Wie müsste eine Schule aufgebaut sein, die diesem Anspruch gerecht wird? Ein System wie das deutsche, in dem fast ein Drittel der Kinder aussor-tiert wird, sitzen bleibt oder in die nächst schlechtere Schule verwiesen wird, ist jedenfalls nicht der richtige Ansatz. Das schlechte Abschneiden des deutschen Bildungssystems hat den Druck auf die Schüler sogar noch erhöht.

Was aber wissen wir wirklich darüber, unter welchen Bedingungen wel-cher Unterricht besser funktioniert? Fächerübergreifendes Lernen, Projekte, unterschiedliche Altersstufen in einer Klasse – vieles wird disku-tiert. In Ulm versuchen die Doktoranden nun mit unterschiedlichen Studien, pädagogische Glaubenssätze zu hinterfragen. Eines ist den jungen Wissenschaftlern jetzt schon klar: Die wichtigste Lernhilfe ist die Begeisterung des Lehrers für das, was er tut. Unabhängig von allem Methodenstreit.

Es wird wahrscheinlich noch einige Jahre dauern, bis wir wirklich verste-hen, wie unsere Gehirne lernen. Und vielleicht sagen dann einige Päda-gogen: Das wissen wir doch schon seit 200 Jahren! Wir sollten heute schon beginnen, unseren Schulen die Wertschätzung entgegen zu bringen, die sie brauchen, um wirklich gut arbeiten zu kön-nen. Schnelle und bequeme Wege sind jedenfalls nicht die Lösung.



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