Lernen – Gehirnforschung – Emotionen

Lernen – Gehirnforschung – Emotionen
Dagmar Untermarzoner, Lejla Bjelopoljak
Unveröffentlichtes Skriptum, 2006
1. Wo findet Lernen statt?
Wie arbeiten Nervenzellen?
Lerninhalte werden in Nervenzellen gespeichert. Komplexe Handlungsabläufe oder
Wissenszusammenhänge werden in Nervenzellen-Netzwerken gespeichert.
Dieser Speicherungsprozess findet durch wiederholtes Erleben, Zuschauen, Beobachten und
schlussendlich selbst Ausprobieren, Fehler machen und Experimentieren statt.
NERVENZELLE
Nervenzellen sind Informationsspeicher für Lerninhalte. Auf unsere fünf Sinne strömen
verschiedene Reize (Licht, Schall, Druck etc.) aus der Außenwelt ein. Diese werden von den
Sinneszellen in elektrische Impulse umgewandelt, welche durch die Nervenfasern von einer
Nervenzelle zu einer anderen weitergeleitet werden. Unser Gehirn verfügt über ca. hundert
Milliarden Nervenzellen. Zusätzlich entstehen permanent Vorläuferzellen, aus denen bei
„Gebrauch“ neue Nervenzellen entstehen können. Das Gehirn ist einem Muskel vergleichbar.
Die Übertragung eines elektrischen Impulses (bzw. eines neuen Lerninhalts) von einer
Nervenzelle zur anderen geschieht an einer Synapse. Eine Synapse ist ein Fortsatz der
Nervenfaser. Bei einem elektrischen Impuls werden in der Synapse kleine Bläschen
freigesetzt, die Botenträgerstoffe enthalten (Neurotransmitter), die die nachfolgende Zelle in
elektrische Erregung versetzen.
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Lernen findet im Gehirn in drei Mechanismen statt:
- bestehende Synapsenverbindungen werden verstärkt;
- neue Synapsenverbindungen zwischen Nervenzellen werden gebaut;
- neue Nervenzellen werden aus bestehenden „schlummernden“ Vorläuferzellen
gebaut.
Cells that fire together wire together
Alle Synapsen, an denen Signale häufig ausgetauscht werden, werden strukturell stabilisiert.
Dies führt zur biochemischen Stimulierung der Nervenzellen, in denen Gene aktiviert werden,
die Proteine für die Synapsenverstärkung und Entwicklung neuer Nervenzellen produzieren.
Gene werden durch geistige Aktivität eingeschaltet. Häufig trainierte gedankliche
Operationen oder Tätigkeiten produzieren stabile, stärkere und zusätzlich neue NervenzellenNetzwerke.
Die synaptische Verbindung kann unterschiedlich stark sein. Je öfter die Verbindung aktiviert
wird (z.B. durch rhythmisches Üben), desto stärker wird diese Verbindung. Diese
Verbindungen stärken sich durch wiederholte elektrische Impulse. Die Verbindungsstärken
sichern die Qualität der Speicherung (wie sicher ist das Gelernte). Diese entstehen nicht nur
wie bisher angenommen durch aktives Tun, sondern auch durch vielfältiges aufmerksames
Beobachten des Neuen bzw. durch das innere Auseinandersetzen mit den neuen Inhalten.
Das heißt, das Wiederholen von neuen Inhalten ist eigentlich als Speicherungsprozess nicht
optimal als erster Schritt, denn es setzt voraus, dass ein entsprechendes Netzwerk mit
starken Verbindungen bereits aufgebaut wurde.
Stark verbundene Nervenzellen sind Netzwerke, in denen bestimmte Lerninhalte komplexerer
Art gespeichert sind. So zum Beispiel Handlungsabläufe oder Entscheidungsmuster (was
mache ich wenn ...).
Die Nervenzellen, Nervenfasern und Synapsen verschalten sich bei komplexeren Inhalten
(was ist wann wie zu tun, z.B. in einem Arbeitsprozess) zu den Nervenzellen- Netzwerken,
die für das Lernen wichtige informationsverarbeitende Systeme darstellen. Wird eine
Nervenzelle bzw. ein Netzwerk durch einen Input aktiviert, so repräsentiert sie diesen Input.
Nervenzellen-Netzwerke können auch unvollständige Inputs ergänzen. Ich sehe nur einen
Ausschnitt aus einem Film und weiß welcher es ist.
Neuroplastizitität: Use it or loose it
Unter Neuroplastizität versteht man, dass die Nervenzellen und Netzwerke wachsen können,
während nicht gebrauchte Bereiche verschwinden können. Es gibt inzwischen zahlreiche
Befunde von Gehirnforschungen, die zeigen, dass beim Lernen neuer Fähigkeiten (Sprache,
Sport, Instrument, etc.) die Gehirnstrukturen wachsen bzw. verschwinden beim NichtGebrauch der erworbenen Fähigkeit.
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Lernen von Regeln anhand von Beispielen
Da die Welt regelhaft ist, brauchen wir nicht jede Einzelheit zu lernen, sondern nur die
allgemeinen Spielregeln, diese werden anhand von Beispielen für uns verständlich. Wichtig
ist dabei, das abstrakte Regeln nicht abstrakt gelernt werden können, sondern in unserem
Gehirn nur durch Beispiele abgespeichert werden können. Dabei werden entsprechende
Nervenzellen-Netzwerke angelegt. Diese können dann selbständig von einem Beispiel auf ein
anderes „schließen“.
Lernen durch Beobachten und Tun
Neu ist die Erkenntnis, dass das Lernen ebenso stark durch das Beobachten stattfindet. Man
kann bei der Beobachtung der Gehirnaktivität sehen, dass der Speicherungsprozess im
Gehirn durch Beobachten genauso stattfindet wie durch eigenes Tun. Dies entspricht auch
neuen Untersuchungen der Entwicklungspsychologie, dass Kinder – wenn man sie lässt –
erst mal durch aufmerksames Beobachten lernen und nicht durch vorschnelles Selbsttun.
Die Eintrittspforte für das menschliche Gedächtnis ist der Hippocampus, ein Gehirnteil der
sehr empfänglich für neue Lerninhalte ist. Die einlaufenden Informationen werden vom
Hippocampus sortiert und dann weitergeleitet.
2. Wie beeinflussen Aufmerksamkeit und Motivation das
Lernen?
Was ist Aufmerksamkeit?
Unter Aufmerksamkeit versteht man zwei Prozesse: die allgemeine Wachheit und die
selektive Aufmerksamkeit (auf einen bestimmten Ort, Aspekt oder Gegenstand der
Wahrnehmung gerichtet).
Wie wirkt Aufmerksamkeit?
Die Aufmerksamkeit ermöglicht das Lernen. Die allgemeine Wachheit betrifft die allgemeine
Aktivierung des Gehirns und die selektive Aufmerksamkeit führt zur Zunahme der Aktivierung
genau derjenigen Gehirnareale, welche die jeweils aufmerksam und damit bevorzugt
behandelte Informationen verarbeiten sollen. Die Aufmerksamkeit ist – nach neuen
Erkenntnissen – nicht nur ein psychologischer Prozess, sondern ein messbarer
neurobiologischer Vorgang. Ohne Aufmerksamkeit- bzw. ohne Aktivierung der notwendigen
Nervenzellen im Gehirn kann kein Lernen – kein neuronales Speichern stattfinden. Das
Ausmaß des Behaltens des dargebotenen Materials ist abhängig davon, wie aufmerksam
man sich diesem Material zuwendet. Ohne die selektive Aufmerksamkeit sind die
einströmenden Lernreize machtlos.
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Wie entsteht Motivation fürs Lernen?
Die erste Voraussetzung ist die Aufmerksamkeit und Neugier.
Die Aufgabe des Lehrers ist es – bei vorhandener Aufmerksamkeit der Lernenden –
entsprechende Methoden der Informationsvermittlung und Verarbeitung anzubieten, die es
den Lernenden ermöglichen sich mit den neuen Lerninhalten auseinanderzusetzen. Im Zuge
dieser eigenen Auseinandersetzung des Lernenden mit dem neuen Inhalt wird der
gehirneigene Motivationsprozess angeregt.
Der Sitz der Motivation im Gehirn: Dopamin
Dopamine sind Botenstoffe im Gehirn (Neurotransmitter). Sie sind ein internes Belohnungsund Motivationssystem im Gehirn. Die Dopaminfreisetzung direkt im Großhirn führt zum
klareren Denken und kann sogar durch die Produktion opiatähnlicher Stoffe Glücksgefühle
hervorrufen. Diese Glücksgefühle fungieren als Belohnungssystem für das Gehirn, d.h. es
hilft neue Nervenzellen aufzubauen. Wenn Verhaltenssequenzen besonders gelungen sind
(besser als erwartet), wird dieses Dopamin ausgeschüttet (Gehirn produziert Glück). Dieser
Prozess hat einen „Türöffner“-Effekt für Lernprozesse – wenn neue Inhalte mit Dopamin
gekoppelt werden – wird besser abgespeichert. Oder einfacher gesagt: man lernt besser.
Dopamin wurde daher als Substanz der Neugier und des Explorationsverhaltens bezeichnet.
Motivation erzeugen – oder – „Wie erzeugt man Hunger?“
Die Motivation kann man sowenig wie den Hunger erzeugen bzw. jemanden beibringen.
Motivation entsteht durch das gelingende Auseinandersetzen mit Neuem und das Erleben,
dass man etwas immer besser „versteht“. Motivation entsteht unterwegs beim Lernen und ist
ein physiologischer Prozess, den man nicht von außen induzieren kann, sondern nur der
Lernende selbst produzieren kann. Die durch Neugier ausgelöste Aktivität belohnt sich selbst.
Die Neugier beflügelt sich selbst.
Zugespitzt: Nicht die Inhalte – sondern die intensive Auseinandersetzung mit neuen Inhalten
– macht „glücklich“.
3. Wie beeinflussen Emotionen das Lernen?
Neues erzeugt Neugier und Angstbereitschaft
Alle Signale durchlaufen das limbische System und werden dort mit Emotionen ausgestattet.
Die Abhängigkeit der Gedächtnisleistung von emotionaler Beteiligung wurde in mehreren
Studien nachgewiesen.
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Das Neue produziert eine „ambivalente“ emotionale Haltung als Energiemobilisierung:
Neugier & Angstbereitschaft. Das Erkundungsverhalten ist daher immer mit einer
ambivalenten emotionalen Haltung verbunden: erhöhte Neugier und erhöhte
Angstbereitschaft.
Bei der Konfrontation mit neuen Reizen erfolgt die erste Orientierungsreaktion in Form eines
Reaktionsmusters, das sich durch die gesteigerte Aufmerksamkeit, erhöhte Sensibilität
(gegenüber Gefahrensignalen) und muskulären Vorbereitung auf Notfallreaktionen
auszeichnet. Im Falle einer zu großen Gefahr kommt es zu Flucht- oder Kampfreaktionen (im
Seminar wäre das „Einschlafen“ oder die „Trainerattacke“).
Lernen ist ein Wellental durch angenehme und unangenehme Emotionen
Die Verwirrung bei neuen Inhalte ist ein ganz natürlicher und notwendiger Prozess. Nach der
anfänglichen Sprachlosigkeit und der Verstörung bekannter Muster entsteht oft erst nach
einiger Auseinandersetzung mit dem Thema und mit anderen darüber ein neues Verständnis
auf einer „höheren“ Ebene und auch kreative Problemlösungen.
Neues zu Lernen bringt immer auch Phasen der Hilflosigkeit, wo man sich gar nicht mehr
auskennt. Man sieht und hört zwar wie es gehen soll, sieht sich jedoch überhaupt nicht in
der Lage, dies erwünscht umsetzen. Bleiben wir in der Hilflosigkeit oder wehren wir sie durch
vorschnelle Lösungen ab, reduziert sich der Lernerfolg.
Beide Phänomene – die Verwirrung und die Hilflosigkeit – sind notwendig und Vorboten des
neuen Könnens. Wir können sie nicht vermeiden, wir müssen sie akzeptieren. Dem Trainer
kommt dabei die Aufgabe zu, diese unangenehmen Phänomene den Lernenden als
„notwendig“ zu erklären, sie zu akzeptieren und den Lernenden darin zu begleiten. Nicht
Aufgabe ist es – diese unangenehmen Gefühle wegzunehmen.
Lernen ist Labilisierung
Lernen ist ein Prozess, das zum neuen Können führt. Um zum neuen Können zu gelangen,
muss der Weg vom bestehenden Können über das Nicht-Können begangen werden. Dieses
Nicht-Können, das eigentlich ein „Noch-Nicht-Können“ ist, ist für die meisten höchst
unangenehm. Diese Begegnung mit dem Neuem bringt eben dann auch bekannte negative
Gefühle, wie Angst, oder Wut auf den „blöden“ Trainer oder auf die „doofen“ Fachexperten,
etc. Der Lernende wird emotional in dieser Phase des Nicht-Könnens labilisiert. Der Trainer
hat die Aufgabe den Lernenden durch diese sogenannte Labilisierungskurve
hindurchzuführen, d.h. vom Können über Nicht-Können zum neuen Können. Diese
Labilisierung erfordert das Vertrauen des Lernenden zum Trainer- das man eben am Beginn
eines Seminars auch gar nicht haben kann, dass er ihn zwar zum Abgrund des NichtKönnens stürzt aber auch zum neuen Können hinauf bringt. Dies ist eine schwierige
Herausforderung – der noch unbekannte Trainer muss auf seine/ihre Vertrauenswürdigkeit
geprüft werden. Der Trainer kann die steigende Lernangst des Lernenden durch das
wiederholte Üben (mit Hilfe der angemessenen Methoden) und die Gewährleistung einer
Atmosphäre der „psychologischen Sicherheit“ reduzieren. Kommen jedoch Teilnehmer mit
eigenen Ängsten oder hohem Stresslevel von außen in eine solche Lernsituation, ziehen sich
solche Teilnehmer rasch zurück oder werden aggressiv. Dies weißt auf ein hohes „internes
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Spannungsniveau“ des Lernenden hin und ist oft eine Begrenzung, die der Trainer im besten
Fall akzeptieren muss. Nicht jeder weicht gerne aus der Comfort-Zone und manche sind
einfach zu erschöpft – bildlich gesprochen.
Bei betrieblichen Seminaren unter hohen Veränderungen ist der Trainer oft ein „Überbringer
der schlechten Nachricht“, dass heißt er wird zum Changemanager und wird für die neuen
Maßnahmen „beschimpft“ oder bestenfalls „ignoriert“.
Stress als physiologische Lernhemmung
Stresshormone haben negative Wirkung auf die Nervenzellen, insbesondere des
Hippocampus, der eine wichtige Rolle beim Lernen spielt. Stresshormone vermindern die
Glukoseaufnahme in das Gehirn und erhöhen die Toxizität des Botenstoffs Glutamat und
führen dadurch zur erhöhter Beanspruchung und verminderter Energiezufuhr von
Nervenzellen. Beim chronischen Stress produzierte Hormone wirken bei chronischer
Ausschüttung wie Nervengift und vermindern die Aufnahmefähigkeit des Hippocampus.
Belastende Umwelteinflüsse belasten die Regenerationsfähigkeit des Gehirns und wirken auf
diese Weise buchstäblich „nervtötend“.
Ein Sinnesreiz wird immer auch gleichzeitig zum limbischen System geleitet, das für die
emotionale Deutung des einströmenden Reizes zuständig ist. Je nachdem, welche
emotionale Bedeutung wir dem Ereignis geben (was für den einen hochspannend ist, ist für
den anderen todlangweilig; was den einen erfreut, erschreckt den anderen) wird der Reiz im
limbischen System mit den Gefühlen der Gefahr, Freude oder Angst ausgestattet.
So eine mit Gefühlen ausgestattete Information passiert den Cortex (die Großhirnrinde) und
wird ans Mittelhirn weitergegeben, wo es zur Ausschüttung des ACTH (Adrenocorticotropes
Hormon) kommt, der seinerseits die Nebennierenrinde zur Ausschüttung des Hormons
Cortisol und das Nebennierenmark zur Ausschüttung des Hormons Adrenalin anregt. Diese
Stresshormone versetzen in einer Rückkoppelungsschleife den Cortex in „Alarmbereitschaft“
und unser emotionales Befinden wird uns bewusst.
Das bedeutet, dass wenn Lernende aus einer Arbeits- oder persönlichen Lebenssituation mit
hohem Stressniveau in das Lerngeschehen (Seminar) kommen, ihre Lernfähigkeit
gewissermaßen eingeschränkt ist. Diese Einschränkung ist durch den Trainer nicht zu
beeinflussen, im besten Fall nutzt der Teilnehmer das Seminar zur eigenen Entspannung.
4. Biologische Grundlagen für das „Lernen am Modell“
Auch durch Beobachtung und durch gedankliche Planung lernt das Gehirn. Daraus ergeben
sich die Konsequenzen für die Methoden. Lernen muss nicht immer durch eigenes Tun
stattfinden.
Spiegelneurone sind spezielle Nervenzellen, die Verhalten(sabläufe)
speichern.
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Die Spiegelneurone können das Verhalten eines anderen Menschen einprägen (wir fühlen
und können das Verhalten nachahmen). Die bei den anderen Menschen wahrgenommenen
Signale können so abgespeichert werden, dass sie von einem selbst – bei Beobachtung –
innerlich nacherlebt und später dann reproduziert werden können. Das erklärt auch warum
die Gefühle anderer „ansteckend“ sind.
Das Gehirn fühlt die Handlungen
Das Gehirn hat noch die Gabe, die Handlungen, die in Planung sind oder ausgeführt werden,
zu fühlen, d.h. dass bei jeder Handlung nicht nur die bewegungssteuernde Nervenzellen,
sondern auch die für die Registrierung des eigenen Körperempfindens zuständige
Nervenzellen, aktiviert werden. Dies geschieht unter dem Ausschluss des Bewusstseins.
Warum wir ahnen können, was andere denken
Die Spiegelneuronen haben die Fähigkeit zu interpretieren, was andere Menschen denken
und vorhaben, damit wir darauf angemessen reagieren können. Wir können in der
Beobachtung von neuen Situationen auf unsere internen Spiegelneuronen-Netzwerke
zurückgreifen, um bestimmte Situationen zu interpretieren. Dabei greifen wir auf Erlebtes
zurück, das in entsprechenden Spiegelneuronen-Netzwerken abgespeichert ist.
Der „erste Eindruck“ zu einer Situation ist somit eine erste Interpretation einer Situation –
ein Zurückgreifen auf ein bekanntes Netzwerk – die uns nächste Handlungen ermöglicht. Die
nächsten Handlungen liefern uns wieder neues Beobachtungsmaterial und so können wir
dann Situationen immer besser einschätzen und angemessen agieren.
Warum wir beobachten können, was andere beobachten
Die Spiegelneuronen ermöglichen nicht nur die Beobachtung des Verhaltens und des Fühlens
des Anderen, sondern sorgen auch dafür, dass die eigene Reaktion in dieselbe Richtung geht
und ein gemeinsamer Aufmerksamkeitsfokus entsteht. Dazu bieten die Augenbewegungen
ein plakatives Beispiel. Aus der Beobachtung der Augenbewegungen des Anderen kann man
– unbewusst - weitreichende Schlüsse ziehen und zwar nicht nur um die aktuelle Situation
sondern auch die Handlungsabsichten anderer Personen einzuschätzen.
Stress und Angst als Hemmer der Spiegelneuronen
Bei Angst, Stress und Anspannung klinkt sich das System der Spiegelneuronen aus. Die
Intuition, Empathie und die feine Wahrnehmung bleiben aus. Vor allem aber nimmt die
Fähigkeit zum Lernen am Modell (durch die Hemmung der Arbeit dieser Spiegelneurone) ab.
Eine Berechtigung hat das Ganze, denn intuitive Reaktionen bei starker Belastung und Angst
können irrational ausfallen und die Lage noch verschlimmern.
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Literatur:
Bauer Joachim (2006): Das Gedächtnis des Körpers. Wie Beziehungen und Lebensstile
unsere Gene steuern. München: Piper Verlag
Bauer Joachim (2006): Warum ich fühle, was du fühlst. Intuitive Kommunikation und das
Geheimnis der Spiegelneurone. München: Hoffmann und Campe
Blech Jörg (2006): Hirn, kuriere dich selbst. Der Spiegel 20/2006, 164-178. Hamburg:
Spiegel Verlag
Ernst Heiko (2006): Was gibt’s Neues? Warum wir Informationsjunkies sind. Psychologie
Heute 7/2006, 21-26. Weinheim: Beltz Verlag
Spitzer Manfred (2002): Lernen. Gehirnforschung und die Schule des Lebens.Heidelberg,
Berlin: Spektrum Akademischer Verlag
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