Eine Einführung in die Neurobiologie des Lernens


Hans Biegert    

1. Unser Gehirn
2. Wie wir lernen
3. Warum Vorbilder so entscheidend sind

1. Unser Gehirn

Unser Gehirn besteht aus 100 Milliarden Nervenzellen (Neuronen) - eine Zahl mit 11 Nullen. Seine Funktionsweise ist dadurch festgelegt, dass diese Neuronen im Gehirn bioelektrische Impulse u.a. von außen empfangen, selbst abfeuern und untereinander austauschen. Das Zustandekommen dieses Impulsaustausches bzw. dieser Impuls- / Reizweiterleitung in den neuronalen Netzwerken geschieht wie folgt: Einkommende Impulse, etwa

sensorische Impulse:	über die Tastzellen an den Fingerkuppen, beim Befühlen eines Gegenstandes
visuelle Impulse:	über die mehr als 100 Millionen Nervenzellen in der Netzhaut des Auges
auditive Impulse:	über bestimmte Nervenzellen (Haarzellen) zur Aufnahme von akustischen Wellen im Innenohr

usw., einkommende Impulse also, werden über Verbindungen mit mehr oder weniger Übergangs- und Zwischenschaltstellen in spezifische zugehörige Bereiche des Gehirns eingeleitet. Der eingehende physikalische oder chemische Impuls wird dabei in ein elektrochemisches Signal umgesetzt, welches sich über Verbindungs"kabel" von einer Nervenzelle zur nächsten, je nach Impulsstärke und zusätzlichen assoziierten anderen verstärkenden oder hemmenden Impulsen fortsetzt oder "versandet". Dem Input einer bestimmten Eingangskategorie - sensorisch / visuell / akustisch... - ist jeweils ein definierter Wirkungsbereich im Gehirn zugeordnet. Inputkategorien sind also im Gehirn als lokale, funktional zugeordnete Neuro-Netzwerk-Karten repräsentiert.

Zum Gehirn ziehen über die unterschiedlichsten Eingangskanäle (übrigens nicht nur den sensorischen Input der Umwelt erfassend, sondern auch von innen etwa von den Organen Meldung gebend) etwa 2 - 3 Millionen Nervenfasern, von denen jede bis zu 300 Impulse je Sekunde übermittelt. Unser Gehirn wird also je Sekunde mit fast einer Milliarde Inputreizen überschwemmt, die auf Wichtigkeit/Unwichtigkeit, Zusammengehörigkeit oder nicht etc. zu prüfen, zu gewichten, zu interpretieren und in ein spezifisches Bewusstheitsbild zu integrieren sind. Diese Komplexität mag am Beispiel der Hirnaktivitäten beim Klavierspielen nachfolgend in vereinfachter Form dargelegt werden:

• Die photoelektrischen Wellen der gedruckten Noten auf dem Notenblatt werden im Auge über die Nervenzellen der Netzhaut aufgenommen und der visuellen Hirnrinde in visuelle Wahrnehmung, d.h., Bewusstheit für Gesehenes, übersetzt.
  
• Die Visuelle Rinde schickt daraufhin Impulse zum Lesezentrum, dem s. g. Wernicke-Zentrum (benannt nach seinem Entdecker, einem deutschen Neurologen und Psychiater 1848-1905), wo die visuellen Impulse (gesehene Noten als Schriftzeichen) inhaltlich bewertet und in ihrer Bedeutung verstanden werden; welches Notenzeichen steht für welchen Ton, für welche Taste, Schnelligkeit etc.
  
• Das Wernicke-Zentrum veranlasst die Weiterleitung von Impulsen in die motorischen Rinden. Ziemlich weit oben auf dem Kopf ist rechts der für die Finger der linken Hand und gegenüber der für die Finger der rechten Hand zuständige Bewegungskommandobereich. Diese beiden motorischen Rindenbereiche senden nun bewegungsauslösende Impulse an die Fingermuskeln beider Hände.
  
• Auf dem Weg zu den Fingermuskeln gehen einige Impulse den Weg über das Kleinhirn. Das Kleinhirn hat nämlich eingeübte Bewegungsabläufe (Fahrrad fahren, Turnübungen am Barren, Schreibmaschinenschreiben... ) falls sie vorher geübt und automatisiert sind, als "Unter"-Programme gespeichert; es sorgt für den unbewussten, harmonisierten Ablauf von trainierten, standardisierten Bewegungsprogrammen.
  
• Hinter der motorischen Rinde liegt die sensorische (oder sensomotorische) Rinde; sie ist für Körperempfindungen (Druckempfindung, Tastempfindungen etc.) zuständig, kontrolliert also die Ausführungen der durch die motorische Rinde angewiesenen Fingerbewegungen, sie empfängt u.a. Signale von Tastempfindungszellen der Fingerkuppen und meldet die ausgeführten Bewegungen an die motorische Rinde zurück.
  
• Zugleich werden die dabei erzeugten Klaviertöne mittels akustischer Wellen von den Haarzellen der Innenohren aufgenommen und zur akustischen Rinde zwecks auditiver Wahrnehmung / Bewusstheit des Hörens an die Hörzentren weitergeleitet.
  
• Quasi parallel dazu arbeitet der s.g. Hippocampus als Erinnerungsmanager, der den Vergleich des auditiv wahrgenommenen mit bereits trainierten erinnerbaren Hörsequenzen ermöglicht und Rückmeldung gibt im Hinblick auf Übereinstimmung oder Abweichung. Wichtig: Der Hippocampus ist kein Speicher für Erinnerungen. Er ermöglicht "nur" den Vergleich einer aktuellen Wahrnehmung (in diesem Fall Hörwahrnehmung) mit zurückliegenden wahrgenommenen Sequenzen, in diesem Fall also Hörsequenzen. Diesen Vergleich - also Erinnern - kann man sich so vorstellen, dass neu eingehende, in eine bestimmte Hörsequenz gehörende bioelektrische Impulsmuster mit früheren wahrgenommenen Impulsmustern derselben Hörsequenz auf Übereinstimmung / Abweichung abgeglichen werden; diesen Abgleich managt der Hippocampus.
  
• Parallel zu allem sind die für Aufmerksamkeitslenkung und selektive Aufmerksamkeit zuständigen Hirnbereiche in den Impulsverlauf einbezogen, sie nehmen dabei Einfluss auf die Steuerung der Blickbewegung (ermöglichen also die visuelle Konzentration auf die gerade zu spielenden Notenpassagen) und auf auditive Wahrnehmungsselektion (ermöglichen also eine auditive Konzentration auf die gerade gespielten Tonpassagen). Gemeint ist, dass der konzentrierte Klavierspieler daher weder das sieht, was rechts oder links von seinem Notenblatt passiert, noch das Hüsteln der Zuhörer über seine Hörwahrnehmung mitbekommt (dies nennt man Reizselektionsfähigkeit).

Und all dies - hier nur ausschnittweise beschriebene - passiert in Sekundenbruchteilen. Diese Zusammengehörigkeit zwischen der neuronalen Funktionsfähigkeit definierter Gehirnbereiche und der Fähigkeit zu korrelierenden Wahrnehmungen, Empfindungen, Steuerung von Körperfunktionen, Denken, Planen und Entscheiden etc. erkannte bereits vor 150 Jahren der französische Anthropologe und Chirurg Paul Broca (1824 - 1880). Er stellte fest, dass bei bestimmten Sprachstörungen (motorische Aphasie) in den Gehirnen der betroffenen Personen regelmäßig eine Verletzung in der dritten, auf der linken Hirnhälfte befindlichen Hirnwindung festzustellen war. Er schloss daraus, dass an dieser Stelle der Hirnrinde das Zentrum für die motorische Sprachproduktion vorhanden sein müsse - betroffene Patienten konnten sehr wohl noch per Schrift mitteilen, was sie hätten sagen wollen, wozu sie aber mangels motorischer Sprachproduktionsfähigkeit nicht mehr in der Lage waren. Moderne bildgebende Verfahren (PET = Positronen-Emissions-Tomographie und fMRT = funktionelle Magnet-Resonanz-Tomographie) sind in der Lage derartige neurale Prozesse zeitreu bildlich darzustellen, also in Hirnansicht- oder Hirnschnittbildern zu zeigen, welche neuronalen Bereiche etwa zum Zeitpunkt einer Sprachproduktion in welcher Intensität aktiviert sind, bestätigen Brocas immerhin 150 Jahre zurückliegende Hypothese.

Wie aber kommen nun all diese Fähigkeiten wie Fühlen, Körperteile zielgerecht bewegen zu können, Hören, Sprechen, Denken, beim Tasten etwas zu empfinden, Entscheiden, ... ins Gehirn? Wie hat unser Gehirn all diese Fähigkeiten erworben, gelernt? Wie geschieht LERNEN?

2. Wie wir lernen

Wir schauen (elektronenmikroskopisch) in das Gehirn eines Neugeborenen und sehen, wie Sterne der Milchstrasse am wolkenfreien Sommernachtshimmel 100 Milliarden Neuronen, (in der Tat umfasst unsere Milchstraße 100 Milliarden Sterne) mit noch wenigen Verbindungen untereinander. Einige Monate später: wiederum 100 Mrd. Neuronen, nun allerdings in vielen Bereichen des Gehirns mit zahlreicheren Verbindungen, stellenweise sogar recht dichten Netzwerken, wieder einige Monate später: immer noch 100 Mrd. Neuronen, nun allerdings über weite Bereiche mit intensivster Netzwerkbildung. Was hat diese Netzwerkbildung, diese Verkabelung der Neuronen untereinander, ausgelöst und was bewirkt diese Netzwerkbildung? Forscher des Max-Planck-Instituts für psychologische Forschung in München haben dies in Tierversuchen ergründet: So hat man z.B. neugeborene Katzen ab unmittelbar nach der Geburt in völliger Dunkelheit aufwachsen lassen.

Ergebnis: Während der für die Sehwahrnehmung zuständige Gehirnbereich bei den bei Tageslicht sehend aufwachsenden Katzen sich durch die oben beschriebene zunehmende Vernetzung kennzeichnete, verblieb die Sehrinde der in völliger Dunkelheit aufgewachsenen Katzen unverändert im Anfangszustand, d.h. ohne nennenswerte Netzwerkbildung, also kaum "Verkabelungen" der Neuronen untereinander.

Schlussfolgerung:

Immer dann, wenn ein definierter Bereich des Gehirns den für diesen Bereich zugehörigen spezifischen Input (z.B. die Sehrinde / Sehimpulse über die Netzhaut) erhält, kommt es offenbar zur Netzwerkbildung in diesem Hirnbereich. So ist die erfolgte Netzwerkbildung, das Ausprägen neuronaler Netzwerke, das Spiegelbild einer erlernten Fähigkeit (hier Sehfähigkeit). Unterbleibt Input / Stimulation, d.h. wird in einer bestimmten Kategorie nicht "gelernt", so erfolgt keine Vernetzung der Neuronen untereinander, keine Netzwerkbildung und in der Folge keine Ausbildung der zugehörigen Fähigkeit (keine Netzwerkbildung in der Sehrinde --> keine Ausbildung der Sehfähigkeit, keine Fähigkeit zu visueller Wahrnehmung).

Fazit:
LERNEN (= im weitesten Sinne Sozialisation / Erfahrung)
setzt voraus:
neuronaler Input / neuronale Stimulation/Erfahrung
hat zum Ergebnis:
Neuronale Vernetzung / Netzwerkbildung
und ist gleichbedeutend mit
Erwerb der zum Netzwerkbereich zugehörigen spezifischen Fähigkeiten.

Lernen und Erfahrungen verändern also nachweislich psychologisch (organisch) unser Gehirn.
Dieser Vorgang der neuronalen Vernetzung ist ein Aspekt der sog. neuronalen Plastizität. Er drückt aus, dass das Gehirn nicht ein ein für alle mal fest verdrahteter Computer ist, sondern dass die Verkabelungen im Gehirn veränderbar, also plastisch sind. Diese Fähigkeit des Gehirns zur neuronalen Plastizität ist die Grundlage für bzw. das Spiegelbild von kognitiven Fähigkeiten wie "Etwas Erlernen" oder "Etwas Verlernen." Mit Hilfe dieser plastischen Veränderungen in den Verkabelungen und an den Verbindungsstellen von Nervenzellen können Informationen, Erfahrungen und Fähigkeiten abgespeichert und später wieder abgerufen werden - das ist LERNEN. Die Fähigkeit "sehen zu können" ist daran gebunden, dass der für das Sehen zuständige Hirnbereich, nämlich die Sehrinde, vermehrte visuelle Impulse über die Nervenzellen in der Netzhaut des Auges erhalten hat.

Die Fähigkeit des Kleinkindes, zielsicher eine Tasse zu ergreifen, setzt voraus, dass der für die Hand- und Fingermotorik zuständige "Bereich" im Gehirn (motorische Rinde) sowie der für die Tastempfindung zuständige Bereich der Finger- und Handmotorik (sensomotorische Rinde) hinreichenden Input über Greiferfahrungen erhalten hat (Übrigens: für "hinreichenden Input" sorgen Kleinkinder ganz von selbst; es liegt in ihrer Natur, Dinge so lange zu tun / zu wiederholen, bis sie deren sicher sind). Lernen ist in diesem Sinne nichts anderes als neuronaler Input, der im Hinblick auf die Art und Weise und Intensität dazu führt, dass ein bestimmter Bereich des Gehirns, der der Inputkategorie zugeordnet ist, nachhaltig verkabelt/vernetzt wird. Bereiche des Gehirns, die in diesem Sinne keinen, bzw. zu geringen Lerninput, zu geringe Stimulation erhalten, erfahren entsprechend eine viel geringere bereichsspezifische Verkabelung und entwickeln folglich später nicht die Möglichkeit über die dem Bereich zugeordneten spezifischen Fähigkeiten zu verfügen (natürlich ist - in den meisten Neuroarealen - Fähigkeitserwerb durch späteres Lernen = Netzwerkbildung nicht ausgeschlossen).

Ein Beispiel für die Veränderung der kortikalen Vernetzung der sensomotorischen Hirnbereiche in der Folge vermehrter und verhaltensrelevanter Stimulation lieferten Untersuchungen an Geigenspielern. Diesen Musikern ist gemeinsam, dass sie regelmäßig und gezielt Fingerübungen unter hoher Motivation durchführen. Die Fingerkuppen der linken Hand werden sehr häufig und intensiv gegen die Saiten gepresst, während die Fingerkuppen der rechten Hand, die den Bogen bewegen, keine vergleichbare Stimulation (Input) in diesem Sinne erfahren. Würde sich also die vermehrte Stimulation und der vermehrte Gebrauch der Sensomotorik der linkshändigen Fingerkuppen in einer veränderten Netzwerkbildung der motorischen und sensomotorischen Rindenbereiche für die Fingerkuppen der linken Hand im Gegensatz zu den Arealen der Fingerkuppen der rechten Hand nachweisen lassen?

In der Tat belegen bildgebende und anatomische Hirnuntersuchungen der Fingerrepräsentationsareale der linken Hand, verglichen mit denen der rechten Hand innerhalb der Gruppe der Geigenspieler sowie verglichen mit Nichtmusikern nicht nur eine intensivere Vernetzung der neuronalen Repräsentationsareale der linken Fingerkuppenregionen, sondern darüber hinaus gehend sogar eine vergrößerte Ausdehnung der Fingerkuppen-Gehirnbereiche der Streicher im Vergleich zu Nicht-Streichern, und ferner der Areale der linken Hand im Vergleich zu den Arealen der rechten Hand bei Streichern. Musiker stimulieren aber nicht nur ihre Finger vermehrt, sie verarbeiten auch häufiger die spezifischen Töne ihres Instruments, gleichfalls mit hoher Motivation. Auch hier zeigt sich, dass jener Hirnbereich der Hörwahrnehmung bei Streichern vergrößert ausfällt und funktionsintensiver vernetzt ist als bei Nichtstreichern.

Eine Verbindung = Verkabelung zwischen zwei (ziemlich) gleichzeitig aktiven Neuronen wird genau dann angelegt und verstärkt, wenn beide Neurone innerhalb von Sekundenbruchteilen "feuern". Das Zusammentreffen verhaltensrelevanter "synchroner" Reize spielt also für die Verkabelung zweier Neurone eine entscheidende Rolle. Die Mikrorepräsentation der neuronalen Plastizität ist in diesem Sinne die so genannte synaptische Plastizität. Gemeint ist, dass immer dann, wenn zwei nicht weit entferne Neuronen ziemlich synchron feuern, dadurch ein genetisches Programm in den Zellkernen beider Neurone ausgelöst wird, welches s. g. Wachstumsfaktoren und Wachstumsproteine freisetzt, die sowohl eine Verkabelung dieser Neurone wachsen lassen als auch eine plastische funktionsverbessernde Veränderung an den Synapsen, den Kontaktübergängen beider Neuronen zur Folge haben.

Dieser Vorgang der Verfestigung und Intensivierung der synaptischen Kontakte zwischen zwei synchron feuernden Neuronen durch Bildung neuer und zusätzlicher synaptischer Kontaktstellen kann sogar durch neueste Methoden unter Spezialmikroskopen zeittreu beobachtet werden. Die mikroskopische Kontaktintensivierung an bestehenden synaptischen Übergängen zwischen zwei Neuronen bzw. durch Vermehrung und Bildung zusätzlicher synaptischer Übergangsstellen zwischen den beiden Neuronen erfolgt bereits nachweisbar innerhalb von 30 Minuten nach erfolgreichem neuronalen Input (= Lernvorgang) und repräsentiert sich in einer intensiveren Vernetzung und verdichteten neuronalen Netzwerkbildung. Beispielsweise werden in der Regel benachbarte Tastrezeptoren, die auf derselben Fingerkuppe gelegen sind, viel häufiger gleichzeitig aktiviert als Tastrezeptoren auf zwei unterschiedlichen Fingern. Dies führt zu Verbindungen zwischen den Repräsentationsneuronen der einen Fingerkuppe und zur Abgrenzung von Repräsentationsarealen der anderen Fingerkuppe.

Leser der Blindenschrift Braille z.B. stimulieren ihre Fingerspitzen der Lesefinger intensiv und zielgerichtet, wobei blinde Personen unterschiedliche Lesegewohnheiten entwickeln. Häufig erfolgt das Lesen durch Abtasten nur mit dem rechten (bei Rechtshändern) Zeigefinger, dies sind die s. g. Einfinger-Leser; es gibt aber auch das simultane Abtasten mit jeweils drei Fingern (Zeige-, Mittel-, Ringfinger) der rechten Hand, Mehrfinger-Lesen. Interessanter Weise ist die Abfolge der neuronalen Repräsentationskarte dieser einzelnen Finger bei den Mehrfinger-Lesern durcheinander vermischt und nicht mehr fingerweise abgegrenzt, d.h. alle drei Fingerkuppen finden sich dann in einem ineinander laufenden Repräsentationsareal, während bei den Einfinger-Lesern fingerweise die Repräsentationsareale getrennt nachzuweisen sind.

So wie intensiverer Input, vermehrter Gebrauch und erhöhte spezifische Lernaktivität zu intensiverer Vernetzung, Netzwerkausweitung und verbesserter neuronaler Funktionsintensität an den synaptischen Kontaktstellen führen, führt verminderter Gerbrauch, verminderte Stimulation, reduzierter Input im Extremfall z.B. die Amputation eines Fingers, zu einer ausbleibenden sensorischen Reizung (Stimulation) und dadurch zu einer verminderten Aktivität der entsprechenden neuronalen Repräsentationsgebiete. Wird etwa ein Finger amputiert, so ist das zugehörige neuronale Areal von jeglichem sensorischen Einstrom abgeschnitten und bleibt dann ohne jeden neuronalen Input, ist also inaktiv. Diese Inaktivierung führt zu einem Verfall bestehender vorher angelegter Netzwerke. Synaptische Kontaktstellen lösen sich auf, Verbindungskabel reduzieren sich und derart inaktivierte Areale werden in der Folge von stimulanzaktiveren Nachbararealen mit übernommen. Bei Amputation eines Mittelfingers etwa vergrößern sich die Areale der benachbarten Finger - Zeige- und Ringfinger - in den Bereich des ursprünglichen Mittelfingerareals hinein.

Diese stimulations-/inputabhängige Netzwerke-Selektion führt also zu Festigung oder Verfall bzw. Funktionsintensierung/-reduzierung von neuronalen Netzwerken und Neuronenverbindungen und hat entwicklungsbiologisch ihren Höhepunkt in der Altersphase von 12 bis 18 Jahren.

Nun gibt es entwicklungsmäßig begünstigende Zeitfenster, so genannte sensible Phasen, in denen neuronaler Input im Hinblick auf ganz bestimmte Hirnbereiche besonders schnell und intensiv wirkt. Jedes Baby ist neuronal bis zum 8. Monat für alle ca. 70 Phoneme (Sprachlautierungen) der weltweit ca. 8.000 bestehenden Sprachen in dem für Sprachwahrnehmung zuständigen Hirnbereich offen (sensibel) und besonders empfänglich (für alle Phoneme). Erfolgt für bestimmte Phoneme innerhalb dieses Zeitfensters (sensible Phase) kein Input - z.B. kein englischsprachiges "th" für deutsche Babys - so wird dieser bei englischen Babys für "th" vorgesehene Netzwerkbereich im Sprachwahrnehmungsareal durch andere deutschsprachig-typische Phoneme mitbelegt, und in der Folge erweist sich später die "th"-Phonemwahrnehmung für deutsche Grundschulkinder beim Erlernen des "th" im Englischunterricht als ein besonders aufwändiges Programm - was nicht bedeutet, dass dies künftig ausgeschlossen wäre, wie späteres erfolgreiches (aber mühevolleres) Lernen und Beherrschen von Englisch als Fremdsprache beweist.

Fest allerdings steht, dass früher neuronaler Input eine nachhaltigere, schnellere und größere Wirksamkeit beinhaltet als späterer. Diese Erfahrung macht jeder, der im Vergleich zu einem zweisprachig aufgewachsenen Kind sich z.B. erst. mit 30 Jahren an eine Fremdsprache heranmacht. (Beim zweisprachig aufgewachsenen Kind stimmen die neuronalen Netzwerke für beide Sprachen bzgl. Hirnbereich lokal fast überein, beim älteren Fremdsprachenlerner erfolgt lokal die Fremdsprachennetzwerkzuordnung interessanterweise reichlich vom Hirnbereich des Mutterspracheareals entfernt, es wird also für die Fremdsprache nicht mitgenutzt - Folge: es wird zunehmend mühsamer).

Ein letztes Beispiel: die Fähigkeit zum stereoskopischen (räumlichen Sehen) basiert auf der Fusion von gleichzeitigen Signalen beider Augen, aber allerdings für beide Augen aus räumlich verschieden Blickwinkeln, in ein ganz bestimmtes Teilareal der visuellen Rinde. Dort entwickelt sich die neuronale Verschaltung genau dann nicht normal, wenn etwa über ein Auge viel, über das andere keine oder mangelhafte neuronale Stimulation eingespeist wird, bzw. wenn die beiden Augen sehr unterschiedlich das Areal stimulieren. D. h. eine ungünstige Erfahrung in Form von Deprivation oder Vernachlässigung oder Nichtstimulation eines Auges beeinflusst die Entwicklung der diesem Auge zugeordneten synaptischen Verschaltung und Netzwerkbildung in der visuellen Rinde.

Schielen kann einen solchen Teufelskreis bedingen: wenn die Augen in der sensiblen Phase (1. - 3. Lebensjahr) in der beschriebenen Weise falsch stimulieren, dadurch dass der Sehrindenbereich durch das eine Auge permanent stimuliert wird, während der zugeordnete Sehrindenbereich das andere Auge "abgeschaltet" und somit ohne Stimulation bleibt, dann organisiert sich das Gehirn in diesem Areal so, dass Information von einem Auge gar nicht mehr oder nicht mehr genügend in synaptische Verschaltung und Netzwerkbildung übertragen wird. Das Ergebnis ist eine dysfunktionale oder sogar fehlende neuronale Netzwerkbildung im Areal des stereoskopischen Sehens mit einer in der Folge sich ergebenden Unfähigkeit zum räumlichen Sehen.

Fazit:
Lernen ist nichts anderes als neuronale Erfahrung, Input, Stimulation und es verändert neurophysiologisch (hirnorganische Veränderung durch Netzwerkbildung) und neuropsychologisch (hirnfunktionale Veränderung durch Verbesserung der synaptischen Leitfähigkeit) das Gehirn. Input-/und Stimulationsdeprivation führen zu Netzwerkverfall, zum Abbau synaptischer Kontakte und zur Reduzierung neuronaler Repräsentationsareale, die dann für benachbarte Funktionen eingenommen werden können. Die von einem Netzwerkverfall betroffenen Areale führen zu einem den Arealen zugehörigen Fähigkeitsverlust.

3. Warum Vorbilder so entscheidend sind

Nun zu der Frage, ob und in welchem Unfang Vorbilder Auswirkungen haben können / könnten und Sinn machen. Während die bisherige Lehrmeinung sich darauf beschränkte, dass nur Eigenaktivation, etwa die selbstaktiven, ständigen Fingerübungen des Geigenspielers, die ständigen und intensiven eigenen Taststimulationen zum Erlernen der Blindenschrift, das Tor zu lernkorrelierten neuronalen Netzwerkveränderungen ist, zeigen neueste Forschungen (seit 1999, Chr. Keysers) mit bildgebenden Verfahren, dass die neuronalen Verbindungen bereits bei visuellen oder akustischen Wahrnehmungen von Bewegung, die allerdings jemand anderes ausführt, aktiviert werden. Bereits durch die Beobachtung von Bewegungen werden spezifische Gehirnzellen der motorischen und sensomotorischen Rindenareale stimuliert und aktiviert.

Entdeckt wurden diese Gehirnzellen erstmalig 1991 in einem Versuchslabor im italienischen Parma. Eigentlich wollte der Neurologe Vittorio Gallese damals nur testen, wie das Gehirn eines Affen arbeitet, wenn das Tier nach einer Erdnuss greift. Mit Elektroden zapfte er die elektrischen Impulse von Hirnzellen der motorischen und sensomotorischen Rinde im Bereich der Fingerareale an und untersuchte die Reaktion. Ergebnis (was zu erwarten war): immer dann, wenn der Affe nach einer Erdnuss griff, feuerten die angezapften Neuronen der betroffenen motorischen und sensorischen Rindenbereiche.

Zu Galleses Überraschung aber feuerten ganz bestimmte Neurone dieser Areale im Affenhirn nicht nur dann, wenn der Affe auf eine dargereichte Erdnuss zugriff, sondern bereits auch als der Forscher und nicht der Affe mit der Hand nach den Erdnüssen griff. Die gleichen Nervenzellen, die ursprünglich nur dann in Erregung traten, wenn der Affe die typische Greifbewegung zum Erfassen der Nuss selbst ausführte, feuerten sogar, als der Affe nur die Greifbewegung des Forschers sah, ja sogar als er nur das spezifische Knirschen einer Nuss hörte, die der Versuchsleiter unter einem Tuch knackte.

Die Aktionsstärke des Feuerns der motorischen Neuronen war auch in diesen Fällen ähnlich hoch wie beim Selber-Zugreifen. Die gleichen motorischen Neuronen feuerten ferner, als der Versuchsleiter den Teller mit den Nüssen hinter einem Brett, für den Affen unsichtbar versteckte, aber dann seine Hand zwar für den Affen sichtbar, auf die versteckten Nüsse zu bewegte. Die Neuronen feuerten allerdings nicht, als der Versuchsleiter die Schale mit den Nüssen für den Affen sichtbar seitlich neben dem Brett abstellte und der Versuchsleiter sich nunmehr in gleicher Weise hinter das Brett (wo die Nüsse erkennbar nicht mehr waren), also nicht in Richtung Nüsse bewegte.

Spiegelneuronen nannte Gallese diese Nervenzellen mit der verblüffenden Doppelfunktion, sowohl bei Eigenaktivität als auch bei Wahrnehmung von gleichen externen Vorgängen zu feuern. Auch beim Menschen wird aufgrund der neuesten Forschungsergebnisse der funktionalen Hirn-Bildgebung die Existenz von Spiegelneuronen bestätigt. Auch Spiegelneurone steuern also Wahrnehmung und Ausführung von Bewegung und umgekehrt, d.h. nicht erst Ausführung, bereits Wahrnehmung und Beobachtung stimulieren Spiegelneuronen. Sie verknüpfen ganz offensichtlich externe Beobachtungen, oder Geräusche, Wahrnehmungen mit der eigentlichen Selbstdurchführung von Aktionen. Sie spielen demnach eine große Rolle beim Verstehen und damit auch beim Erlernen etwa von Bewegungsabläufen. Nach den o.g. Experimenten stand fest: die Tiere konnten sogar die "Absichten" des Versuchsleiters "erahnen".

So scheinen die Spiegelneuronen die Grundlage dafür zu sein, dass wir Absichten anderer zu erkennen in der Lage sind. Warum etwa ist Lachen ansteckend? Und warum neigt der Mensch dazu, seine Beine ebenso übereinander zu schlagen, wie sein Gegenüber? Über Spiegelneuronen befinden wir uns ständig in synchronisierter Kommunikation mit unserem Gegenüber. Spiegelneurone werden schon frühzeitig aktiv: Kinder imitieren oft Gestik und Mimik Ihres Gegenübers. Blinzeln, Grimassen schneiden, Zunge rausstrecken, das Gesicht von Vater und Mutter ist wie ein Spiegel für die Verhaltensweisen des Kindes. Dieses System, das die Forscher Resonanzverhalten nennen und das auf die Aktivierung von Nervenzellen, jener Spiegelneuronen, beruht, ist bei jedem Menschen verankert. Kratzt sich der Chef während einer Besprechung am Kopf oder verschränkt er die Arme, führen einige Angestellte in der Besprechung die gleiche Bewegung wenig später ebenfalls durch. Dies geschieht natürlich unbewusst und wird von jedem unterdrückt, sobald er es bemerkt.

Auch beim Erlernen von Fertigkeiten sind die Spiegelneurone somit von großer Bedeutung. So steigen manche Kinder aufs Rad und fahren los, ohne es jemals geübt zu haben. Sie haben ihren Altersgenossen ganz einfach nur zugesehen und dabei aufmerksam die Bewegungsmuster wahrgenommen, als neuronalen Input eingespeist und ausschließlich mental - nicht durch Handlungs-, sondern durch Wahrnehmungsinput gelernt, wie man Rad fährt.

Diese Funktion bleibt auch im Erwachsenenalter erhalten: Golfspieler etwa stellen sich ihren nächsten Schlag intensiv vor. Auch das hilft, motorische Fähigkeiten zu erlangen und zu verbessern. Jean-Claude Killy, 1968 dreifacher französischer Goldmedaillengewinner im Alpinen Skilauf der olympischen Winterspiele von Grenoble, war vor einem entschiedenen Rennen lange verletzt und konnte vor dem Abfahrtslauf nicht trainieren. Er "fuhr" aber während dieser Trainingspause die Abfahrtstrecke vor seinem geistigen Auge so oft und so konzentriert ab, und er machte sich dabei immer wieder seine bisherigen Erfolge und sein bisheriges Können und seine früheren Fähigkeiten bewusst, und er war vor dem entscheidenden Rennen sich seiner ganz sicher, dass er die Abfahrtsstrecke fehlerfrei beherrschen wird. Er siegte in dem Rennen, trotz des körperlichen Trainingsrückstandes. Nicht nur externale Wahrnehmung ist in der Lage, über die korrelierenden Spiegelneuronen die zugehörigen Neuronetzwerke zu stimulieren, bereits internale Bilder und internale Wahrnehmungszustände sind zu gleichen neuronalen Stimulationsvorgängen in der Lage.

Die Aktivitätsmuster der Spiegelneuronen sind damit völlig gleichwertig und insbesondere gleichwirksam dem Inputmuster und der neuronalen Stimulation wie selbstorganisierte Lern- und Stimulationsvorgänge. Sie tragen folglich gleichwirksam wie aktives Lernen zur Netzwerkbildung und zur Verbesserung der synaptischen Leitfähigkeit betroffener Areale bei. Die externe, ausschließlich auf Beobachtungen und Wahrnehmungen gestützte Neuronstimulation, aber auch die rein mentale interne hat somit genauso wie aktives Lernen einen lebenslangen Nutzen. Sie hilft, das Ziel einer Handlung zu erkennen, noch bevor diese vollständig ausgeführt ist und sie hilft, Handlungsmuster neuronal zu festigen.

Das Aktivitätsmuster der Spiegelneuronen verrät, ob ein Gegenüber die Hand zum Gruß ausstrecken will oder zum Faustschlag ausholt. Wer spiegelneuronal die Absicht hinter einer Handlung oder dem Zweck eines Gegenstandes nicht erkennen kann, ist so gut wie "blind". So gibt es Hirnverletzte, die zwar noch in der Lage sind, einen Hammer als einen Hammer zu benennen, aber nicht mehr dessen Funktion zu erkennen, zu beschreiben und anwenden zu können. Im Alltag sind solche Patienten völlig hilflos.

Auf die Fragen: Wenn wir durch unser Gegenüber ständig stimuliert werden, warum sind wir dann nicht alle motorische Marionetten bzw. Verhaltensmarionetten des anderen? Warum imitieren wir nicht hemmungslos und ununterbrochen, was wir sehen? antwortet Vittorio Gallese: Wir imitieren über Aktivierung der Spiegelneurone, aber ein "Riegel im Hirn" verhindert im Normalfall im letzten Moment, dass wir die Imitation tatsächlich als Bewegung/Handlung/Verhalten in Ausführung übertragen. Wir sehen eine Bewegung unseres Gegenübers, die Spiegelzellen werden aktiviert, aber eine Hemmung sorgt dafür, dass sich die Zellen unserer Muskeln nicht in Bewegung setzen, zumindest meistens.

Es gibt allerdings Hirnpartien, denen exakt dieser neuronale Hemmmechanismus fehlt, d. h. von der Wahrnehmung kommt es zur Stimulation der zugehörigen Spiegelneurone, durch die neuronale Aktivierung der Spiegelneurone kommt es ungehemmt zur Handlungs-/Verhaltensimitation. Erst die Entdeckung des Funktionskreislaufs der Spiegelneurone war in der Lage, das neurobiologische Erklärungsmodell für diese Verhaltenspathologie zu liefern.

Fazit:
Nicht nur Eigenaktivität führt zu neuronaler Inputleistung und Stimulation bestimmter neuronaler Areale und kennzeichnet damit die Neurobiologie des Lernens. Bereits externale Wahrnehmung und Beobachtung von Fremdvorgängen, ja sogar rein mental internale Vorstellung von Vorgängen aktiviert in unserem Gehirn die dem Vorgang zugeordneten kortikalen Funktionsmuster und trägt in der Folge zu Netzwerkbildung, Netzwerkverstärkung und verbesserter synaptischer Leitfähigkeit bei. Wie wir aus den Prinzipien des aktiven Lernens wissen, bewirken somit folglich auch Vor-Bilder =Wahrnehmung und Beobachtung an anderen die Unterstützung und damit die funktionale Verbesserung von neuronalen Netzwerken oder, so sie denn fehlen, das Gegenteil, nämlich Netzwerkverfall. Vor-Bilder sind ebenso hirnwirksam wie autonomes Lernen.

Wie viel Vorbild braucht das Kind?

Das Kind soll viel lesen	Die Eltern lesen außer Zeitschriften so gut wie gar nichts, anstelle von Büchern stehen Videos in den Regalen.
Das Kind soll nicht viel fernsehen	Wohnzimmer, Küche, Kinderzimmer aber sind mit Fernsehern ausgestattet, und der Fernseher wird sofort eingeschaltet, wenn Vater oder Mutter nach Hause kommen und läuft den ganzen Tag ununterbrochen!
Das Kind soll nicht viel Süßes essen	Die Küchenschublade enthält aber ein umfangreiches Sortiment an Süßwaren.
Das Kind soll sich viel bewegen	Die Eltern fahren auch kleinste Strecken mit dem Auto.
Das Kind soll möglichst nie rauchen	Die Eltern rauchen täglich und alle in ihrer Umgebung sind passive Mitraucher.
Alkohol ist schädlich	im Keller aber ist Alkohol im reichlichen Maß vorrätig.
Der Schüler soll im Unterricht motiviert mitarbeiten	Der Lehrer aber steht lustlos und ohne Engagement vor der Klasse.
Schüler sollen sauber und leserlich schreiben	Die Schulflure sind beschmiert, Wände und Fassaden mit Graffiti übersät.
Schüler sollen pünktlich sein	Lehrer kommen verspätet zum Unterricht oder beenden ihre Unterrichtsstunde vorzeitig.
Schüler sollen gewaltfreien Umgang pflegen	Lehrer reagieren auf schülerseitiges Fehlverhalten im Unterricht mit Schreierei und Gebrüll.
Schüler sollen einen kooperativen Umgangston auch in schwierigen Situationen pflegen	Lehrer reagieren auf provokantes Schülerverhalten mit Aggressivität.
Schüler sollen selbständig und allein ihre Schulaufgaben machen	Eltern funken bereits bei kleinsten Schwierigkeiten dazwischen.
Schüler sollen Selbstbewusstsein entwickeln	Lehrer identifizieren sich nicht voll und ganz mit ihrem Beruf.
Schüler sollen ihre Schulmaterialien sauber und ordentlich führen	In der Schule sind die Türen ramponiert, Türklinken abgebrochen, Tische beschädigt, Fenster defekt.
Kinder sollen sich an aufgestellte Regeln halten	Eltern greifen bei Regelverstößen nicht ein, sind inkonsequent.
Schüler sollen Zutrauen in ihre Leistungsfähigkeit erwerben	Lehrer unterstellen "Nicht-Können", "der schafft das nie".
Schüler sollen bei Lernproblemen einander helfen	Lehrer reagieren unverständlich ungeduldig, sauer und abweisend, wenn einer etwas nicht versteht.
Schüler sollen engagiert und mit Freude zur Schule gehen	Viele Lehrer empfinden ihren Beruf als Last und Qual, nur 40% erreichen die gesetzliche Pensionsgrenze auf dem Dienstweg.

Das bezeichnete einer der renommiertesten deutschen Nachkriegspädagogen, Hartmut von Hentig, Gründer und jahrelang Leiter der Bielefelder Laborschule als den heimlichen Lehrplan in den Schulen, als er meinte: Kinder lernen in Schule mehr als nur Binomische Formeln, die Zeitenbildung in der indirekten Rede, Geschichtszahlen oder über Kontinentalverschiebung, sondern anhand all dessen, was sie beobachten, wahrnehmen und erfahren, aus dem Tun und Unterlassen, der Haltung und dem Verhalten von Lehrerinnen und Lehrern. Die Erkenntnisse der Hirnforschung aus dem Bereich der Spiegelneuronen sind die wissenschaftliche Bestätigung von Hentigs pädagogischer Hypothese.

Auf das Vorbild kommt es an und zwar nicht mehr und nicht weniger als auf das aktive Lernen. Wenn wir wollen, dass aus Kindern kritische und selbstkritische, selbständige und reife Erwachsene werden, aus Schülern leistungsfähige und engagierte Jugendliche, die sich auch durch Widrigkeiten nicht unterkriegen lassen, dann liegt es nicht nur daran, was wir ihnen in Schule und Elternhaus an Wissen und Können vermitteln, sondern in exakt gleichgewichtiger Weise auch an uns selbst, an unserer Haltung und unserem Verhalten, an unserem Tun oder Unterlassen, an unseren Vor-Bildern, die wir ihnen tagtäglich liefern. Erst wenn uns, den erwachsenen Bezugspersonen von Kindern und Jugendlichen, in aller Konsequenz klar ist, dass Vorbilder genauso wirksam sind, wie Selbsterleben und Selbsterlernen, dann ist damit erst der Nährboden für eine fruchtbare Erziehung und Schulpädagogik gelegt. Dass es nicht nur die Kinder selbst sind, die mit Ihren Fähigkeiten und Möglichkeiten, die Weichen für ihre Zukunft stellen, sondern in nachhaltiger Weise auch wir, die erwachsenen Bezugspersonen mit unseren Haltungen und Verhaltensweisen in Gegenwart und gegenüber den Kindern entscheidend dazu beitragen.

Wann immer und wie immer wir, die Erwachsenen, uns in Gegenwart von Kindern verhalten, aktivieren wir in ihren Hirnen bereichsspezifische Spiegelneuronen, d.h. sie lernen daraus - ja sie können gar nicht anders. Schaffen wir unseren Kindern ein Umfeld in Schule und Elternhaus durch unsere Haltung, unser Verhalten, Tun und Unterlassen, das ihnen den Input und die neuronale Stimulation gibt, so dass Kinderhirne das lernen können, was wir vorgeben, das sie lernen sollen!

Literatur

B. Kast, Revolution im Kopf, Berliner Taschenbuchverlag, Februar 2003, ISBN: 3442761506

Chr. Keysers, Spiegel im Kopf, Vortrag Symposium Turm der Sinne 2003, Nürnberg 11.10.2003

H. Scheich, Motor für Lernprozesse, in: Erziehung und Wissenschaft 6/2002

M. Krebler, Lernen und Gedächtnis, Vortrag Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen 15.07.2004

Gedächtnis, Spektrum der Wissenschaft-Spezial, Heidelberg, Sperrel 1/2002

E. R. Kandel, et al. Neurowissenschaften, Spektrum Heidelberg, 1996

G. Hüther et al, Die neurobiologische Verankerung psychosoz. Erfahrungen, Zeitschrift für Psychosom. Medizin 1999, 45:2-17

H. Hauser, Lexikon der Neurowissenschaft, Spektrum, Heidelberg 2000

M. Spitzer, Geist im Netz, Heidelberg Spektrum 1996, Lernen, Heidelberg Spektrum 2002

H. Förstl, Frontalhirn, Springer, Berlin, 2002

J. Ratay, Das menschliche Gehirn, Walter Düsseldorf, 2003

G. Roth, Aus der Sicht des Gehirns, Führkamp, Frankfurt, 2003

E. Goldberg, Die Regie im Gehirn, VAK, Kirchzarten, 2002

S. Pinker, Wie das Denken im Kopf entsteht, Kindler, München, 1998

L. Eliot, Was geht da drinnen vor? Die Gehirnentwicklung in den ersten 5 Lebensjahren, Berlin Verlag, 2002

R. Plomin, J. DeFries, Gene, Umwelt und Verhalten. Bern: Verlag Hans Huber, 1999.

D. Rowe, Genetik und Sozialisation. Weinheim: Psychologie-Verlags-Union, 1997.

M. Schmidt, Die Funktionen des Frontalhirns unter Verlauf psychischer Störungen. Frankfurt: Europäischer Verlag der Wissenschaften, 2000

H. Biegert, Individuelle Förderung und persönliche Betreuung. In: Hyperaktive Kinder, 1996.

Gehirn und Geist, Heft-Nr. 2, 2002, Spektrum der Wissenschaft

http://zeus.zeit.de/text/2004/18/M-Hirnforschung

Autor

- 1978 Gründung der HEBO-Privatschule, staatlich anerkannte höhere Ergänzungsschule gemäß § 45 SchOG u. § 22 SchpfG, NRW
- seither leitender Schuldirektor und Schulträger der HEBO-Privatschule
- seit 1985 Konzeptualisierung als Schule besonderer pädagogischer Prägung für Teilleistungsstörungen/ADHS/HKS/Legastenie/ Dyskalkulie/Eingliederungshilfemaßnahmen nach § 35a SGB VIII (Kinder- und Jugendhilfegesetz)
- zusätzlich seit 1989 Dozent und Referent zum Themenspektrum „ADHS und Schule/Jugendhilfe“, diverse Seminare an freien Bildungseinrichtungen, Universitäten, Akademien auf nationalen/internationalen Kongressen und Symposien
- seit 1993 Dozent und Referent in der staatlichen Lehrerfort- und -weiterbildung zum Themenspektrum „ADHS und Schule“ für staatliche Schulämter, Bezirksregierungen, Schulpsychologische Dienste und Lehrerverbände tätig
- Verfasser zahlreicher Veröffentlichungen

Adresse

HEBO-Privatschule
Am Büchel 100
53173 Bonn-Bad Godesberg

Tel.: 0228 74 89 90
Fax: 0228 74 89 23
E-Mail: info@hebo-schule.de