Lernen – aus der Perspektive der Neurowissenschaften

Die Uni-Zeit und ihre schlaflosen Nächte. So manche verbinden es mit unzähligen Uni-Feten aber auch mit harten Klausurenphasen: Die Uhr zeigt 22.00 Uhr. Das Vorlesungsskript liegt offen auf dem Tisch. Verzweifelt versucht man die Stichpunkte von der Folie auswendig zu lernen. Immer und immer wieder wiederholt man den selben Satz. So ganz zufrieden scheint man mit dem Ergebnis am Ende nicht zu sein. An die Inhalte erinnert man sich am Tag der Klausur nur in Auszügen. Eine einzige Frage schwirrt im Kopf herum: Warum habe ich nicht früher angefangen? Auch wenn die auswendig gelernten Inhalte kurzfristig im Gedächtnis abgerufen werden konnten, so erinnert man sich in einigen Wochen kaum noch daran. Dieser kurze Abriss eines beispielhaften Szenarios leitet zu wichtigen Fragen, welche in Verbindung mit unseren Lernprozessen stehen. Was steckt hinter dem intuitiven Lernansatz der Wiederholung? Wie lernt das menschliche Gehirn? Welche Faktoren sind dabei ausschlaggebend? Eine Annäherung an diese Thematik bieten die Neurowissenschaften.


Von neuronalen Feldwegen zu neuronalen Autobahnen

Eine mögliche Antwort auf diese Fragen liefert die Hebb´sche Lernregel entwickelt von Donald O. Hebb im Jahr 1949. Das Kernprinzip der Regel besagt, dass eine wiederholte und simultane Aktivierung von Neuron A und Neuron B einen positiven Effekt auf die Verbindungsstärke zwischen den beiden Neuronen aufweist. Auf der neuronalen Ebene wird die Hebb´sche Lernregel im Prozess der Langzeitpotenzierung (LTP) realisiert. Der Effekt der LTP erfolgt an den Synapsen (Übertragungsstellen) der Nervenzellen. Je nach Häufigkeit des Gebrauchs passt sich dabei die Synapse physiologisch an. Dabei verstärkt sich sowohl die Verbindung als auch die Reizübertragung benachbarter Nervenzellen bei zunehmender Anzahl an simultaner Erregung (Dudel, 1996). Im bildlichen Sinne kann das in Form von einem Ausbau neuronaler „Feldwege“ zu neuronalen „Autobahnen“ verstanden werden (Peters, 2015). Der Mechanismus der Langzeitpotenzierung wird davon ausgehend als ein grundlegendes Modell angesehen, das die Lernfähigkeit des Menschen abbildet (Schmidt, 2009). Im Kontrast zum LTP führt die Neurowissenschaft auch den Effekt der Langzeitdepression (LDP) an, welcher genau die gegenteilige Auswirkung beschreibt und damit eine Einschränkung der Übertragung zwischen zwei Nervenzellen bei abnehmender Häufigkeit der simultanen Erregung. Die beschriebene Fähigkeit unserer Nervenzellen in Form einer physiologischen Anpassung bezeichnen die Neurowissenschaften als „synaptische Plastizität“. Neben der physiologischen Veränderung nimmt beim Lernen allerdings auch die Netzwerkkomplexität unseres Gehirns zu. So belegen diverse Studien, dass Lernprozesse mit einer zunehmenden Synapsendichte pro Neuron einhergehen (Menzel, 1996). Wichtig an dieser Stelle zu betonen, ist die Tatsache, dass die sogenannte “Neuroplastizität” bzw. Formbarkeit des Gehirns von keinem statischen Charakter geprägt ist. Unser Gehirn ist modifizierbar.

In diesem Sinne: Es ist nie zu spät, um etwas Neues zu lernen!

An dieser Stelle kann man zwei wichtige Aspekte festhalten: Kontinuität und Wiederholung bilden einen ausschlaggebenden Punkt im Kontext des menschlichen Lernens. Nur basierend auf diesen Prinzipien können gefestigte neuronale Verbindungen entwickelt werden.



Emotionen spielen eine entscheidende Rolle im Lernprozess

Unsere Lernprozesse lassen sich jedoch nicht allein durch eine neuronale Aktivität im Sinne eines Zusammentreffens zeitgleicher Signale beschreiben. Vielmehr spricht man in dem Fall von einer Interaktion mit bewertenden Systemen des Gehirns. Genauer gesagt: dem Limbischen System, welches sowohl die LTP als auch die LDP Prozesse reguliert. Dabei ist das System sowohl an den neuronalen Lernprozessen als auch an der emotionalen Reizverarbeitung beteiligt. Von besonderem Interesse ist in dem Fall der von Parallelitäten geprägte Verlauf benannter Prozesse. Diese dürfen nicht isoliert betrachtet werden, sondern eher in Form einer Wechselbeziehung. Eine entscheidende Rolle nimmt dabei ein bestimmtes Teil des Limbischen Systems ein, nämlich die Amygdala. Eine Art neuroanatomisches Substrat, das insbesondere für emotionale Reizbewertung aber auch Reaktionsauslösung zuständig ist (Gahr, 1996). Die Funktion der Amygdala in Verbindung mit Emotion und Reaktion kann am besten bei Angstempfinden beschrieben werden. So hat ein Empfinden von Angst eine innerliche Fluchtreaktion zur Folge. Diese Reaktion des Organismus führt dazu, dass der Mensch stark im kreativen Denken, Assoziativität aber auch im differenzierten Denken gehemmt wird. Es konnte in diesem Kontext letztendlich bewiesen werden, dass Emotionen sowohl einen negativen als auch positiven Einfluss auf die Aufnahme und Verarbeitung von Informationen aufweisen können. So werden Inhalte am besten in Erinnerung behalten, wenn diese mit positivem Empfinden assoziiert werden. Im Gegensatz dazu ziehen negative Emotionen die Aktivierung der Amygdala nach sich und damit eine Beeinträchtigung der Fähigkeit zu höheren kognitiven Leistungen (Spitzer, 2002).


Drei zentrale Prinzipien für das erfolgreiche Lernen

Lernen funktioniert also nicht von heute auf morgen. Hinzu kommt, dass unsere Emotionen in Lernprozessen eine zentrale Rolle einnehmen. Sind wir gestresst, verängstigt oder allgemein negativ gestimmt, kann es einen negativen Effekt auf die individuelle Lernfähigkeit haben. Ausgehend von beschriebenen Vorgängen in unserem Organismus können wir somit in unserer Fähigkeit zur Aufnahme komplexer Inhalte stark eingeschränkt werden. Wie sollen also Lernprozesse gestaltet werden, um einen möglichst hohen Lerneffekt bei Individuen zu erreichen? Blicken wir erneut auf das anfangs aufgezeigte Szenario, so liegt es auf der Hand, dass die bekannte Prokrastination und anschließendes „Lernen unter Zeitdruck“ mit Sicherheit keinen nachhaltigen Lerneffekt nach sich zieht. Zwar ist die Idee der Wiederholung zentral, allerdings unterliegt sie stark dem Prinzip der Kontinuität und damit einem Lernen über einen längeren Zeitraum hinweg. Setzen wir uns mit dem Aspekt der Emotionen und des Lernens auseinander, so sehen wir auch hier ein weiteres Prinzip, das klar in Vordergrund rückt: Flexibilität. Um Überforderung, Stress und negative Erlebnisse zu vermeiden, müssen Lernprozesse flexibel und anpassungsfähig gestaltet werden. Spannen wir nun den Bogen vom Individuum zu organisationsübergreifenden Lernprozessen, können wir erkennen warum das traditionelle Gießkannenprinzip so überholt erscheint. Denn der individuelle Charakter jedes Mitarbeiters zeigt sich auch in der Art und Weise wie wir lernen und betont damit die Notwendigkeit der Integration diverser Lerninhalte in unseren individuellen Alltagsrhythmus. Die Individuen müssen demnach dazu befähigt werden selbst entscheiden zu können, wann und wo Lerninhalte konsumiert werden sollen.