Neurobiologie des Lernens

Lernen erweist sich, wie die gegenwärtige Neurobiologie belegt, als komplexer Prozess, der im menschlichen Gehirn vielschichtig stattfindet. Beim Lernen werden Neuronenverbände plastisch miteinander vernetzt, so dass sich komplexe Netzwerke und Systeme bilden. Lernerfolg kann mit der Generierung oder Modulation synaptischer Verbindungen in Verbindung gebracht werden. Je mehr syntaktische Verknüpfungen entstehen und durch Wiederholung des Lernstoffs sich festigen, desto besser kann das Erlernte in bereits vorhandenes Vorwissen integriert werden. In diesem Artikel erkläre ich dir ein paar grundlegende Prinzipien der Neurobiologie des Lernens.
Neurobiologie des Lernens
In der Neurobiologie des Lernens spielt die Theorie der mentalen Repräsentation eine wichtige Rolle, weil sie bewusst machen kann, dass sich Lernen auf unterschiedlichen kognitiven Systemebenen auswirkt und umso effektiver ist, je mehr Ebenen im Lernprozess aktiviert werden.
Dahinter kommt die Vorstellung, dass Lernen ein Konstruktionsprozess im Gehirn sei, zum Tragen. Sie ist der Tatsache geschuldet, dass jedes Gehirn individuell einzigartig vernetzt ist, obgleich natürlich größere Strukturen in den Gehirnen aller Menschen an ungefähr denselben Orten anzutreffen sind. Das sind Erkenntnisse, die die Neurobiologie des Lernens in den letzten Jahren erlangen konnte.

Sprache im Gehirn
In der Neurobiologie des Lernens kann Sprache als Ausdruck eines individuellen Konstruktionsprozesses aufgefasst werden. Die Sprachfähigkeit des Menschen hat sich zwar evolutionär bzw. phylogenetisch so entwickelt, dass sie genetisch angelegt ist. Aber die besondere, ja individuelle Verknüpfung der für Sprache zuständigen Strukturen mit vielen weiteren Bereichen des Gehirns während der Ontogenese ist so einzigartig wie die Persönlichkeit eines Menschen. Das wiederum beruht auf der höchst plastischen Art und Weise, wie die circa 100 Milliarden bis 1 Billionen Neurone eines menschlichen Gehirns sich untereinander vielfach verknüpfen können.
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Die beiden wichtigsten, wenngleich nicht einzigen, Sprachzentren im menschlichen Gehirn sind das

  • Wernicke-Zentrum (Sprachverständnis)
  • Broca-Areal (Sprachproduktion)

Sie übernehmen je spezifische Aufgaben im Konstruktionsprozess der Sprache: Der linkshemisphärische Teil des Wernicke-Zentrums ist primär für die bewusste logische Sprachverarbeitung und auditorische Verarbeitung derjenigen Informationen, die vom primären auditorischen Cortex eingehen, zuständig. Der rechtshemisphärisch gelegene Teil verarbeitet solche Informationen, die mit der Klangfarbe des Gesagten zusammenhängen. Der enge Zusammenhang mit gesprochener Sprache wird auch durch die Efferenzen, also die vom Wernicke-Zentrum ausgehenden Nervenverbindungen, deutlich: über den Fasciculus arcuatus ist es mit dem Broca-Areal verbunden, das seinerseits, wie neuere Forschungen belegen, wiederum Efferenzen zum Wernicke-Zentrum projiziert.

Das Broca-Areal übernimmt sehr wahrscheinlich solche Funktionen, die mit der Bildung und Verarbeitung von Grammatik zu tun haben. Wörter können ja unterschiedliche Bedeutungen haben, je nachdem, in welchem grammatischen Kontext sie stehen. Das Broca-Areal ist dafür zuständig, solche Unterschiede bewusst zu machen (vgl. Roth 2006, 50).
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Limbisches System
Vor dem Hintergrund, dass das menschliche Gehirn Bedeutung erst konstruiert, kommen zwei Konstituenten der Bedeutung besonderes Gewicht zu. Es sind

Vorwissen ist dabei nie gänzlich neutral, sondern etwa vom Kontext, in welchem es erworben wurde, eingefärbt. G. Roth ist einer der Neurobiologen, welcher dem Limbischen System schon in den 1990er Jahren große Bedeutung in gehirninternen Konstruktionsprozessen zugesprochen hat.
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Zu den Aufgaben des Limbischen Systems gehört etwa, äußerliche Wahrnehmungen emotional zu beurteilen. Es ist eine phylogenetisch ältere Struktur, die sich grob gesagt zwischen dem Großhirn und dem Mittelhirn befindet. Zu den Strukturen des Limbischen Systems werden gezählt:

  1. Limbischer Teil der Großhirnrinde (präfrontaler, orbitofrontaler, singulärer Cortex): zuständig für bewusste Emotionen und Motive, bewusste kognitive Leistungen, Handlungs- und Impulskontrolle
  2. Hippocampus-Formation: Organisator des deklarativen Gedächtnisses (episodisches Gedächtnis, semantisches Gedächtnis, Vertrautheitsgedächtnis)
  3. Amygdala: Emotionale Konditionierung, ins Besondere negative Gefühle (Furcht, Stress)
  4. Mesolimbisches System: Belohnungssystem für in Aussicht gestellte und realisierte Belohnungen
  5. Neuromodularische Systeme, welche die Neurotransmitter Noradrenalin, Dopamin, Serotonin und Acetylcholin über das Gehirn verteilen

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Das Limbische System kann als das zentrale Bewertungssystem des Gehirns bezeichnet werden. In ihm entscheiden sich so grundlegende, für das Lernen wichtige, Prozesse wie die Bildung von Lernmotivation.
Die Frage, die Menschen sich zumindest unbewusst immer stellen, lautet:

Lohnt sich für mich das Lernen?

Zur Beantwortung dieser Frage gleicht das Limbische System aktuelle Wahrnehmungen mit gespeichertem Vorwissen und erlebten Bedeutungskontexten ab. Ganz allgemein, bildet sich die Antwort in der Dimension Lust/Unlust aus. Ein sehr hilfreicher „Hack des Lernens“ ist dabei, sich das Lernen so zu konditionieren, dass es mit dem Gefühl der Lust einhergeht. Das emotionale Erfahrungsgedächtnis gleicht nämlich ständig ab, ob eine Handlung mit Lustempfindungen verbunden ist. Trifft dies zu, dann fühlen wir uns motiviert, diese Handlung auszuführen. Wie das genau mit der Konditionierung funktioniert, habe ich dir im Artikel Lernen lernen erklärt. Hinzuzufügen ist, dass es bewusst möglich ist, dem emotionalen Erfahrungsgedächtnis Details hinzuzufügen. Das wiederum geschieht über das deklarative Gedächtnis, für das der Hippocampus zuständig ist.
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Sobald das Lernen emotional positiv konnotiert ist, haben Netzwerkmodulationen stattgefunden. Anders gesagt: dein Gehirn hat sich neu verknüpft. Dabei ist die Qualität der Modulation bedingt durch

  • die Geschwindigkeit
  • das Ausmaß

des Abrufs und der Kombination von Gedächtnisinhalten (Roth 2006, 52f.). Wer zu lernen gelernt hat, dem gelingen derartige Verknüpfungen in hochgradig effektiver Art und Weise – und das wiederum sind die Lorbeeren des Lernerfolges, nämlich quasi ein Architekt seiner Bildung geworden zu sein.

Faktoren des Lernerfolges
Auf dem Weg dahin, der Architekt deines Lernerfolges zu werden, kommt es auf die nachfolgenden Lernfaktoren ganz besonders an. Lernfaktoren (nach Roth 2006, 53) sind

  1. Motiviertheit und Glaubhaftigkeit des Lehrenden
  2. Individuelle kognitive und emotionale Voraussetzungen des Lernenden
  3. Allgemeine Motiviertheit und Lernbereitschaft des Lernenden
  4. Spezielle Motiviertheit des Lernenden für bestimmte Stoffe
  5. Vorwissen des Lernenden und des Lehrenden
  6. Emotionale Zustände
  7. Spezifischer Lehr-Lern-Kontext

Bereits ein bis drei Sekunden nach Gesprächsbeginn hat sich unser Gehirn einen unbewussten Eindruck vom Gesprächspartner gemacht. Dabei spielen besonders

  • Gesichtsausdruck (rechter temporal-parietaler Cortex)
  • Prosodie
  • Körperhaltung

eine wichtige Rolle.
Auch die Amygdala ist am ersten Eindruck beteiligt, indem sie etwa unbewusst den Geruch des Gegenübers interpretiert. Auch weitere Bereiche des Gehirns verarbeiten die neu eingehenden Informationen und führen zu einem Grundgefühl der Sympathie oder Antipathie. Wie jeder Mensch es von eigenen Erfahrungen her kennt, stimmt die Chemie entweder oder man befindet sich einfach nicht auf derselben Wellenlänge. Das ist besonders wichtig auch im Kontext des Unterrichts. Zwar können wir uns oft die Lehrer in der Schule nicht aussuchen, aber wenn du beispielsweise vorhast, Nachhilfeunterricht zu nehmen, dann achte am besten auf den ersten Eindruck beim Kennenlernen. Meist ist er recht verlässlich, so dass er einen Indikator für eine gute (oder eben keine gute) zukünftige Zusammenarbeit abgibt.

Der zweite Lernfaktor bildet sich aus den individuellen Begabungen des Lernenden. Sowohl das Gedächtnis als auch die Lernfähigkeit sind dabei hochgradig modular. Mit anderen Worten: du kannst dein Gehirn trainieren, indem du lernst, etwa Vokabeln mit der zu dir passenden Methode.
Je nachdem, welcher Lernstil deinem individuellen am ehesten entspricht, kann zum Beispiel die Lernmethode der Mindmap für dich interessant sein. Grundsätzlich solltest du versuchen, das Repertoire deiner Lernmethoden im Verlauf der Schulzeit zu erweitern. Es kommt darauf an, den Lernstoff möglichst vielgestaltig mental zu repräsentieren. Das bedeutet neurobiologisch, unterschiedliche Areale durch ein gemeinsames Thema zu verknüpfen bzw. miteinander zu assoziieren. Das kann beispielsweise

  • sprachlich (symbolische Ebene)
  • anschaulich (ikonische Ebene)
  • handelnd-motorisch (enaktive Ebene)
  • durch Frage und Antwort

geschehen. Je mehr Ebenen und Möglichkeiten du nutzt, desto nachhaltiger lernst du das zu Lernende und erlernst nebenbei das Lernen zu lernen.
Es sind, zusammenfassend, sowohl genetische als auch frühkindliche Erfahrungen an der individuellen Begabungsausprägung beteiligt.
Besonders die Neurotransmitter Dopamin, Serotonin und Acetylcholin scheinen, neben einigen Neuropeptiden, entscheidend daran Anteil zu haben, wie effektiv gelernt wird. Da aber das Lernen und das Gedächtnis hochgradig modular sind und also trainiert werden können, sind genetische Disposition und frühkindliche Prägungen nicht die einzigen am Lernerfolg beteiligten Komponenten.

Als dritten Lernfaktor habe ich die allgemeine Motivation des Lernenden rezipiert. Motivation und Lernen Mit dem Thema Motivation habe ich mich in anderen Artikeln bereits befasst, weshalb ich das Thema hier nicht allzu ausführlich behandeln werde. Es sei aber hinzugefügt, dass leichter Stress (Noradrenalin), der als positiv erlebt wird (so genannter Eustress), dem Lernen zuträglich ist. Er garantiert eine wache Aufmerksamkeit und erleichtert das Fokussieren auf die wichtigsten Inhalte des Lernstoffs.
Eine ziemlich interessante Funktion übernimmt bei der Motivation der zinguläre Cortex. Seine Aufgabe ist es, per Monitoring zu kontrollieren, ob eine Belohnung, etwa Lob, berechtigt war. Das weist darauf hin, dass auch in deinem Gehirn eine Struktur aktiv ist, welche dafür zuständig ist, dich realistisch einzuschätzen. Überschwängliches Lob für eine 5 in der Lateinklausur wirst wohl auch du als schal erleben, wohingegen es dir bei einer Verbesserung um zwei Noten angemessen erscheinen würde.

Faktor vier besteht in der Erkenntnis, dass der Grad der Aktivierung deines Gehirns mit

  • deinen Interessen
  • deiner Motivation

zusammenhängt. Dabei bestimmen die Grade der Aktivierung einzelner Systeme den Gesamtgrad. Es sind das

  1. noradrenerge System: allgemeine Aufmerksamkeit
  2. dopaminerge System: Neugierde, Belohnungserwartung, Belohnung
  3. cholinerge System: gezielte Aufmerksamkeit, Konzentration

Sie aktivieren allesamt höher liegende Strukturen des Neocortex und auch den Hippocampus, wodurch es zur Gedächtniskonsolidierung des Lernstoffes kommt. Dabei lässt sich eine Korrelation zwischen der Stärke der emotionalen Motivation und der tatsächlichen Gedächtnisleistung nachweisen. Das ist der Grund dafür, warum nicht nur ich darauf hinweise und vor allen meinen Nachhilfeschülern dabei helfe, ihre persönliche Motivation für das Lernen zu entwickeln und zu entfalten.
In diesem Zusammenhang sei auf das sture Auswendiglernen hingewiesen, das nicht selten beim Vokabellernen oder in der Prüfungsvorbereitung anzutreffen ist. Vielleicht hast auch du es schon einmal probiert. Hand aufs Herz: Wie erfolgreich ist es gewesen? Wie viel davon kannst du heute erinnern? Neurobiologie des LernensWahrscheinlich nicht allzu viel. Das hängt damit zusammen, dass mit dieser Art des Lernens nicht das bewusst zugängliche, so genannte deklarative Gedächtnis, sondern das implizite Gedächtnissystem aktiviert wird. Auswendiglernen ist nämlich semantisch umbedeutsam, weshalb das Gehirn es nicht für nötig hält, das so Aufgenommene langfristig zu behalten. Es wird im wahrsten Wortsinn aussortiert oder ist nicht langfristig bewusst abrufbar.
In jedem Fall kommt semantisch unbedeutsames Aufnehmen von Informationen nicht ins Langzeitgedächtnis. Das ist auch der Grund, warum keine Transferleistungen möglich werden. Auf der anderen Seite kannst du dir sicher sein, etwas wirklich nachhaltig gelernt zu haben, sobald du fähig bist, das Erlernte in anderen Situationen anzuwenden. Das ist im besten Sinn die Bedeutung einer Transferleistung, für die es in der Schule (und im Leben) besonders viele Punkte gibt. Sie ist nämlich der Beweis dafür, dass du etwas wirklich verstanden und eben nicht stumpf auswendig gelernt hast.

Als fünfter und hier letzter Lernfaktor sei der Kontext des Lernens genannt. Kontextabhängiges Lernen hängt, wie wir weiter oben bereits gelernt haben, mit dem Limbischen System und der emotionalen Einfärbung der Lerninhalte zusammen.
Neurobiologie des Lernens
Die drei wichtigsten Lernkontexte sind:

  • Lehrperson: Wer vermittelt den Inhalt?
  • Zeitkontext: Wann wird der Inhalt vermittelt (Lebensalter, Biorhythmus)?
  • Ortskontext: Wo wird der Inhalt vermittelt (Bewertung der Lernumgebung)?

Du hast wahrscheinlich zumindest bereits erahnt, dass die genannten Lernfaktoren entscheidend für deinen Lernerfolg sind. Und ja: Sie sind es in der Tat. In der Kenntnis und ihrem Verständnis liegt das Potential, dein Lernen von nun an bedeutungsvoller zu gestalten, um so erfolgreicher die Aufgaben deiner Schulzeit (und diejenigen des Lebens allgemein) zu bewerkstelligen. Manche der Faktoren sind einfacher zu beeinflussen als andere.
Worauf es aber immer und grundlegend ankommt, ist der Grad deiner Motivation: Je besser und intrinsischer du dich motivieren kannst, etwas zu lernen, desto aktiver arbeitet dein Gehirn (Limbisches System, Neocortex) und desto bedeutsamer wird der Lernstoff bewertet, was sich wiederum in der Konsolidierung des Lernstoffs ins Langzeitgedächtnis auswirkt.

Zusammenfassung: Neurobiologie des Lernens

Die Neurobiologie des Lernens hat Folgendes belegen können: Das Gehirn ist ein hoch komplexes System, in dem es diverse Untersysteme gibt, die beim Lernen miteinander durch synaptische Verknüpfungen interagieren. Lernen bedeutet für das Gehirn, neue Verknüpfungen zu bilden; Wiederholung bedeutet, sie zu festigen und effektiver zu nutzen.
Bei allem, was mit Handeln zu tun hat, spielt das Bewertungssystem des Gehirns eine entscheidende Rolle. Die Strukturen des Limbischen Systems färben Wahrnehmungen oder auch Lernaktivitäten emotional ein, woraus entweder ein allgemeines Gefühl der Lust oder Unlust entsteht. Ein geschickter Lerner wird also versuchen, das Lernen positiv zu konnotieren, so dass Lernen einfach Spaß macht. Das dauert zwar einige Zeit, zahlt sich aber letztlich durch die Herausbildung einer allgemeinen Lernfähigkeit aus. Das ist etwas, was du auch schon als Schüler von der Neurobiologie des Lernens mitnehmen kannst.

Wer das Lernen gelernt hat, bringt eine wichtige Fähigkeit für das Erlernen von Berufen oder dem Studium auch komplexer Fächer mit. Nicht ohne Grund hat die Europäische Union dem lebenslangen Lernen eine besonders hohe Bedeutung ausgesprochen. Lebenslanges Lernen ist für die Bewältigung der Herausforderungen in einer globalisierten Welt unerlässlich. Sie anzunehmen und Probleme flexibel lösen zu können: dazu soll Lernen in der Schule zumindest propädeutisch befähigen.

VGL. Roth, G. (2006): Warum sind Lehren und Lernen so schwierig?, in: Hermann, U. (Hrsg.): Neurodidaktik. Weinheim und Basel. 49-59.

Jan-Benedikt Kersting

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Freiberuflicher Bildungscoach bei Creactivity-Solutions
Freiberufliche Tätigkeiten erfordern ein Höchstmaß an Flexibilität und Kreativität. Kombiniert mit fachlicher Kompetenz und Organisationsfähigkeit kann ich auch ihr Projekt ins Internet bringen. Oder sind Sie an Sprachkursen in Englisch und Deutsch interessiert? Dann kontaktieren Sie mich bitte über die Emailadresse: kontakt@bildungsadler.de
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