Lernen und Neurobiologie – 5 Faktoren für deinen Lernerfolg

1. Was ist Lernen?

Für die Neurobiologie ist Lernen eine hochkomplexe Angelegenheit, in der eine Vielzahl von sich wechselseitig beeinflussenden Faktoren eine Rolle spielen. Ganz allgemein kann Lernen als Aneignung von Wissen und Kompetenzen bezeichnet werden. Hierdurch können wir uns selbst und unsere Persönlichkeit bilden und erweitern. Lernen ist aus Sicht der Neurobiologie ein allmählicher Wachstumsprozess, der niemals abgeschlossen ist. Eine revolutionäre Einsicht über das Gehirn in den letzten Jahrzehnten war die Neuroplastizität: Das Gehirn verändert sich ständig und passt sich an jede Situation an. Das Gehirn „lernt“ also zu jedem Zeitpunkt.

Die Neurobiologie hat im Bereich des Lernens viel erforscht und viele interessante Daten und Zusammenhänge hervorgebracht. Aufschlussreich ist hier insbesondere das Buch von Gerhard Roth „Bildung braucht Persönlichkeit. Wie Lernen gelingt.“ [1] aus dem ich in diesem Artikel einiges wiedergebe.  Das hat auch Auswirkungen auf die Optimierung von Lernprozessen, Stichwort „gehirngerechtes Lernen“. Außerdem liefert die Neurobiologie argumentatives Material, an welchen unser heutiges Schul- und Bildungssystem verbessert werden kann. Und nicht zuletzt kann man diese Erkenntnisse für sich selber und seinen eigenen Bildungsweg benutzen.

Dennoch steht die Neurobiologie  erst am Anfang der Erforschung es Gehirns: viele Funktionsweisen sind noch unklar oder nur teilweise bekannt. Manche Erkenntnisse können revidiert werden, oder erscheinen durch eine neue Faktenlage in einem anderen Licht. Der Stand der Wissenschaft ist  immer vorläufig, deswegen sollte man sich vor voreiligen Verabsolutierungen hüten.

Drei Arten des Lernens

Nichtassoziatives bzw. automatisiertes Lernen

Die erste Art des Lernens ist nichtassoziativ. Hierunter fallen insbesondere Habituation (Gewöhnung) und Sensitivierung (auf welche Dinge zu achten ist). Beispiele für ersteres: Fahrradfahren, Klavierspielen, Laufen, Schreiben, … Unter Habituation fallen alle Abläufe, die wir so häufig wiederholt oder trainiert haben, dass sie zunehmend automatisiert ablaufen. Und unter Sensitivierung ist die Anpassung der Sinneswahrnehmung auf relevante Faktoren zu verstehen. Zum Beispiel weiß ich ganz genau, auf welche Dinge ich im Straßenverkehr achten muss oder die Dirigent*in weiß genau, auf welche tonalen Nuancen sie achten muss, damit ein Stück rund klingt. Ein Anfänger wäre damit heillos überfordert, aber durch das jahrelange Training hat die Dirigent*in „ein Ohr entwickelt“.

Zunächst ist für eine Automatisierung von Wahrnehmungen oder Verhaltensabläufen die Großhirnrinde erforderlich: wir müssen uns anstrengen und konzentrieren, um sie zu lernen. Mit der Zeit und genügend Wiederholungen wandern sie aber in subcorticale Hirnregionen, wo sie dann automatisiert ablaufen. Sie werden in einer tieferliegenden Region des Gehirns abgespeichert, hauptsächlich in den Basalganglien. Automatisierte Abläufe sitzen so tief im Unbewussten, dass es sogar schwierig wäre, sie bewusst abzuspielen. Wenn man den Pianist*in bittet, jede Note bewusst, also mit der Großhirnrinde zu spielen, wird sein Spiel stocken und seinen fließenden Charakter verlieren.

Assoziatives oder konditionierendes Lernen

Assoziatives Lernen bedeutet, dass man eine bestimmte Aktivität mit einem bestimmten Reiz koppelt. Das nennt man auch Konditionierung. Das bekannteste Beispiel für eine klassische Konditionierung  ist sicherlich Pawlow mit seinem Hund. Pawlow fütterte seinen Hund so lang in Kombination mit einem Glockengeräusch, dass er irgendwann nur noch die Glocke läuten musste, damit der Speichelfluss aktiviert wird.

Dann gibt es noch die instrumentelle Konditionierung. Sie besteht in der Belohnung von guten Verhaltensweisen und in der Bestrafung von schlechten. Der Lernprozess findet also aufgrund einer Belohnungserwartung bzw. einer Strafbefürchtung statt. Instrumentell ist diese Konditionierung, weil ich damit eine bestimmtes Verhalten erzeugen und stabilisieren möchte.

Instrumentelle Konditionierung findet schon sehr früh durch die Reaktionen der Mutter auf ihr Kind statt. Lächelt die Mutter und wendet sich dem Kind zu, wird das Belohnungssystem im Gehirn des Kindes aktiviert. Diese frühesten Konditionierungen in den ersten Lebensjahren sitzen in sehr tiefen Hirnregionen wie der Amygdala und dem mesolimbischen System, und weil sie so tief sitzen, sind sie nur äußerst schwer oder vielleicht auch gar nicht zu ändern.

Komplexe Lernformen

Es gibt aber auch weitere Lernformen. Die erste ist die Imitation. Insbesondere als Babys und Kinder beobachten wir sehr aufmerksam und neugierig unsere Umwelt und ahmen unsere Mitmenschen nach, bis dann zum Beispiel erste Laute wie ein „A“ aus dem Mund hervortreten woraus später „Da“ und „Mama“ wird. Populär geworden sind in diesem Kontext die Spiegelneuronen. Es ist aber aus wissenschaftlicher Sicht nicht erwiesen, ob sie tatsächlich das Verhalten von anderen spiegeln. Das ist auch einfach bedingt durch das technische Problem, dass wir einzelne Neuronen im Menschen nicht messen können. Daher wissen wir in Bezug auf Spiegelneuronen einfach noch zu wenig.

Die zweite komplexere Lernform ist das sogenannte Einsichtslernen. Einsichtslernen bezeichnet das Phänomen, dass man etwas, einen komplexen Zusammenhang oder eine Funktionsweise, von innen heraus „durchschaut“. Wenn man zum Beispiel die Funktionsweise einer Spiegelreflexkamera wirklich verstanden hat, kann man alle ihre Funktionen effizient und kreativ benutzen. Auch hier befinden sich die neurobiologischen Forschungen in einem Anfangsstadium.

2. Lernen und Neurobiologie

Neuroplastizität

Neuroplastizität habe ich oben schon erwähnt. Es ist das Wort für die Erkenntnis, dass sich das Gehirn in jedem Augenblick und in jeder Situation verändert und anpasst. Bedeutsam ist hier vor allem, dass emotional herausragende Situationen größere Änderungen zur Folge haben, als alltägliche Situationen. Und natürlich gibt es dabei auch eine Kontinuität und verschiedene Ebenen der Plastizität, die in der untenstehenden Tabelle [2] abgebildet sind. Damit sich ganze kortikale Regionen ändern und damit ein wirklicher Lernprozess erfolgt ist, braucht es Monate bis Jahre. Erst dann beginnt ein wirklich nachhaltiger Wandel in Denk- und Verhaltensweisen!

Appetenz und Aversion

Seit Freud unterscheidet man in der Psychologie, aber auch in der (Neuro-)Biologie zwischen zwei grundlegenden Tendenzen bei Lebewesen und Menschen: Lustgewinnung (Appetenz) und Leidvermeidung (Aversion). Dabei führen positive Appetenzerlebnisse zur Wiederholung des lustgewinnenden Verhaltens. Dies kann für Lernrpozesse hervorragend genutzt werden. Wichtig ist allerdings die Unterscheidung der Appetenz in das liking-System und das wanting-System, für die jeweils unterschiedliche Netzwerke im Gehirn zuständig sind. [3][4]

Das liking-System basiert eher auf körpereigenen Opioiden und hat darum einen eher befriedigenden Charakter. Ein gutes Beispiel dafür ist eine fettige Mahlzeit. Wenn man nach dieser Mahlzeit satt und zufrieden herumsitzt, kann man die Opioide im System spüren: ich bin dann nicht besonders mobil und für die nächste Zeit erst einmal gesättigt. Explorationsverhalten und Neugier stehen erst einmal im Hintergrund.

Intrinsische Motivation garantiert den Lernerfolg

Für nachhaltige Lernerfahrungen sollte eher das wanting-System aktiviert werden. Denn dieses hat einen eher motivierenden Charakter und wird durch das dopaminerge System bestimmt. Dopamin wird mit Antriebssteigerung und Motivation in Verbindung gebracht. So bedienen aufputschende Substanzen wie Amphetamin ebenfalls das dopaminerge System. Aber auch Flow-Erfahrungen wie z.B. bei gelungenen Unterrichtstunden oder einem Workout aktivieren dieses System und führen intrinsischer Motivation und damit zur Wiederholungstendenz. Im Unterschied zu liking-System muss beim beim wanting-System erst einmal eine gewisse Schwelle überwunden werden, bis der positive Effekt eintritt.

Zuletzt noch einige Worte zur Aversion: Negative Erfahrungen gehören zum Leben dazu und sie sollten reflektiert und integriert werden, damit man das meiste aus ihnen lernen kann. Etwas ganz anderes ist aber eine künstliche Aversion durch Bestrafung zu erzeugen. Dies führt zwar durchaus zum gewünschten Verhalten, aber zum Preis einer andauernden psychischen Traumatisierung. Diese erhöht das Stresslevel im Körper signifikant und beeinträchtigt dadurch nachgewiesenermaßen die Performance und das Gedächtnis. Der beste Lernerfolg wird immer durch Appetenz und intrinsische Motivation erzielt!

Drei Arten von Gedächtnis

Wie können wir neues Wissen möglichst schnell und effizient verinnerlichen? Dafür ist es notwendig zu verstehen, wie das Gedächtnis funktioniert und welche Arten von Gedächtnis es gibt.

1. Deklaratives bzw. explizites Gedächtnis

Dass Rom die Hauptstadt von Italien ist, ist Teil meines deklarativen Gedächtnisses. Ich kann es jederzeit in meinem Alltagsbewusstsein angeben und verbalisieren. Es sind abrufbare spezifische Informationen. Das deklarative Gedächtnis hat mehrere zeitliche Ebenen: das Ultrakurzzeitgedächtnis, das Kurzzeitgedächtnis und das Langzeitgedächtnis. Das deklarative Gedächtnis ist im Hippocampus verankert. Das deklarative Gedächtnis spielt natürlich eine große Rolle bei der Aneignung von abstraktem Wissen, das im Langzeitgedächtnis verankert werden soll. Für die Optimierung dieses Prozesses existiert eine Vielzahl von effektiven Techniken.

2. Prozedurales bzw. implizites Gedächtnis

Das prozedurale Gedächtnis umfasst alles, was ich weiter oben unter dem Stichwort nichtassoziatives bzw. automatisiertes Lernen beschrieben habe. Es umfasst jegliches Wissen, das nicht verbalisierbar ist und mit komplexen Abläufen zu tun hat, wie zum Beispiel Gehen, Fahrradfahren, Tanzen etc. Man weiß, dass die Basalganglien für das implizite Gedächtnis eine wichtige Rolle spielen. Die genauen neurobiologischen Mechanismen sind jedoch weitestgehend unbekannt.

3. Emotionales Gedächtnis

Das emotionale Gedächtnis sitzt hauptsächlich im mesolimbischen System und in der Amygdala. Das emotionale Gedächtnis funktioniert selbständig und unbewusst. So versucht z.B. die Werbung und ihre Marketingstrategen, das emotionale Gedächtnis durch Konditionierung anzusprechen, sodass wir z.B. bestimmte Markennamen mit bestimmten (positiven) Bildern und Eigenschaften verbinden.

Das emotionale Gedächtnis ist das erste und tiefliegendste Gedächtnis, das wir haben. Es ist nichtdeklarativ, weil wir uns zum Beispiel an früheste Kindheitserfahrungen nicht bewusst erinnern können (die Gedächtnislücke bis zum 1.-3. Lebensjahr nennt man auch infantile Amnesie). Trotzdem oder gerade deswegen hat das emotionale Gedächtnis einen sehr tiefgehenden Einfluss auf unser Leben. Alle frühen Erfahrungen und auch verdrängte Traumata sind kaum zugänglich und es bedarf traumatherapeutischer Expertise, um mit diesen tiefen Schichten zu arbeiten.

3. Was begünstigt Lernprozesse?

Welche Faktoren können wir identifizieren, die das Lernverhalten (günstig) beeinflussen? Hier gebe ich wiederum Erkenntnisse aus dem Buch von Gerhard Roth wieder. [1]

Intelligenz

• nachgewiesenermaßen einer der Faktoren mit sehr deutlicher Korrelation zum Lernerfolg
• Intelligenz ist die Fähigkeit Probleme zu erkennen, zu verstehen und sie zu lösen
• Intelligenz ist teilweise erblich bedingt und wird durch Umweltfaktoren, vor allem das soziale Umfeld in frühen Kindheitsjahren, modifiziert

Persönlichkeit

• die Persönlichkeit spielt ebenfalls eine große Rolle
• z.B. wie gut man darin ist, augenblickliche Befriedigung zu hemmen für einen späteren Erfolg, wie fleißig man ist, wie gut man konzentriert arbeiten kann etc.
• die Persönlichkeit ist ebenfalls eine Mixtur aus vererbtem Temperament und Umweltfaktoren

Intrinsische Motivation

• allgemein werden Sachen mit viel größerer Ausdauer und Sorgfalt verfolgt, wenn ich an ihnen interessiert bin
• ich lerne dann schneller und besser und bin bereit, auch Frustrationen in Kauf zu nehmen
• auch Ehrgeiz und das Streben nach Erfolg sind wichtige Faktoren

Vertrauensverhältnis

• häufig lernen wir Dinge von anderen Menschen und dies tun wir umso besser, je besser das Vertrauensverhältnis zu den Personen ist
• wichtig ist hierbei neben freundlichem Auftreten vor allem Authentizität ⇨ denn jede Emotion, die nicht bewusst gemacht wird drückt sich trotzdem über mimische und verbale Mikroexpressionen aus, die andere unbewusst wahrnehmen, wodurch eine Diskrepanz aus Äußerlichem und Innerlichem entsteht
• je besser die Beziehung, desto wahrscheinlicher ist der Lernerfolg

Positive Lernatmosphäre

• gegenseitiger Respekt und Akzeptanz, kurzum ein positives soziales Miteinander mindert Stress
• Stress mindert nachweislich die Lern- und Gedächtnisleistung
• Lerninhalte werden nachweislich am bestene behalten, wenn sie mit positiven Erlebnissen verbunden sind
• dabei muss man natürlich aufpassen, dass es nicht zu sehr um positive Gefühle geht, denn ein Zuviel davon beeinträchtigt wiederum das Lernen ⇨ es muss eine Balance geben

[1] Gerhard Roth: Bildung braucht Persönlichkeit. Wie Lernen gelingt.

[2] https://www.gehirnlernen.de/gehirn/plastizit%C3%A4t/

[3] https://npjscilearncommunity.nature.com/posts/16652-liking-vs-wanting-a-neuroscientific-view-on-classroom-motivation

[4] https://dorsch.hogrefe.com/stichwort/wanting-und-liking

Weitere Quellen

• https://www.uni-wuerzburg.de/fileadmin/06000060/04_Fort-_und_Weiterbildungen_Lehrkraefte/Herbsttagungen/Herbsttagung_2016/20161006_WS_04_Neurobiologie.pdf
• http://www.lern-psychologie.de/common/bio.htm