Lernen
Werbung
FGZ LERNEN EIN VERGLEICH MODERNER HIRNFORSCHUNG MIT ALTBEWÄHRTEN WEISHEITEN Alexander Kallay 23.08.2011 BETREUER Herr A. Morell INHALTSVERZEICHNIS Vorwort ...................................................................................................................................................... 3 Danksagungen ......................................................................................................................................... 3 Warum habe ich mich für das Thema „Lernen“ entschieden? .............................................. 3 Was will ich mit meiner Maturaarbeit erreichen? ..................................................................... 4 1. Das menschliche Gehirn – ein Einblick ........................................................................................... 5 2. Das menschliche Nervensystem ........................................................................................................ 6 2.1 Das Neuron .................................................................................................................................. 7 2.2 Gliazellen ...................................................................................................................................... 8 2.3 Synapsen....................................................................................................................................... 9 3. Verknüpfung der Neuronen zu einem Nervensystem ........................................................... 10 4. Informationsselektion ........................................................................................................................ 10 5. Erregungsübertragung interneuronal ......................................................................................... 12 6. 7. 5.1 Ruhepotenzial.......................................................................................................................... 13 5.2 Aktionspotenzial .................................................................................................................... 14 5.3 Entstehung eines Aktionspotenzials .............................................................................. 15 5.4 Ausbreitung des Aktionspotenzials ................................................................................ 15 5.5 Weiterleitung des Signals an der Synapse.................................................................... 16 Material & Methoden .......................................................................................................................... 17 6.1 Testart ........................................................................................................................................ 17 6.2 Testpersonen ........................................................................................................................... 19 6.3 Bedingungen der Testpersonen ....................................................................................... 19 6.4 Grober Ablauf .......................................................................................................................... 19 6.5 Gruppen ..................................................................................................................................... 19 6.6 Genauer Ablauf........................................................................................................................ 20 6.7 Erwartung ................................................................................................................................. 21 Resultate .................................................................................................................................................. 22 7.1 Portraits ..................................................................................................................................... 22 7.1.1 Gruppe A&S ............................................................................................................. 22 7.1.2 Gruppe A&H ............................................................................................................ 23 7.1.3 Gruppe M&S ............................................................................................................ 24 7.1.4 Gruppe M&H ........................................................................................................... 25 7.2 Vergleiche ................................................................................................................................. 26 7.3 Gruppenfazit ............................................................................................................................ 31 1 8. 9. Diskussion ............................................................................................................................................... 32 8.1 Der Einfluss der Logik auf Behalten und Vergessen ................................................ 32 8.2 Synaptische Plastizität ......................................................................................................... 34 8.3 Was ist mit Gedächtnis gemeint? ..................................................................................... 37 8.4 Gedächtnisarten...................................................................................................................... 39 8.5 Rückwirkende Hemmung bzw. Nachreifen ................................................................. 41 8.6 Satt versus hunger ................................................................................................................. 43 Zusammenfassung ............................................................................................................................... 44 10. Quellenverzeichnis .............................................................................................................................. 45 11. Abbildungsverzeichnis....................................................................................................................... 46 2 Vorwort Es existieren bereits zahlreiche Arbeiten über die verschiedensten Lernprozesse im Gehirn. Aufgrund der großen Komplexität variieren die Fokusse stark. Es gibt Dossiers, die sich zum Beispiel mit dem Einfluss des Hormonsystems auf die menschliche Informationsverarbeitung beschäftigen. Andere Studien geben Auskunft über die verschiedenen Gedächtnisarten und ihre Wichtigkeit. Aber es hat meines Wissens noch niemand versucht, Sprichwörter über das Thema „Lernen“ mit (m)einem Testverfahren zu überprüfen. Somit bereichert meine Arbeit die schon zahlreich entstandenen Untersuchungen und der Leser hat mehrere Gründe, meine Maturitätsarbeit zu lesen: Er kann sich die Lernprozesse vor Augen führen und wird über die Zuverlässigkeit der drei selektionierten Redewendungen informiert, welche durch repräsentative Tests begründet werden. Zusätzlich erfährt er etwas über den aktuellen Forschungsstand und kann die Meinung dazu von einem Spezialisten zur Kenntnis nehmen, der seinerseits meine Interpretation noch aus einer anderen Perspektive begutachtet. Damit die Spannung im Text aufrechterhalten bleibt, sind Extrainformationen eingebaut, die das ganze Teilgebiet abrunden und besser verständlich machen. Danksagungen Ich möchte mich zuallererst bei allen Beteiligten für die tatkräftige Unterstützung bedanken, ohne die diese Maturaarbeit nicht in diesem Rahmen zustande gekommen wäre. Dabei wende ich mich konkret an die Klassenlehrkräfte Frau B. Isler sowie Herrn H. R. Bühlmann, die mir durch Ihr Vertrauen Ihre jeweiligen Klassen VK 2 und 1.2 des Schuljahres 2010 bis 2011 zur Verfügung gestellt haben. Zusätzlich möchte ich mich ganz herzlich bei Frau Dr. Catherine Alioth, tätig im Neuroscience Network Basel, bedanken, die mir bei der Erarbeitung des Tests geholfen hat. Nicht zu vergessen ist der Einsatz der Schülerinnen und Schüler der erwähnten Klassen, die ganze Arbeit für meinen Test geleistet haben, den sie mit Bravour meisterten. Warum habe ich mich für das Thema „Lernen“ entschieden? Das wichtigste Organ unseres Körpers ist das menschliche Gehirn. Es steuert alle unbewussten und bewussten Vorgänge. Grund genug, ihm große Beachtung zu schenken. Trotz intensivster Hirnforschung sind heute viele Teile unentdeckt. Motivation genug, die heutigen Kenntnisse aufzuzeigen. Da der Aufgabenbereich unseres Gehirns unermesslich groß ist, wollte ich mich auf einen Teil konzentrieren: das Gedächtnis; die menschliche Informationsspeicherung auf Basis neurobiologischer Grundlagen. Was passiert in unserem Gedächtnis, 3 wenn wir lernen? Welche Veränderungen laufen ab beim Wiederholen? Wann vergessen wir den Inhalt nie oder nicht so schnell wieder? Was bedeutet „vergessen“? Ein weiterer Grund für die Wahl dieses Themas war, dass ich meine Lernmethode perfektionieren und somit schauen wollte, was das „Lernen“ auch beeinflussen könnte, im positiven wie im negativen Sinne; und schließlich: Wie könnte man, neurobiologische Kenntnisse vorausgesetzt, die Lernprozesse effizienter gestalten und somit das Kosten-Nutzen-Prinzip steigern? Ebenso war es meine Absicht, den Begriff zusätzlich noch volkstümlich zu untersuchen. Ist „Lernen“ ein Thema der Moderne oder hat man sich immer schon damit befasst? Was eignet sich da besser, als drei altbekannten, jeweils an die nächste Generation weitergegebenen Weisheiten in Form von Sprichwörtern auf den Grund zu gehen: Sprichwörter 1. Übung macht den Meister. 2. Wer viel schläft, lernt wenig. 3. Plenus venter, non studet libenter. All diese Fragen gaben bei mir den Ausschlag, das Thema „Lernen“ genauer unter die Lupe zu nehmen. Was will ich mit meiner Maturaarbeit erreichen? Das Ziel ist, die Gültigkeit dreier Sprichwörter zu beweisen oder zu widerlegen in Bezug auf die von mir entwickelten Tests. Vorausgesetzt ist ein Basiswissen auf neurobiologischer Grundlage, welches ab Kapitel 1 zu lesen ist. Es liegt mir erstens am Herzen, die Abläufe beim Lernprozess sehr detailliert und mit Fachwörtern zu beschreiben, zweitens will ich die bei den bekannten Redewendungen festgehaltenen Behauptungen genaustens untersuchen, mit den erhaltenen Zahlen interpretieren und nachher mit Resultaten anderer Studien vergleichen, ebenso mit dem aktuellen Forschungsstand. Zur Lektüre In meiner Maturaarbeit habe ich Einfachheitshalber nur die männliche Form verwendet. 4 1. Das menschliche Gehirn – ein Einblick Das Gehirn – Zentrum aller Lernvorgänge – ist ein hoch komplexes Organ, welches knapp anderthalb Kilogramm wiegt. Bei unterschiedlichen Reizen wird eine bestimmte Kombination von Gehirnregionen aktiv, manchmal nur ein Wahrnehmungsfeld. Danach werden die verarbeiteten Reize zu den Assoziationsfeldern geleitet, die diese weiterverarbeiten. Abbildung 1: Assoziationsfelder im Gehirn Die graue Gehirnrinde1, ein zusammengeschobener Lappen, ist ein im Menschen sehr ausgeprägtes Organ. In diesem halben Quadratmeter pro Hirnhälfte spielen sich Denken, Erkennen, Erinnern, Kombinieren, Lernen und Die zwei Gehirnrinden sind Vergessen grauen Abbildung 2: Bild der grauen Gehirnrinde der linken Gehirnhälfte eines Menschen mit den verschiedenen Gebieten und deren Funktionen ab. durch den Balken, eine Brücke aus Nervenfasern, ver- bunden. Spezifische Lernprozesse nisten sich mit zunehmendem Alter in einer bestimmten Gehirnhälfte ein. Die beiden Hörzentren zum Beispiel unterscheiden sich dadurch, dass sich in den späteren Jahren in 90 bis 95% aller Menschen das aktive Sprachzentrum in der linken 1 = Cortex 5 Hemisphäre (vom Menschen aus gesehen) befindet. Geräusche und Musik werden im rechten Hörzentrum verarbeitet. Auch wissen wir, dass sich das Sehzentrum im Hinterkopf befindet. Nun hat man den Eindruck, schon eine Menge über dieses Organ zu wissen. Jedoch hat die Gehirnforschung noch lange nicht alle Bereiche des Großhirns erfasst. Man stellt sich deshalb in den Neurowissenschaften schon lange die Frage, wo die „Information“ in unserem Gehirn gespeichert ist. Ein paar Antworten sind bereits gefunden worden. (siehe 8.4.3.1 Deklaratives Gedächtnis & 8.4.3.2 Prozedurales Gedächtnis) Man weiß, dass Informationen von so hoher Bedeutung sind, weil man sie, im Gegensatz zu Energie und Materie, nach der Weitergabe immer noch besitzt. Man kann sogar Nachrichten vervielfältigen, ohne dabei noch mehr davon aufnehmen zu müssen. Information ist also ein abstrakter Begriff, der weder auf Raum noch auf Zeit angewiesen ist. Auf der Suche nach dem Speicher- und Verarbeitungsort unserer Informationen sind wir gezwungen, in das noch weitaus unbekannte, aber geheimnisvolle Gewebe, die graue Gehirnrinde, einzudringen. Dieses faustgroße „Ding“ besteht alleine schon aus zehn Milliarden Nervenzellen. (Vester, 2006, S. 26 – 30) Wie man später erfährt, sind Nervenzellen in verschiedenen Kreisen miteinander verknüpft, welche ebenfalls wieder untereinander zusammenhängen. Doch wie ist nun die Rolle einer einzigen Nervenzelle in diesem komplizierten System zu gewichten und wie sieht sie aus? Dazu betrachten wir zuerst unser Nervensystem. 2. Das menschliche Nervensystem Ohne die Existenz des gesamten menschlichen Nervensystems wären wir nicht nur unfähig, uns koordiniert zu bewegen und äußerliche Reize wahrzunehmen. Dieses Organ ist unabdingbar, denn es ist in der Lage, Reize der Sinnesorgane in elektrische Impulse umzuwandeln und in wenigen Bruchteilen einer Sekunde weiterzuleiten. Die Hauptaufgabe des Gehirns ist die Speicherung von Informationen, die zuerst von verschiedenen Körperteilen im peripheren Nervensystem aufgenommen, dann durchs Zentralnervensystem ans Gehirn übermittelt und schließlich im Ge- Abbildung 3: Das Zentralnervensystem des Menschen; bestehend aus dem Gehirn und dem Rückenmark dächtnis verarbeitet und gespeichert werden. Ohne diese beiden Systeme wäre man nicht in der Lage, sich 6 einen gewissen Inhalt für eine längere Zeit zu merken. Für diese Informationsverarbeitung, die entweder bewusst im vegetativen Nervensystem2 oder unbewusst im somatischen Nervensystem3 ablaufen kann, gibt es aber nur zwei wichtige Bestandteile, die dafür notwendig sind. Erstens die Neuronen, von denen um die 15 Milliarden allein schon in unserem Gehirn Platz finden. Dazu kommen aber noch andere Zellen, die sogenannten Gliazellen. (siehe 2.2 Gliazellen) Allein schon im Gehirn beträgt die Gesamtlänge aller Neuronen etwa 500'0004 Kilometer. Abbildung 4: Das Zentralnervensystem mit dem peripheren Nervensystem Da aber auch die Funktionsweise der Gliazellen sehr komplex und detailliert ist, beschränke ich mich hauptsächlich auf die Neuronen. (Neurobiologische Grundlagen, S. 1 – 2) 2.1 Das Neuron Mit einem nur 5 – 10 μm grossen Zellkern, der sich im Zellkörper Soma befindet, sind die Neuronen die bedeutungsvollsten und kompliziertesten Zellen. (Formüller, 1991, S. 6) Das Soma bildet auch ein Protein- oder Peptidmolekül5, das bestimmt, sobald es durch das Abbildung 5: Vereinfachte Darstellung eines Neuron Axon gewandert ist, mit welchen Neuronen Kontakt aufgenommen werden muss. Schätzungsweise besitzt ein Mensch rund 15 Milliarden davon. Sie haben die Aufgabe, einerseits Mitteilungen von anderen Neuronen zu empfangen und weiterzuleiten. Auch in ihren Kompetenzbereich fällt der Energiegewinn von Nährstoffen durch Oxidation; ebenso können sie sich selber am Leben erhalten, weil sie molekulare Schäden selbst reparieren könNicht willentlich beeinflussbar Bewusste Aufnahme von Kontakten zur Umwelt über die Sinnesorgane und die dem Willen unterworfene Motorik (Willkürmotorik) (Somatisches Nervensystem, 2011) 4 Distanz Erde-Mond = 384‘000 km 5 Sogenannte „Erkennungsmoleküle“ 2 3 7 nen. Andererseits müssen sie in der Lage sein, auf Einflüsse von einem Sensoneuron 6 zu reagieren. Es leitet nicht nur Impulse weiter, sondern kann sie auch verstärken oder hemmen. (siehe 2.3 Synapsen) Das Neuron besteht aus vielen Fortsätzen auf der Zellwand, was bei einer anderen Zelle, zum Beispiel einer Hautzelle, so nicht anzutreffen ist. Der größte von diesen nennt sich Axon. Er gibt die Impulse, welche von nochmals anderen Fortsätzen, den Dendriten, erkannt werden, weiter. Am Ende des Axons, also an der präsynaptischen Membran, befinden sich die Synapsen7, welche mit den Dendriten anderer Neuronen Kontakt aufbauen können. Ebenso kann sich eine Verästelung eines Axons mit dem Zellkörper einer anderen Nervenzelle verbinden; seltener hat man auch schon Verbindungen zwischen zwei Dendriten beziehungsweise Nervenfasern beobachten können. Die vielen Synapsen sind eine unserer Lebensgrundlage. Sie sind für die chemische Übermittlung von den Impulsen, die vom Axon kommen, zwischen der prä- und der postsynaptischen Membran via dem synaptischen Spalt verantwortlich. Der synaptische Spalt ist ein sehr schmaler Freiraum zwischen den Endkolben und den Dendriten. Darin befindet sich eine Flüssigkeit. Somit kann nur durch die Synapsen ein großes Geflecht von Neuronen entstehen. Da ein einzelnes Neuron nichts zur Förderung unserer Intelligenz leisten kann, sind die Synapsen von zentraler Bedeutung. Da jedes Neuron bis zu 10'000 Verbindungen mit anderen Nervenzellen eingehen kann, ist die Synapse also die Grundeinheit der menschlichen Fähigkeit, Dinge zu erkennen und zu begreifen. 2.2 Gliazellen Die Gliazellen, von denen zirka zehn Mal so viele vorhanden sind wie Neuronen, bieten den Neuronen Schutz, versorgen sie mit Nahrung, entsorgen deren „Abfall“ und beschleunigen ihre Impulsweitergabe. Abbildung 6: Gliazellen in der Hirnrinde 6 7 = Neuron welches die Informationen der Sinnesorgane aufnimmt Synapse = Endknöpfchen des Axons 8 2.3 Synapsen Synapsen sind kleine Endknöpfchen an den Enden der verzweigten Nervenfasern. Zwi- schen den Synapsen und den Dendriten der nächsten Nervenzelle besteht ein kleiner Spalt8, der wie ein Schalter funktioniert. Er kann entweder ein- oder ausgeschaltet werden. Die Synapse gibt die Impulse vom einen an das andere Neuron weiter, und zwar nur in Abbildung 7: Darstellung einer Synapse eine Richtung. Ebenso ist sie ein Teil, der für die Informationsspeicherung verantwortlich ist. Gemäß heutigem Forschungsstand führen alle Synapsenverknüpfungen zu den Lernprozessen. Es sind schätzungsweise 500 Billionen. Es gibt aber zwei Arten von Synapsen, aktivierende und hemmende. Erstere9 beschleunigen, letztere10 verlangsamen die chemische Übermittlung des Impulses am synaptischen Spalt. (Vester, 2006, S. 30ff.) Abbildung 8: Vergleich hemmender und aktivierender Synapsen. Mehr dazu unter 5.2 Aktionspotenzial = synaptischer Spalt z. B.: Acetylcholin 10 z. B.: Noradrenalin 8 9 9 3. Verknüpfung der Neuronen zu einem Nervensystem Ein einzelnes Neuron kann zwar Impulse von bis zu tausenden anderer Neuronen aufnehmen, jedoch ermöglichen erst unzählige Verbindungen komplexe Lernprozesse. Auf molarer Ebene betrachtet, erfolgt die Impulsweitergabe nur in eine Richtung. Zuerst werden sensorische Rezeptoren gereizt, elektrische Impulse über „zwischengeschaltete“ Nervenzellen ins Gehirn geleitet und bestimmte motorische Nervenzellen über Nervenzellen im Rückenmark aktiviert. Diese aktivieren oder hemmen Muskelzellen, um zielgerichtete Bewegungen zu ermöglichen. Doch für spezifische Leistungen sind exzitatorische11 und inhibitorische12 Neuronen sowie Rückkopplungsschleifen notwendig. Die Bedeutung ist entscheidend für die Strukturierung der neuronalen Aktivität. Die Rückkopplungsschleife ermöglicht eine gezieltere und differenziertere Impulsweitergabe. Es ist also ein formgebender Prozess, welcher den aktivierenden Neuronen eine spezifische Form verleiht. Durch Rückkopplungsschleifen können sich Neuronen auch selber hemmen oder zusätzlich aktivieren. Damit eine „Daueraktivierung oder – hemmung“ verhindert wird, sind die Schleifen mit anderen Neuronenverbänden gekoppelt. Das Nervensystem bewältigt vielschichtige Aktivitätsmuster. Man ist sich heute zwar immer noch im Unklaren darüber, welches davon welche Leistung hervorruft, aber es ist unbestritten, dass ein solches System alle Voraussetzungen für die „Informationsverarbeitung“ enthält. (Formüller, 1991, S. 11ff.) 4. Informationsselektion Nicht alle Informationen unserer Sinnesorgane werden in unserem Gehirn aufgenommen. Zuerst werden sie sortiert und nur die wichtigsten gespeichert. Ohne diese Selektion würde man in einer Informationsflut „ersticken“; die mentale Kontrolle über sich verlieren. Ordnung dabei schafft nicht, wie man annehmen würde, die Grosshirnrinde, sondern das limbische System, welches sehr eng mit den Sinnesorganen kooperiert; sie sind grundlegend für unser Gedächtnis. 11 12 aktivierende hemmende 10 Pro Sekunde werden 109 Bits13 Informationen aufgenommen. Davon werden aber nur 102 Bits wirklich im Gehirn weiterverarbeitet. Ne- ben unbewussten Auslesevorgängen kommt auch der Mensch ins Spiel, indem er bewusst viele Informationen mit bereits im Gehirn gespeicherten Abbildung 9: Der „Flaschenhals“ der Informationsverarbeitung vergleicht Inhalten und Assoziationen nach sucht. Dies geschieht, wenn man bewusst Zusammenhänge herzustellen versucht; Verstehen heisst dieser Vorgang. Dabei werden die ausgewählten Informationen wieder auf 107 Bits pro Sekunde angereichert. Sie werden an das Individuum angepasst. Somit kann erklärt werden, warum die Realität unterschiedlich wahrgenommen wird. Denn Denken und Handeln jedes Einzelnen basiert auf diesen wenigen und ans Individuum angepassten Informationen. (Vester, 2006, S. 90f.) 13 109 Bits = 19 Milliarden Bits 11 5. Erregungsübertragung interneuronal Hier ist nun eine ganze Nervenzelle auf molekularer Ebene sichtbar. Die Dendriten empfangen die elektrischen Signale von anderen Nervenzellen oder Sinneszellen, das Axon leitet sie weiter, falls ein Aktionspotenzial im Soma entstanden ist. Durch Schnürringe zwischen Hüllzellen wird das Signal enorm schneller weitergeleitet. Am Ende des Abbildung 10: Das Neuron Axons wählt der ankommende Impuls eine Endver- zweigung. Dann gelangt er zu der Synapse. Durch die Stärke des elektrischen Potentials werden chemische Stoffe, sogenannte Transmitter, in den synaptischen Spalt freigesetzt. Entweder kann das Signal hemmen oder aktivieren. (siehe 2.3 Synapsen) Nervenzellen geben Informationen weiter, indem sie das Membranpotential (mehr dazu unter 5.1 Ruhepotenzial) eindeutig und in regelmäßigen Abständen verändern. 12 5.1 Ruhepotenzial Wie entsteht ein elektrisches Potenzial überhaupt? Es gibt verschiedene Potenziale, wobei ich auf hier nur auf das Ruhepotenzial, das Aktionspotenzial, das Membranpotenzial und das Gleichgewichtspotenzial eingehen werde. Wenn das Neuron keine Information weiterleitet, befindet es sich im Ruhezustand (Ruhepotenzial). Das Membranpotenzial, das durch die gemessene Spannung zwischen der Innen- und Außenseite der Axonmembran bestimmt wird, entspricht gerade dem Ruhepotenzial, welches zwischen –75 und –80 Millivolt14 beträgt. Für Kaliumkationen durchlässige Poren Extrazellulär Intrazellulär (im Axon) Axonmembran = positive Kaliumionen (K+) Konzentrationen (intra-/extrazellulär) in mmol/l = positive Natriumionen (Na+) Na+: 12/145 A–: 155/5 = Chloridionen (Cl–) Cl–: 4/120 K+: 155/4 = Organische Anionen (A–) (siehe Informationsverarbeitung – Neuron) Abbildung 11: Zustand eines Ruhepotenzials auf molekularer Ebene (vereinfachte Darstellung) Wie kommen eigentlich die Kaliumionen ins Aussenmedium? Dies geschieht durch Diffusion, die in beiden „Kammern“ jeweils einen Konzentrationsausgleich anstrebt. Während des Ruhepotenzials gelangen zuerst einige, mit der Zeit aber immer wenigere K+-Ionen durch die 14 Später mV 13 Kalium-Sickerkanäle nach außen, weil mit jedem zusätzlich ausgetretenen K+-Ion die negative Ladung im Axon steigt. Die restlichen werden folglich immer stärker angezogen. Wenn die „Ionen-Diffusionskraft“ gleich groß wie die „elektrostatische“ Anziehungskraft ist, nennt man dies ein Gleichgewichtspotenzial, dies ist immer auch das Ruhepotenzial. Alle positiven Kalium- und nur wenige Natrium- sowie Chloridionen befinden sich im Axon. Genau das umgekehrte Verhältnis stellt man außerhalb der Nervenfasermembran fest. Die Ladung innerhalb des Neurons ist negativ und extrazellulär positiv. Damit dies auch so bleibt, ist die Natrium-Kalium-Pumpe verantwortlich. Sie transferiert unter ATP-Verbrauch immer 3 Natriumionen aus dem Axon und 2 Kaliumionen ins Axon. Somit wird automatisch die Innenseite immer negativer. Sie ist zu 100% für die Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials verantwortlich, weil ja die Diffusion durch den Kaliumgradienten möglich ist, der ja ausschließlich durch die Natrium-Kalium-Pumpe hervorgerufen wird. 5.2 Aktionspotenzial Der Antagonist des Ruhepotenzials ist das Aktionspotenzial. Doch was ist an dem anders? Durch Veränderung des Membranpotenzials entsteht aus dem Ruhe- ein Aktionspotenzial. Theoretisch gibt es zwei Möglichkeiten: Die während der Ruhepotenzialphase negative intrazelluläre Ladung (A––Ionen) kann entweder verringert oder erhöht werden. Beim Ersteren redet man von Hyperpolarisation. Diese Erscheinung tritt ein, wenn entweder Chloridionen ins Axon oder K+–Ionen aus dem Axon wandern. Schließlich ist, wenn auch nur für kurze Zeit, eine negative Ladung im Axon messbar. Bei einer Erhöhung des Membranpotenzials, wenn dabei die negative intrazelluläre Ladung durch die extrazellulären Na+–Ionen vergrößert wird; verwendet man den Ausdruck Depolarisation. Dabei wandern zusätzlich die organischen Anionen im Axon ins Aussenmedium. Organische Anionen sind für die Entstehung nicht relevant, weil sie zu groß für jegliche Ionenkanäle15 sind, ebenso wie die Chloridionen, die nicht genügend große Kanäle zur Verfügung haben, damit sie auch ein Aktionspotenzial herbeiführen könnten. Die Kaliumionen führen zu einer Hyperpolarisation, jedoch nicht zu einer so starken wie bei den Natriumionen. Wenn letztere einströmen, kann das Membranpotenzial von -70 mV auf +55 mV ansteigen. 15 = Proteinstrukturen in der Zellmembran; Transportweg für Ionen durch Membran (vgl. Ionenkanal) 14 5.3 Entstehung eines Aktionspotenzials Da ein Aktionspotenzial nur von Na+–Ionen ausgelöst werden kann, handelt es sich auch immer um eine Depolarisation, bei der die positive Ladung im Axon immer grösser wird. Diese Na+– Ionen gelangen durch Na+–Ionenkanäle ins Axon; von denen gibt es aber verschiedene Arten. Da ständig durch Diffusion Natriumionen ins Axon wandern, müsste es eigentlich andauernd ein Aktionspotenzial geben. Nur ein Teil der dicht aneinander gedrängten NatriumkaAbbildung 12: Ablauf eines Aktionspotenzials näle entlang der Axonmembran sind vor allem mechanische oder temperaturge- steuerte Kanäle. Diese beiden kommen in den Sinneszellen vor, weil diese den einzigen Zugang zur Außenwelt und somit zur „Informationsaufnahme“ ermöglichen. Der Vorteil bei ersteren ist, dass sie Na+–Ionen schon im ungereizten Zustand durchlassen. Durch eine mechanische Einwirkung kann man diesen Einstrom noch erhöhen, aber kein Aktionspotenzial auslösen. Dies gilt auch bei den temperaturgesteuerten, die sich erst ab einer gewissen Temperatur öffnen. Ab einem Schwellenwert (– 40 mV) werden auch die spannungsgesteuerten Na+-Kanäle geöffnet, was den Einstrom massiv beschleunigt und fähig sind, Aktionspotenziale auszulösen. Was passiert mit den eingeströmten Natriumionen? 5.4 Ausbreitung des Aktionspotenzials Die eingeströmten Natriumionen diffundieren im Axon nach links und rechts. Doch dies reicht noch nicht, um das Membranpotenzial bis unter den Schwellenwert von – 40 mV zu bringen. Um das zu erreichen, spielt die elektrotonische Ausbreitung eine entscheidende Rolle: Die eingedrungenen Natriumionen stoßen auf andere positive Ionen. Durch diesen Druck pflanzt sich jetzt das Aktionspotenzial mit hoher Geschwindigkeit in beide Richtungen im Axon weiter. Die große Na+–Konzentration verändert rechts das Membranpotenzial so 15 stark, dass die spannungsgesteuerten Natriumkanäle geöffnet werden. Links geht das nicht, weil letztere während der Hyperpolarisation für kurze Zeit, die sogenannte Refraktärzeit16, geschlossen bleiben. Ein Aktionspotenzial wandert nicht, sondern löst einfach ein anderes aus, indem durch die Natriumionen entlang des Axons jeweils nacheinander der Schwellenwert überschritten wird. Dies geschieht so lange, bis das Aktionspotenzial zu einem synaptischen Endknöpfchen gelangt. Bei durch eine Myelinscheide isolierten Axonen ist der Vorteil, dass nur an den Schnürringen Aktionspotenziale entstehen können, wo überdurchschnittlich viele spannungsgesteuerte Ionenkanäle sitzen. Diese beiden Faktoren beschleunigen den Vorgang um ein Vielfaches. Ein Signal wird in einem dünnen Axon mit zirka 10 ms-1 und in einem dicken, „myelisiertem“ Axon mit 120 ms-1 weitergeleitet. 5.5 Weiterleitung des Signals an der Synapse Durch den elektrischen Puls wird ein Bläschen, ein sogenanntes synaptisches Vesikel mit den Überträgerstoffen da- rin, angestoßen und zur präsynaptischen Membran katapultiert, mit der es nachher verschmilzt und platzt. Diese Fusion ist nur möglich durch die in das Endknöpfchen eingeströmAbbildung 13: Chemische Weiterleitung des elektrischen Impulses an der Synapse ten Ca2+-Ionen, ausgelöst durch das ankom- mende Signal vom Axon. Dabei werden die Transmitter freigesetzt. Bekannte sind Acetylcholin, Noradrenalin und einige Aminosäuren. Danach wandern diese durch den synaptischen Spalt zu den Rezeptoren, die eine ähnliche Zusammensetzung wie der extrazelluläre Raum bei Axonen aufweisen. Beim Andocken wird der Ionenkanal geöffnet und Ionen strömen ein. 16 = Zeit, bei der die spannungsgesteuerten Natriumkanäle sich nicht öffnen lassen 16 Beim Transmitter „Acetylcholin“ strömen Natriumionen ein und Kaliumionen heraus, wodurch wieder an der postsynaptischen Membran der nächsten Nervenzelle eine Depolarisation ausgelöst wird. Na+–Ionen würden herausströmen und K– einströmen, wenn es sich um eine hemmende Synapse handelte. Wenn diese Informationen von den Sinnesorganen kommen, nennt man die Nervenbahn eine afferente Bahn, wenn sie schon verarbeitet wurden und auf dem Weg zu den Effektoren (Muskeln etc.) sind, nennt man dies eine efferente Bahn. (vgl. Edelmann, 1994, S. 19f.) Gewisse Überträgermoleküle gelangen nicht bis zu ihrem Rezeptor. Diese werden im synaptischen Spalt aufgefangen und von der Acetylcholinesterase abgebaut. (Knabe & Förstl, 2008, S. 51) Ebenso müssen überschüssige Transmitter wieder ins Endknöpfchen befördert werden; ebenso ist es zwingend notwendig, dass die Ca2+–Ionen aus dem Endknöpfchen herausbefördert werden. Das bisher Behandelte ist Voraussetzung für das Verständnis meines Tests und dessen anschließende Diskussion. Doch zuerst zu den Materialien und den Methoden, die meinen Test genauer beschreiben. (Helmich, 2011) & (Formüller, 1991, S. 7 – 10 (oben)) 6. Material & Methoden 6.1 Testart Mein entwickelter Test ist visuell. Darin werden 20 Alltagsgegenstände als schwarzweiß Bilder gezeigt, wobei der Hintergrund weiß ist. Gegenstände: 17 Auto, Ente, Fußball, Schere, Teller, Baum, Herz, Maßstab/Lineal, Schrank/Kasten, Fenster, Lampe, Velo (= Fahrrad), Geldbeutel, Taschenrechner, Flugzeug, Mond, Vogel, Fisch, Schiff und Telefon 18 6.2 Testpersonen Die Testpersonen sind zwischen 11 und 14 Jahren alt sein. Von den mindestens 7 Personen müssen mindestens 3 weiblich sein. 6.3 Bedingungen der Testpersonen Ausgeschlafen (= A) = mindestens 9 Stunden Schlaf oder spätestens um 21:00 Uhr ins Bett! Müde (= M) = weniger als 8 Stunden Schlaf; kein Schlaf mehr seit dem Morgen! Satt (= S) = 40 Minuten vor dem Test keine Nahrungs- sowie Flüssigkeitsaufnahme mehr! Hungrig (= H) = mindestens 5 Stunden vor dem Test keine Nahrungs- sowie Flüssigkeitsaufnahme mehr! 6.4 Grober Ablauf Es gibt insgesamt 2 Testtage: Die beiden Tage umfassen insgesamt 12 Tests. Es gibt 4 verschiedene Testgruppen. 6.5 Gruppen Gruppe M&S: 8 Schüler (davon 3 weibliche) aus der VK 1.2 des FGZ (siehe Liste M&S) Bedingungen: - In der Nacht auf den Testtag höchstens 8 Stunden geschlafen haben; das heisst konkret, frühestens um 23:00 Uhr schlafen gehen! (In der Schule wird nicht geschlafen!) - Am Testtag selber darf gefrühstückt werden und das Mittagessen muss bis spätestens 12:50 Uhr gegessen sein. Es soll so viel wie man kann und will gegessen werden! 19 Gruppe M&H: 10 Schüler (davon 4 weibliche) aus der VK 1.2 des FGZ (siehe Liste M&H) Bedingungen: - In der Nacht auf den Testtag höchstens 8 Stunden geschlafen haben; das heisst konkret, frühestens um 23:00 Uhr schlafen gehen! (In der Schule wird nicht geschlafen!) - Am Testtag selber darf ab 10:10 Uhr nichts mehr gegessen oder getrunken werden! Es empfiehlt sich, z. B. 2 Butterbrezel und ein Getränk etc. in der Mensa zu besorgen Gruppe A&S: 9 Schüler (davon 5 weibliche) aus der VK 2 des FGZ (siehe Liste A&S) Bedingungen: - In der Nacht auf den Testtag mindestens 9 Stunden geschlafen haben; das heisst für dich konkret, spätestens um 21:00 Uhr schlafen gehen! - Am Testtag selber frühstücken und in der 11-Uhrpause einen kleinen Snack essen! Gruppe A&H: 10 Schüler (davon 4 weibliche) aus der VK 2 des FGZ (siehe Liste A&H) Bedingungen: - In der Nacht auf den Testtag mindestens 9 Stunden geschlafen haben; das heisst für dich konkret, spätestens um 21:00 Uhr schlafen gehen! - Am Testtag selber bis zum Testbeginn nichts trinken und nichts essen! 6.6 Detaillierter Ablauf Testtag 1; Tagesablauf der Gruppe M&S am Montag, dem 4. Juli 2011 1. 3. Juli 2011: Frühestens um 23:00 Uhr ins Bett 2. 4. Juli 2011: Normal aufstehen 3. Frühstücken obligatorisch! 4. 10-Uhr-Pause-Snack freiwillig, aber erlaubt! 5. Nach dem Turnunterricht so viel essen wie man kann und will; aber bis spätestens 12:50 Uhr in der Mensa das Mittagessen eingenommen haben! 6. 13:30 bis 14:10 Uhr: Test im Zimmer 602 des FGZ (6. Stock) 20 Testtag 1; Tagesablauf der Gruppe M&H am Montag, dem 4. Juli 2011 1. 3. Juli 2011: Frühestens um 23:00 Uhr ins Bett 2. 4. Juli 2011: Normal aufstehen 3. Frühstück freiwillig, aber erlaubt… 4. 10-Uhr-Pause- Snack freiwillig, aber erlaubt! 5. Nach 10:10 Uhr bis vor Testbeginn ist eine Nahrungs- sowie Flüssigkeitsaufnahme verboten! 15:10 bis 15:50 Uhr: Test im Zimmer 607 des FGZ (6. Stock) Testtag 2; Tagesablauf der Gruppe A&S am Mittwoch, dem 29. Juni 2011 1. 27. Juni 2011: Spätestens um 21:00 Uhr ins Bett 2. 28. Juni 2011: Normal aufstehen 3. Frühstücken obligatorisch! 4. 10-Uhr-Pause-Snack freiwillig, aber empfehlenswert! 5. Zwischen 11:00 und 11:10 Uhr MUSS ein Snack (Mars, Snickers, etc.) zu sich genommen werden! 11:50 bis 12:30 Uhr: Test im Zimmer 601 des FGZ (6. Stock) Testtag 2; Tagesablauf der Gruppe A&H am Mittwoch, dem 29. Juni 2011 1. 27. Juni 2011: Spätestens um 21:00 Uhr ins Bett 2. 28. Juni 2011: Normal aufstehen 3. Frühstücken UND 10-Uhr-Pause-Snack ebenso verboten! 4. 11:50 bis 12:30 Uhr: Test im Zimmer 601 des FGZ (6. Stock) 6.7 Erwartung Die Erwartung ist, dass die Testpersonen durch die Wiederholung des Tests die Gegenstände sich immer schneller und besser merken können. (siehe Abbildung links) Ebenso erwarte ich, dass müde und hungrige Testkandidaten weniger aufmerksam und konzentriert sind; somit können sie sich die Gegenstände weniger schnell einprägen. Die Abbildung 14: Lern- und Vergessenskurve von Ebbinghaus Ersparnisse bei der Lernzeit durch Wiederholung werden bei Ihnen deutlich geringer ausfallen. 21 7. Resultate 7.1 Portraits 7.1.1 Gruppe A&S In der Gruppe A&S stellt man fest, dass sich 8 von 9 Schülern jeweils mit jedem zusätzlichen Durchgang mehr Gegenstände haben merken können. Ein Kandidat hat beim dritten Mal 3 Gegenstände weniger als zuvor gewusst. Es ist aber festzuhalten, dass die durchschnittliche Behaltensleistung ständig zunimmt. Der prozentuale Anstieg zwischen den ersten beiden Durchgängen beträgt 17.7%, zwischen den letzten 9%. Die Mädchen und Knaben erreichen beide im ersten Durchgang einen Durchschnitt von 13.25 Gegenständen. Im zweiten schließen die Mädchen um 0.75 Gegenstände besser ab als die Anzahl behaltener Gegenstände Knaben; im dritten haben die Knaben die Nase um 0.5 vorne. Gruppe (ausgeschlafen & satt) Knaben und Mädchen 25.00 20.00 15.00 16.00 13.22 10.00 10.00 20.00 15.56 19.00 17.11 15.00 11.00 5.00 0.00 1. Durchgang 2. Durchgang 3. Durchgang Durchschnitt 13.22 15.56 17.11 Höchstwert 16.00 20.00 19.00 Tiefstwert 10.00 11.00 15.00 Durchschnitt - Höchstwert - Tiefstwert 22 7.1.2 Gruppe A&H In der Gruppe A&H erkennt man, dass die Gegenstandsanzahl von 2 Schülern zwischen den ersten beiden Durchgängen sank, jedoch im dritten höher war als im ersten. Ein Schüler erreichte im dritten Durchgang das Maximum von 20 Gegenständen. Der restlichen Schüler haben sich kontinuierlich gesteigert. Zwischen den ersten beiden Durchgängen beträgt der prozentuale Anstieg 31.25%, zwischen den letzten 11.11%. Diese Gruppe wurde dominiert von den Knaben. Sie haben sich pro Durchgang immer mehr Gegenstände merken können. Während sich mit 6.74% und 14.78% prozentualen Anstiegen ein exponentieller Lernprozess abzeichnet, ist bei den Mädchen mit 31.25% und 11.11% eine Anzahl behaltener Gegenstände allmählich sich einstellende Stagnation zu beobachten. Gruppe (ausgeschlafen & hungrig) Knaben und Mädchen 25.00 20.00 15.00 10.00 18.00 13.70 18.00 15.80 14.00 17.90 20.00 16.00 10.00 5.00 0.00 1. Durchgang 2. Durchgang 3. Durchgang Durchschnitt 13.70 15.80 17.90 Höchstwert 18.00 18.00 20.00 Tiefstwert 10.00 14.00 16.00 Durchschnitt - Höchstwert - Tiefstwert 23 7.1.3 Gruppe M&S Die Gruppe M&S zeichnet dadurch aus, dass jeder Schüler mit jedem weiteren Male mehr Gegenstände hat behalten können; außer einem, der in den ersten beiden Durchgängen die gleiche Leistung erbracht hat. Man erkennt zusätzlich, dass sich die Testkandidaten im dritten Durchgang durchschnittlich doppelt so viele Gegenstände eingeprägt haben als im Startdurchgang. Der prozentuale Anstieg zwischen der ersten und letzten Runde beläuft sich auf 110%; die Fähigkeit der Informationsspeicherung hat sich mehr als verdoppelt. Bezüglich des Geschlechterunterschiedes ist anzumerken, dass bei der Ausgangsposition der Schnitt der Knaben bei 7.8 und bei den Mädchen bei 8 liegt. Die Mädchen legen in den nächsten Runden zu. Mit 14 zu 11.6 und 17.7 zu 16 liegt das weibliche Geschlecht vorne. Ein exponentieller Speicherungsprozess findet sich bei beiden Geschlechtern wieder; grösser Anzahl behaltener Gegenstände ist er aber bei dem männlichen; er beträgt 105.1%. Gruppe (müde & satt) Knaben und Mädchen 20.00 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 19.00 16.63 16.00 12.50 12.00 7.8810.00 6.00 6.00 1. Durchgang 2. Durchgang 3. Durchgang Durchschnitt 7.88 12.50 16.63 Höchstwert 10.00 16.00 19.00 Tiefstwert 6.00 6.00 12.00 Durchschnitt - Höchstwert - Tieftswert 24 7.1.4 Gruppe M&H 3 Schüler haben im dritten Durchlauf alle Gegenstände gewusst. Einer davon sogar schon in der zweiten Runde. Der prozentuale Zuwachs des Gegenstandsdurchschnittes nimmt mit jedem Lauf weiter ab; von 36% auf 17.3%. In dieser Gruppe haben die Knaben die Oberhand. Sie verzeichnen in allen Läufen stets eine bessere Leistung. Der prozentuale Unterschied der Lernprozesse zwischen den Geschlechtern Anzahl behaltener Gegenstände liegt bei 3.2%. Gruppe (müde & hungrig) Knaben und Mädchen 25.00 20.00 20.00 15.00 10.00 15.00 11.40 15.50 12.00 17.60 20.00 12.00 8.00 5.00 0.00 1. Durchgang 2. Durchgang 3. Durchgang Durchschnitt 11.40 15.50 17.60 Höchstwert 15.00 20.00 12.00 Tiefstwert 8.00 12.00 20.00 Durchschnitt - Höchstwert - Tiefstwert 25 7.2 Vergleiche 7.2.1 Vergleich Gruppe A&S und A&H Gruppe (ausgeschlafen und satt) Knaben und Mädchen 17.11 Anzahl behaltener Gegenstände 18.00 15.56 16.00 13.22 14.00 12.00 10.00 1. Durchgang 8.00 2. Durchgang 6.00 3. Durchgang 4.00 2.00 0.00 Durchschnitt Gruppe (ausgeschlafen & hungrig) Knaben und Mädchen Anzahl behaltener Gegenstände 20.00 17.90 18.00 15.80 16.00 14.00 13.70 12.00 1. Durchgang 10.00 2. Durchgang 8.00 3. Durchgang 6.00 4.00 2.00 0.00 Durchschnitt Vergleicht man die beiden Bedingungen hungrig und satt, so stellt man fest, dass letztere Kandidaten in allen Durchgängen höhere Behaltensleistungen erzielt haben. Der Unterschied der prozentualen Anstiege zugunsten der Gruppe A&H beträgt zwischen den ersten Runden 26 2.73% und den letzten 4.29%. Bei Hungergefühlen hat die Leistungssteigerung gesamthaft um 250% zugenommen. 7.2.2 Vergleich Gruppe M&S und M&H Gruppe (müde & satt) Knaben und Mädchen Anzahl behaltener Gegenstände 18.00 16.63 16.00 14.00 12.50 12.00 1. Durchgang 10.00 8.00 7.88 2. Durchgang 3. Durchgang 6.00 4.00 2.00 0.00 Durchschnitt Gruppe (müde & hungrig) Knaben und Mädchen Anzahl behaltener Gegenstände 20.00 17.60 18.00 15.50 16.00 14.00 12.00 11.40 1. Durchgang 10.00 2. Durchgang 8.00 3. Durchgang 6.00 4.00 2.00 0.00 Durchschnitt 27 Dieser Vergleich bestätigt, dass der durchschnittliche Behaltenswert der Gruppe M&H in allen Durchgängen höher ist als in der M&S–Gruppe. Dieser Vergleich bestätigt die Fakten in 7.2.1. Die Differenzen sind hier aber deutlicher sichtbar. Der Behaltensdurchschnitt ist in der Gruppe M&S im ersten Durchgang um 3.5 Gegenstände kleiner. Doch der Vorsprung verringert sich bis auf einen Gegenstand. 28 7.2.3 Vergleich Gruppe A&S und M&S Gruppe (ausgeschlafen und satt) Knaben und Mädchen 17.11 Anzahl behaltener Gegenstände 18.00 15.56 16.00 14.00 13.22 12.00 10.00 1. Durchgang 8.00 2. Durchgang 6.00 3. Durchgang 4.00 2.00 0.00 Durchschnitt Gruppe (müde & satt) Knaben und Mädchen Anzahl behaltener Gegenstände 18.00 16.63 16.00 14.00 12.50 12.00 1. Durchgang 10.00 8.00 7.88 2. Durchgang 3. Durchgang 6.00 4.00 2.00 0.00 Durchschnitt Die Gruppe A&S erzielt in jedem Durchgang eine höhere Leistung als die Gruppe M&S. Jedoch kommt letztere immer mehr in Schwung und kann ersterer um 0.5 fast das Wasser reichen; der prozentuale Gesamtanstieg während des Tests der beiden Gruppen ist klar: 45.87% zugunsten der Gruppe M&S im Gegensatz zu 13.82% bei A&S. 29 7.2.4 Vergleich Gruppe A&H und M&H Gruppe (ausgeschlafen & hungrig) Knaben und Mädchen Anzahl behaltener Gegenstände 20.00 17.90 18.00 15.80 16.00 14.00 13.70 12.00 1. Durchgang 10.00 2. Durchgang 8.00 3. Durchgang 6.00 4.00 2.00 0.00 Durchschnitt Gruppe (müde & hungrig) Knaben und Mädchen Anzahl behaltener Gegenstände 20.00 17.60 18.00 15.50 16.00 14.00 12.00 11.40 1. Durchgang 10.00 2. Durchgang 8.00 3. Durchgang 6.00 4.00 2.00 0.00 Durchschnitt Dieser Vergleich bestätigt die in 3.3 aufgestellten Behauptungen. 30 7.3 Gruppenfazit Die Zunahme der Behaltensleistung reduziert sich vom 2. zum 3. Durchgang geringfügig im Vergleich zum vorausgehenden Übergang. Am besten hat die Gruppe A&H abgeschnitten; es sind auch jeweils die leistungsfördernden Vorrausetzungen der Gegensatzpaare: ausgeschlafen versus müde und satt versus hungrig. Folglich ist die Gruppe M&S diejenige mit den schlechtesten Resultaten. Jedoch ist bei ihr das exponentielle Wachstum am größten. 31 8. Diskussion 8.1 Der Einfluss der Logik auf Behalten und Vergessen Vier Gruppen, 2 Unterscheidungsmerkmale, 1 Oberbegriff: Lernen. Nehmen wir weitere Faktoren dazu, stellen wir schnell einmal fest, dass es eine Vielzahl an lernfördernden oder lernhemmenden Kriterien gibt. krank gesund jung alt wütend ausgeglichen glücklich traurig ehrgeizig minimalistisch weiblich männlich … Diese Aufzählung ließe sich beinahe beliebig fortsetzen. Eines wird jedoch klar: DAS generelle Lernen existiert NICHT! Es gibt verschiedene Lernarten und –formen; ein Beispiel dafür ist das schulische Lernen. Obwohl ich mich nachher weitgehend auf diesen Aspekt des Lernens beziehen werde, möchte ich auch noch veranschaulichen, wie komplex der Oberbegriff „Lernen“ tatsächlich ist. In der Psychologie spricht man unter anderem auch vom Lernen von Angst oder der Ausbildung von Gewohnheiten. Lernen ist somit Mittel zum Zweck; es ist die Grundlage für die Erfahrungsbildung. Ausgeschlossen sind logischerweise die durch Vererbung und im Verlauf der Reifung entstandenen Strukturen. Allerdings ist nicht garantiert, ob man das Gelernte später auch wirklich anwenden wird. Somit ist Lernen nur eine Möglichkeit, die Chance auf eine bessere Zukunft zu erhöhen, was wiederum sehr subjektiv ist. (Guyer, 1967, S. 15ff.) Schon ab Geburt beginnt das Kind zu lernen. Lernen ist persönlich, umweltbedingt und nicht begrenzt, sondern das ganze Leben lang möglich. Somit bilden sich automatisch Erfahrungen. Zusätzliches Lernen wird die bereits bestehenden Erfahrungen umändern oder neue bilden. Man besinnt sich durch Lernen auf bisherige Strategien, also auf die Erfahrung, und korrigiert sie wenn nötig. Erwerben und Bereitstellen von Erfahrungen, die in Zukunft neue Aktivitäten beeinflussen, sind die wesentlichsten Merkmale des Lernens. (Edelmann, 1994, S. 5f.) Wie man bereits gelesen hat, verfügt jeder Mensch über ein Gedächtnis, worin sich das Lernen bei jedem Menschen abspielt. Logik, Einsicht und Verständnis fördern das Lernen; als sinnlos Erachtetes, auf Unlogik basierendes und unter Zwang Gelerntes gelten als lernhem32 mende Voraussetzungen. Betrachtet man den Vorgang des Einprägens, fällt zusätzlich auf, dass sinnlose Wörter in einer sinnlosen Reihenfolge viel mehr Wiederholungen benötigen als zusammenhängende Sätze, um sie zu lernen. Der Fortschritt ist bei beiden Lernprozessen anfangs gross, flacht mit der Zeit aber ab. Foucault (französischer Psychologe) brachte dies auf den Punkt: „Die Lernzeit wächst proportional dem Quadrat der Silbenzahl.“ (Vester, 2006, S. 108) Diese Behauptung ist jedoch generell, normabhängig und lässt sich aufgrund verschiedener Lernformen nicht personalisieren; keine Beachtung würde die unterschiedliche Motivation eines Individuums finden, welche den Lernfortschritt positiv oder negativ beeinflussen könnte. Bartlett (Chiropraktiker in Seattle, USA) fand heraus, dass man nur die wichtigsten Handlungen lernt und Details, die spannend und interessant wirken; dieser Vorgang wird hauptsächlich von den Gefühlen gesteuert. Die Wiedergabe des Behaltenen basiert auf diesen Einzelheiten und der individuellen Gemütslage. Das Prinzip ist jedoch offensichtlich, dass sich mit zunehmender Zahl die Wiederholungen häufen; bei sinnlosen mehr als bei sinnvollen Begebenheiten. Solche Zustände herrschen nur vor dem ersten Lernvorgang. Was geschieht da genau? Es muss dabei zwischen mechanischem und inhaltlichem Lernen unterschieden werden: Sinnlose Silbenabfolgen wie Mei, Lut, Oar wirken auf den ersten Blick unecht und tendieren zu keinem repräsentativen Ergebnis, weil die Lerntechnik jedes einzelnen unterschiedlich ausfallen würde und man somit keine Vergleiche ziehen könnte. Was bringt uns die berühmte Teststudie von Ebbinghaus (deutsche r Psychologe) mit irgendwelchen zusammenhangslosen Silben eigentlich? Sie stellt durch diese Versuchsanordnung sicher, dass sich der Leser nicht vorbereiten und ebenso wenig irgendwelche Assoziationen herstellen kann. (Edelmann, 1994, S. 254ff.) Die erwähnte Studie und deren Vergessenskurve zeigen, dass rein auswendig gelernte Silben ohne häufige Wiederholungen rasch vergessen werden. Diese Feststellung war nur aufgrund der Unlogik möglich. Allerdings lernt heute kaum jemand mehr freiwillig sinnlosen Stoff. Deshalb habe ich meinen Testkandidaten statt unzusammenhängenden Silben einzelne, voneinander unabhängige Objekte ohne logische Verknüpfung gezeigt. (siehe 6.1 Testart). Einzelne Silben lassen sich ebenso wie einzelne Bilder assoziieren; allerdings sind die Silben abstrakter als konkrete Gegenstände und deshalb schwieriger einprägsam. Somit bestätigt sich die Versuchsanordnung von Ebbinghaus, die nur die Gedächtnisleistung misst, auch bei meinem Test, weil ja der grundlegende Faktor die unlogische Verknüpfung zwischen den Bildern bzw. Silben darstellt. Dabei habe ich nicht die „Vergessensrate“, sondern den Lernprozess mit jedem zusätzlichen Durchgang getestet. Meine Erwartung, dass sich jede Gruppe mit jedem 33 zusätzlichen Durchgang mehr Gegenstände hat merken können, hat sich bestätigt. (Guyer, 1967, S. 107ff.) Der Test dauerte 25 Minuten; dies verdeutlicht, dass die Gegenstände bei den Probanden ins LZG (siehe 8.4.2 Langzeitgedächtnis) überführt worden sind; zumindest waren diese dort unmittelbar gesichert. „[…] Inhalte des Langzeitspeichers bleiben ‚lange‘ erhalten, wobei über die zeitliche Beschränkung der Informationsspeicherung noch keine exakten Ergebnisse bekannt sind.“ (Neurobiologische Grundlagen, S. 7) Gemäss heutigem Wissensstand ist für die Gedächtnisbildung die synaptische Plastizität verantwortlich. (vgl. synapsen.pdf) Doch was versteht man konkret unter dem Begriff „synaptische Plastizität“? 8.2 Synaptische Plastizität Darunter versteht man die (schwache oder starke) Veränderung der synaptischen Aktivität. Kurze, sich derholende 1. Proteinkinase A: Produktion von MEHR katalytischen und regulatorischen Untereinheiten wieAk- tionspotenziale können eine Langzeitpotenzierung auslösen, bei der das erregte Neuron noch nach 2. Ab gewisser Anzahl katalytischer Untereinheiten: Prtoteinkinase A kann in Zellkern gelangen 4. Erstes Protein hemmt Produktion regulatorischer Untereinheiten der Proteinkinase A 3. Nach Transkirption und Translation der mRNA ins Zellplasma: Produktion von Proteasen durch Ribosomen Tagen erregende Potenziale hervor- ruft. So muss es also zwei (Unter-)Arten von synaptischer Plastizität geben, eine für das Ultrakurz- und Kurzzeitgedächtnis, die andere für das Langzeit- Abbildung 15: Kreislauf der Protease gedächtnis. Bei der letzteren müssen die Veränderungen gefestigt werden. Doch wie passiert das? Zum besseren Verständnis rollt man den Vorgang von hinten auf: 34 Bei einer Langzeitpotenzierung werden erstens Proteasen17 produziert, die schlussendlich wieder ihren Erhalt sicherstellen. (siehe Error! Reference source not found.) Zweitens werden Proteine hergestellt, die in den Neuronen gelegene Membranproteine aktivieren, die zum Auswachsen neuer Nervenzellfortsätze führen. Doch wie hängt diese Produktion mit der synaptischen Aktivität zusammen? Diese findet am häufigsten im Hippocampus (siehe 8.4.3.1 Deklaratives Gedächtnis) statt. Man muss sich vor Augen führen, dass die ausgetretenen Transmitter nicht nur Rezeptoren an der postsynaptischen Membran aktivieren. Der synaptische Spalt ist nicht abgeschlossen. Die Transmitter reagieren nämlich auch mit dem Neuron, von dem sie stammen. Man stellt sich also vor, die Transmitter kommen in Kontakt mit der Zellmembran ihres Neurons und docken ebenfalls an Rezeptoren an. Dabei wird ein G-Protein aktiviert. Dieses aktiviert als Nächstes ein Verstärkermolekül18, welches seinerseits wiederum aus einem ATP ein cAMP synthetisiert. Dieses spaltet die sogenannte Proteinkinase19 in katalytische und regulatorische Einheiten, welche schlussendlich Moleküle phosphoryliert, die unter anderem an der Ausschüttung der Neurotransmitter beteiligt sind. Gemäss heutigem Forschungsstand ist das die molekulare Grundlage bei der Konsolidierung für das Kurzeitgedächtnis. Dem gegenüber wird bei der Informationsverarbeitung für das Langzeitgedächtnis die Proteinsynthese via Zellkern in Gang gesetzt; denn dort aktiviert die Proteinkinase A sogenannte CREB-Moleküle, die das Gen zu den ganz am Anfang genannten Proteinen zur Transkription, also zur Kopie, freigibt. Die Proteinkinase A kann aber nur in die Zellkernmembran des Soma hindurchdringen, wenn genug katalytische Einheiten vorhanden sind; dies hängt nun von der Anzahl ausgeschütteter Transmitter ab. Dafür braucht es mehr Aktionspotenziale und somit mehr Reize von den Sinnesorganen. Also ist bewiesen: Wenn man sich bewusst und gezielt für längere Zeit (über 20 Minuten oder durch regelmässiges Wiederholen) auf etwas im Alltag konzentriert, wird dessen Inhalt ins Langzeitgedächtnis übergehen. = eiweissspaltendes Enzym (gemäss Duden Band 5, 9. Auflage) = Enzym Adenylatcyclase 19 = Enzym, welches für die Spaltung ATP benötigt. 17 18 35 Vermehrte Transmitterausschüttung Andocken der Transmitter an postsynaptischen Membran UND an Zellmembran des eigenen Neurons Letzteres Andocken an Rezeptoren löst G-ProteinAktivierung aus cAMP aktiviert Proteinkinase A Verstärkermolekül wandelt ATP in cAMP um G-Protein aktiviert Verstärkermolekül Proteinkinase A spaltet sich in katalytische und regulatorische Untereinheiten auf Ab gewisser Anzahl katalytischer Untereinheiten: Proteinkinase A dringt in Zellkern ein und aktiviert CREP-Moleküle CREP-Moleküle geben Gen für spätere Proteinsynthese zur Transkription (Kopie) frei 2. Proteine: •Erstes hemmt Bildung von regulatorischen Untereinheiten •Zweites bildet Membranproteine zur Ausbildung neuer Endverzweigungen mit Synapsen Proteinsynthese im Zellplasma durch Ribosomen Somit ist „Übung macht den Meister“ bewiesen. Diese Weisheit ist immer gültig. Effizientes und schnelles Lernen von sinnvollen Sachverhalten beruht zusätzlich auch auf Verständnis; der Unterschied zum reinen Aneignen von Lernmaterial, wie das in meinem Testverfahren der Fall war, ist Begreifen der Essenz und Verknüpfen mit Vorwissen. Beim ersten Einprägen wird versucht, die existierenden Grafiken zu ordnen und sie unter Oberbegriffen zusammenzufassen. Ausserdem kann man sie inhaltlich in Zusammenhang bringen. Auch das Erkennen der Hauptthemen ist von Vorteil. Dies sind aber nur Bruchteile vieler Techniken. Die Anpassung an die Gesamtsituation und –überblick ist ausschlaggebend. 36 Bower (tätig in der molekularbiologischen Forschung in Freiburg, Deutschland) baute die Erkenntnis von Ebbinghaus noch aus. Er fand heraus, dass sich sinnvolle Wortpaare leichter lernen lassen, wenn man sich diese in Abhängigkeit vorstellt. Das Herstellen von Beziehungen unter den Wörtern zu logischen Begriffspaaren, eine Hierarchie also, erleichtert den Lernvorgang massgebend. Das Ordnen des zu lernenden Stoffes in Ober- und Untergruppen erhöht zudem die Erinnerungsfähigkeit. Damit man aber nicht vergisst, was man gelernt hat, muss man es rasch möglichst wiederholen; Meumann (deutscher Experimentalpsychologe) beschreibt die erste Repetition als die wichtigste und die folgenden nur noch zu deren Fixierung. Diese Vergessensart nennt sich Interferenztheorie. Bei reell scheinenden Geschichten ist es einfacher, die Spreu vom Weizen zu trennen. Nach Ebbinghaus ist ein Gedicht nach 24 Stunden noch zu 50% wortwörtlich abrufbar. Begrifflich geordnete und gelernte Wörter können besser abgerufen werden als zufällig zusammengestellte. Parallel zu der ersten Art der Vergessensmethode steht die physiologische Spurenzerfalltheorie. Dort werden Nervenbahnen wortwörtlich aufgelöst. Während meiner drei Durchgänge passierten die Bilder verschiedene Gedächtnisstufen. Welche das sind, folgt später. Zuerst muss man verstehen, was unter „Gedächtnis“ verstanden wird. (Guyer, 1967, S. 115) 8.3 Was ist mit Gedächtnis gemeint? Das Gedächtnis ist Teil unseres Gehirns und immer aktiv. Es erhält die Informationen unserer Sinnesorgane über die Nervenzellen und verarbeitet diese. Somit ist das Gedächtnis der Ort für die Lernprozesse sowie deren Speicherung. Darin ist nicht nur theoretisches Wissen vorhanden, sondern auch Handlungswissen. Dieses beinhaltet Verfahren bzw. „Anleitungen“ zur Lösung von Problemen. Es ist also ein System, das die Grundlage für die Lernprozesse bildet. Es hat die Fähigkeit, Informationen für eine bestimmte Dauer zu speichern und abzurufen. Gedächtnis und Lernen sind voneinander abhängig und werden unter dem Begriff der menschlichen Informationsverarbeitung zusammengefasst. (Edelmann, 1994, S. 7f.) Man unterscheidet zusätzlich zwischen explizitem und implizitem Gedächtnis. Ersteres ist gefüllt von Inhalten, die man sich bewusst gemerkt hat; z. B. das altbekannte Schulwissen. Doch wenn man es nicht regelmäßig repetiert, droht der Verlust. Letzteres betrifft die angewöhnten Fertigkeiten, die man auch nach einer langen Pause wieder schnell beherrscht. (Knabe & Förstl, 2008, S. 15) Man weiß bis anhin, dass nicht jede Information gespeichert wird. Warum das 37 von Vorteil ist und wieso deshalb auch unterschiedliche Speicherstufen existieren müssen, erfährt man im Anschluss an diesen Abschnitt. (Fuchs, 1980, S. 60ff.) 38 8.4 Gedächtnisarten 8.4.1 Ultra- und Kurzzeitgedächtnis Nachdem die Informationen über das sensorische Gedächtnis weitergeleitet worden sind, gelangen sie in das Ultrakurzzeitgedächtnis und sind für zirka 1 Sekunde festgehalten. Nachher erfolgt un– wie auch bewusst eine Selektion (siehe 4 Informationsselektion) dieses Realitätsabbildes. Nach dieser Verarbeitung werden die übrig bleibenden Nachrichten im KZG abgelegt. Dort können zirka 7 Einheiten20 für ungefähr 15 Sekunden gespeichert werden. Dabei spielt aber deren Komplexität eine Rolle. UKZG sowie KZG sind beide nur temporäre Speicher, die ständig durch Konzentration auf andere Inhalte vollständig durch diese überschrieben werden. Im Kurzzeitgedächtnis findet daher ein Denkprozess statt; die Neuronen sind aktiv und erzeugen oder leiten Impulse weiter. Jedoch wird keine Veränderung der Synapsen festgestellt. Gibt es Unterschiede zwischen dem Ultrakurzzeit- und dem Kurzeitgedächtnis21? Für den Informationsübergang von UKZG zu KZG ist dringend Zeit für die Verinnerlichung notwendig; und zwar möglichst in den nächsten Sekunden. Gehemmt werden kann diese Festigung durch fehlendes Interesse und mangelnder Assoziationsmöglichkeiten, verhindert durch Störungen wie Schmerz; letzterer lässt die elektrisch kreisenden Ströme und Schwingungen der Sinnesinformationen im Gehirn stoppen und das bisher Gespeicherte vollständig löschen. (Vester, 2006, S. 59ff. & 67ff.) 8.4.2 Langzeitgedächtnis Für längere Zeit Informationen speichern zu können, ist eine Fähigkeit, die unter dem Begriff „Langzeitgedächtnis“ zusammengefasst wird. Merkmale des Langzeitgedächtnisses22 sind die grosse Speicherkapazität und die Möglichkeit, Informationen nach langen Zeitperioden wieder abrufen zu können. Gründe für eine erfolgreiche Informationsspeicherung im Langzeitgedächtnis sind das Verstehen und das Interesse. Dabei gehen diese im Unterschied zum Kurzzeitgedächtnis nicht verloren. Jedoch muss man zwischen einem „täglichen“ und einem „echten Langzeitgedächtnis“ unterscheiden, weil ja nicht alle Informationen in diesem Gedächtnis das ganze Leben lang behalten werden. Hier spricht man von der Verknüpfung von Neuronen, weil das Langzeitgedächtnis auf der Veränderung der Synapsen beruht. Dauerhaftes Wissen Silben, Wörter, Zahlen, Buchstaben Später UKZG bzw. KZG 22 Später LZG 20 21 39 ist also verschlüsselt im Gehirn gespeichert. Die Anordnung der Neuronen und deren Verbindungen zu anderen sind sinnbildlich für die Fähigkeiten und Fertigkeiten. Ebenso werden Nervenverbindungen nicht verändert oder neu gebildet, sondern man stellt eine Wandlung der prä- und/oder der postsynaptischen Membran in der Synapse fest. Es ändert die Empfindlichkeit der Membranen und/oder die Ausschüttung der Neurotransmitter wird erhöht oder verringert. Jedoch kann die Abbildung 16: Gedächtnismodell Information auch im Langzeitgedächtnis verloren gehen. Um dem vorzubeugen, muss man das Gelernte repetieren; es also mehrmals vor Augen führen. Wenn man sich emotional mit dem Gelernten identifizieren kann, ist der Vergessensgrad kleiner als bei Ereignissen mit gefühlsneutraler Wirkung. Was man noch nicht weiß, ist, welche Verknüpfungsmuster welchen Denkfähigkeiten entsprechen. Ebenso unklar ist, welche Ablaufmuster mit welchen Denkprozessen korrespondieren. Jedoch weiß man, dass Lernen auf der Veränderung neuronaler Verbindungen beruht. (siehe ) Aber nicht jede Aktivierung ruft eine Veränderung hervor. (Formüller, 1991, S. 18ff.) Das Langzeitgedächtnis differenziert zwischen zwei Unterarten; das deklarative und das prozedurale Gedächtnis. Ersteres ist in unserem Falle von zentralerer Bedeutung, weil es von den Testkandidaten regelrecht gefordert wurde. 8.4.3.1 Deklaratives Gedächtnis Darunter versteht man das faktische Wissen, zusammengesetzt aus dem Wissen über sich selbst, das sogenannte episodische Gedächtnis, und dem, was um einen herum passiert, das so genannte semantische Gedächtnis. 40 Im gesamten Neocortex, der jüngste Teil des Cortex bzw. der Grosshirnrinde, werden die deklarativen Informationen abgespeichert. Doch wie kommt die Information dorthin? Wie (siehe 8.2 Synaptische Plastizität) ist schon geklärt; Jetzt betrachten wir noch, wo dies geschieht. Ein wichtiger Teil ist der so genannte Hippocampus. Über die sensomotorischen Neuronen gelangen die Informationen zu ihm und von dort zu den entsprechenden Gebieten im Cortex. Warum werden dort die Informationen vom KZG ins LZG und nicht vom UKZG ins KZG überführt? Denn dort die Assoziationen entstehen; es wird die Gesamtsituation ermittelt. Der „A-HA“-Effekt ist Sinnbild für eine erfolgreiche Assoziation, also eine Überführung von einer bestimmten Informationsmenge vom KZG in LZG. Dieser Vorgang heisst Gedächtniskonsolidierung oder Lerneffekt. 8.4.3.2 Prozedurales Gedächtnis Dies ist das Gedächtnis, welches körperliche Abläufe steuert, ohne dass wir auf diese bewusst Einfluss nehmen können. Jene meist komplizierten Vorgänge werden vorwiegend im Kleinhirn gespeichert. 8.5 Rückwirkende Hemmung bzw. Nachreifen Nach Ebbinghaus und G. E. Müller (deutscher Psychologe) wird das vorher Gelernte durch anschliessende Ablenkungen in seiner Fixierung beeinträchtigt. Je weniger anstrengende Aktivitäten nach dem Lernen folgen, desto positiver wirkt sich das auf das Behalten aus. Der Fixierungsvorgang des Gelernten im Ruhezustand läuft schneller als im Wachzustand ab. In meinem Test ging es um das Lernvermögen nach kurzem und langem Schlaf. Gemäss meinen Erwartungen ist ein Ausgeschlafener lernfähiger als ein Müder. Giulio Tononi und Chiara Cirelli der Universität Wisconsin haben festgestellt, der Schlaf diene dazu, dass sich die Synapsen von der Anstrengung des Tages erholen müssten. Die Probleme einer Dauerbelastung wären, dass sie viel Energie benötigen (siehe synaptische Plastizität) und zu viel Platz beanspruchen würden. Das Gehirn könnte somit am folgenden Tag Eindrücke und Erfahrungen nicht mehr verarbeiten; es käme zu einer schlechteren Behaltensleistung. (Schalf und Gedächtnis, S. 3) Somit ist das zweite Sprichwort „Wer viel schläft, lernt wenig.“ nur ein Mythos. Somit entspricht meine Erwartung der Wahrheit. 41 Bei Multitasking, wie etwa paralleles Musikhören, setzt die notwendige Nachreifung nicht ein. (Guyer, 1967, S. 111ff.) 42 (Schalf und Gedächtnis) 8.6 Satt versus hunger Wie in den Resultaten festgestellt, sind hungrige Personen weniger leistungsfähiger als satte. Warum? „Das Gehirn macht nur etwa 20% unseres Körpergewichtes aus – aber es verbraucht ca. 20% der Kalorien. Es lebt von Wasser, Zucker und Sauerstoff. Fehlt der Zucker im Blut, so sterben nach drei Minuten Gedächtniszellen ab.“ (vgl. Ernährung und Lernen – Brainfood) Wenn dieser nicht vorher durch Nahrungszufuhr aufgenommen wird, ist „Lernen“ massiv schwieriger, weil man sich nicht gut konzentrieren kann. Doch der Unterschied ist nicht markant. Der Grund dafür liegt darin, dass die Kandidaten nur 40 Minuten Zeit hatten, zu verdauen. Dies ist wesentlich kürzer als eine normale Verdauungszeit, die sich bei 30 und 120 Stunden einpendelt. (vgl. Animation zur Verdauungsdauer) Somit ist ein großer Teil der Energie in Form von ATP für die Verdauung aktueller und älterer Nahrung und nicht für die Spaltung der Proteinkinase A in ihre Untereinheiten benötigt worden. Somit ist „Plenus venter, nonstudet libenter.“ Ein voller Bauch studiert nicht gern, aber ein leerer auch nicht. 43 9. Zusammenfassung Es kann zusammenfassend festgehalten werden, dass zwei Sprichwörter der Wahrheit entsprechen und eines einen Mythos darstellt. Übung macht den Meister spricht die Langzeitpotenzierung an, die der synaptischen Plastizität zugrunde liegt. Dieser Vorgang im Gehirn ist unsere Lebensgrundlage. Ohne diese Fähigkeit wäre ein Mensch unfähig zu denken. Mit der Plastizität verändert sich unsere Gehirnstruktur, indem Synapsen entweder verstärkt oder sogar neu gebildet oder abgebaut werden. Dies geschieht das ganze Leben lang, jedoch nimmt die Geschwindigkeit der Veränderungen mit zunehmendem Alter immer mehr Zeit in Anspruch. Ein Kind benötigt mehr Zeit für die gleiche Stoffmenge, die zu lernen ist, als ein Erwachsener. Jedoch kann es die erworbenen Kenntnisse länger speichern. Für den Erwachsenen gilt genau das Umgekehrte. (Guyer, 1967, S. 116) Mit zunehmendem Alter nimmt die Proteinsynthese mehr und mehr ab, was aber nicht heisst, dass nicht mehr gelernt wird. Daraus folgt, dass sich die Synapsenanzahl immer mehr verringert und die Zellkörper kleiner werden. Es sterben nicht, wie früher gedacht, Neuronen ab, sondern die Hirnrinde verdichtet sich. Für die Aufnahme von Informationen sind die Dendriten verantwortlich. Je mehr intakte Dendriten, desto grösser die Informationsübertragung pro Zeit. Je mehr Verknüpfungen zwischen aktiven Zellen, desto leistungsfähiger ist der Mensch. Dieses biologische Phänomen ist sinnbildlich für das Lernen. Ausgeschlafen zu sein bedeutet größere Leistungsfähigkeit am Tag danach. Im Schlaf wird das Gehirn von ständig neuen Informationen entlastet und kann Ordnung schaffen. Dazu gehört auch das Lockern von Synapsen, das eine Dauerbelastung verhindert. Somit ist am nächsten Tag wieder eine volle Leistungsfähigkeit garantiert. Zuletzt hat der Test gezeigt, dass hungrige Personen wesentlich im Nachteil gegenüber satten sind, wenn es ums Lernen geht. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Gehirn auf viele Nährstoffe angewiesen ist. Dabei Spielt der Zucker die Hauptrolle und ist somit unabdingbar. Wenn dieser fehlt, sterben Nervenzellen ab. Lernen wird extrem erschwert. 44 10. Quellenverzeichnis Somatisches Nervensystem. (2011). Abgerufen am 16. Juli 2011 von Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Somatisches_Nervensystem Abbildung 1. (kein Datum). Abgerufen am 8. August 2011 von Lernbiologie: http://www.archlab.tuwien.ac.at/w252/uni21/reder/www/vester_p26.gif Abbildung 10. (kein Datum). Abgerufen am 18. August 2011 von http://bci.tugraz.at/brunner/IVM/IVM02.pdf Abbildung 12. (kein Datum). Abgerufen am 8. August 2011 von http://dernotizblog.files.wordpress.com/2010/04/das-aktionspotential.jpg Abbildung 13. (kein Datum). Abgerufen am 8. August 2011 von http://www.uniduesseldorf.de/MathNat/Biologie/Didaktik/Claudia/bilder/synbesch.jpg Abbildung 14. (kein Datum). Abgerufen am 18. August 2011 von http://homepage.swissonline.ch/turtle/Medien/vergessenskurve2.gif Abbildung 16. (kein Datum). Abgerufen am 9. August 2011 von http://www.stangltaller.at/ARBEITSBLAETTER/GEDAECHTNIS/Mietzel1.gif Abbildung 2. (kein Datum). Abgerufen am 8. August 2011 von Jameda, Deutschlands grösste Arztempfehlung: http://www.jameda.de/gesundheitslexikon/bilder/524794.jpg Abbildung 3 & 4. (kein Datum). Abgerufen am 8. August 2011 von http://www.gnetz.de/Der_Mensch/nervensystem/gfx/nervensystem.jpg Abbildung 5. (kein Datum). Abgerufen am 8. August 2011 von http://www.lunaticpride.de/NEURON.GIF Abbildung 6. (kein Datum). Abgerufen am 18. August 2011 von scinexx | Das Wissensmagazin mit Science-News aus Wissenschaft und Forschung: http://www.g-o.de/diaschau-no-60-7.html Abbildung 7. (kein Datum). Abgerufen am 8. August 2011 von http://1.bp.blogspot.com/_19fW5PqIBGA/TRt8rPlNcBI/AAAAAAAAAMI/iuelizp RfM0/s1600/6.+Synapse.jpg Abbildung 9. (kein Datum). Abgerufen am 18. August 2011 von http://www.archlab.tuwien.ac.at/w252/uni21/reder/www/biological.html#p2 1 Animation zur Verdauungsdauer. (kein Datum). Abgerufen am 11. August 2011 von In Form 24: http://www.inform24.de/verdauung.html Edelmann, W. (1994). Lernpsychologie, eine Einführung. Weinheim: Psychologie Verlag Union. Ernährung und Lernen – Brainfood. (kein Datum). Abgerufen am 2011. August 11 von Institut 2F: http://www.institut2f-computerkurseelearning.de/index.php/brainfood.html Formüller, R. (1991). LERNPSYCHOLOGIE, Grundkonzeptionen, Theorien, Forschungsergebnisse. Wien: MANZ. Fuchs, R. (1980). Einführung in die Lernpsychologie. Darmstadt: Wissenschaftliche Buchgesellschaft. Guyer, W. (1967). Wie wir lernen. Erlenbach-Zürich und Stuttgart: Eugen Rentsch Verlag. Helmich, U. (2011). Informationsverarbeitung an einer Nervenzelle. Abgerufen am 3. August 2011 von Ulrich Helmichs Homepage: http://www.uhelmich.de/bio/neu/1/11/111/seite1112.html 45 Ionenkanal. (kein Datum). Abgerufen am 9. August 2011 von www.uni-protokolle.de Die Adresse für ausbildung, Studium und Beruf: http://www.uniprotokolle.de/Lexikon/Ionenkanal.html Knabe, D.-P., & Förstl, P. (2008). 99 Tatsachen über Ihr Gedächtnis. Stuttgart: TRIAS Verlag. Vester, F. (2006). Denken, Lernen, Vergessen. München: Deutscher Taschenbuch Verlag GmbH. 11. Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Assoziationsfelder im Gehirn........................................................................................... 5 Abbildung 2: Bild der grauen Gehirnrinde der linken Gehirnhälfte eines Menschen mit den verschiedenen Gebieten und deren Funktionen ........................................................................ 5 Abbildung 3: Das Zentralnervensystem des Menschen; bestehend aus dem Gehirn und dem Rückenmark............................................................................................................................................. 6 Abbildung 4: Das Zentralnervensystem mit dem peripheren Nervensystem ......................... 7 Abbildung 5: Vereinfachte Darstellung eines Neuron ....................................................................... 7 Abbildung 6: Gliazellen in der Hirnrinde ............................................................................................... 8 Abbildung 7: Darstellung einer Synapse ................................................................................................ 9 Abbildung 8: Vergleich hemmender und aktivierender Synapsen .............................................. 9 Abbildung 9: Der „Flaschenhals“ der Informationsverarbeitung .............................................. 11 Abbildung 10: Das Neuron ........................................................................................................................ 12 Abbildung 11: Zustand eines Ruhepotenzials auf molekularer Ebene (vereinfachte Darstellung) .................................................................................................................................................... 13 Abbildung 12: Ablauf eines Aktionspotenzials ................................................................................. 15 Abbildung 13: Chemische Weiterleitung des elektrischen Impulses an der Synapse ....... 16 Abbildung 14: Lern- und Vergessenskurve von Ebbinghaus ...................................................... 21 Abbildung 15: Kreislauf der Protease................................................................................................... 34 Abbildung 16: Gedächtnismodell ........................................................................................................... 40 Die Abbildungsquellen befinden sich im Quellenverzeichnis. Abbildungsquellen des Titelblattes: 1. Neuron: (Neuron) 2. Mann mit Geige auf Fahrrad: (Mann auf Fahrrad) 3. Knabe vor vielen (Schul-)büchern: (Knabe vor vielen (Schul)büchern) 4. Schlafende Frau: (Schlafende Frau) 46
