Kipper-ErWi

Pause

2011-09-14T11:18:00.000+02:00

Guten Morgen meine sehr geehrten Damen und Herren,

Ich bin tatsächlich überrascht, dass ich mit meinem Nischenblog, trotz seltener kreativer Ergüsse meinerseits, immer noch täglich zwischen 30- und 60 Leser anlocke (natürlich auch erfreut). Seit meinem Umzug nach Hamburg fehlt mir allerdings die Motivation und die Zeit, welche von anderen Dingen des Lebens in Anspruch genommen wird, um neue Beiträge zu schreiben. Zudem befinde ich mich in einer Art theoretisch-pädagogischer Sinnkrise, was mir die private Beschäftigung mit der Pädagogik erschwert. Mein Thema bleibt das spannende Verhältnis von Hirnforschung und Pädagogik, was ich weiterhin sporadisch Verfolge. In diesem Sinne möchte ich Ihnen auch die fantastisch gelungene Seite DasGehirn.Info wärmstens ans Herz legen.

Ich selbst brauche eine Pause. Der Blog bleibt auf weiteres erhalten - u. es werden in Zukunft sicherlich wieder Beiträge veröffentlicht.

Bis dahin verbleibe ich mit freundlichen Grüßen,

André

Ein kleiner WP7 - Test

2011-07-19T07:26:00.000+02:00

Moin,

Ich teste gerade das Bloggen über mein WP7-Telefönchen...

Posted from UpdateMyFeed for Windows Phone

Volker Pispers über Lehrer

2010-10-04T10:50:00.000+02:00

Guten Morgen meine sehr geehrten Damen und Herren,

das Programm von Pispers ist bereits ein wenig angegraut, aber immer noch wahr und einfach nur lustig

Viel Spaß damit

Ich schreibe wie...

2010-10-03T22:44:00.000+02:00

Peter Handke

Zeit;Hamburg;Erfahrungen;Anfänge und zwei gute Bücher

2010-09-24T16:37:00.004+02:00

Schönen guten Tag meine sehr geehrten Damen und Herren,

und wieder einmal sind stolze acht Monate seit meinem letzten Artikel ins Land geschritten. So langsam finde ich es selbst peinlich, dass ich jeden meiner Beiträge damit beginne mich für die langen Pausen zwischen ihnen zu rechtfertigen. Ich höre ab sofort damit auf! Versprochen! Was mir fehlt ist Zeit. Simpel. Eigentlich hat die jeder Mensch über seine Lebensspanne im Überfluss, es kommt letztlich drauf an wie man sie nutzt. Wenn ich eines in den letzten Monaten, dank meiner Arbeit in der Kinder- und Jugendpsychiatrie, gelernt habe, dann wie wichtig es ist seine Zeit außerhalb der Arbeit richtig zu nutzen. Richtig in meinem Sinne hieß, auch simpel, zum "Leben", zur "Bedürfnisbefriedigung", zur Entspannung. Ich entwickelte einen Freizeitegoismus unter dem Vieles gelitten hat: Mein Studium, meine Familie, meine Frau. Und eben diese Frau entschloss sich zu studieren und gemeinsam entschlossen wir einen neuen Schritt zu wagen: Wir werden Koblenz nächsten Monat verlassen und gemeinsam nach Hamburg ziehen. Wer einmal in den Startlöchern zu einem Neuanfang stand, der kann nachvollziehen, vielleicht sogar nachfühlen, was wir für eine aufregende, stressige, belastende, glückliche und erfüllende Zeit im Moment erleben. Von der Suche nach einem Studienplatz (an den Universitäten, an denen sich meine Frau bewarb schwankte der NC für Soziale Arbeit zwischen 1,5 und 1,7), über die Job- bis hin zur Wohnungssuche, den schmerzlichen Abschied von Familie, Freunden und alten Gewohnheiten, der sich mit Vorfreude auf ein neues Leben vermischt. Das ganze Vorhaben ist ein großes Abenteuer, gespickt mit Höhen und Tiefen. Ich glaube heute (wo ich mit einer dicken Erkältung zu Hause liege und Zeit zum denken habe) kann ich sagen, dass wir das Wichtigste geschafft haben. Wir haben Job und Studienplatz, eine Wohnung, der alte Job ist gekündigt und nächste Woche besichtigen unterschiedliche Menschen unsere jetzige Wohnung. Gut, es warten noch unendlich viele Behördengänge und auch das Fitnessstudio, das ich nie besuche, muss noch abgemeldet werden, aber der größte Stress ist vorüber und weicht der Vorfreude. Vorfreude auf neue Menschen, eine neue Stadt, eine neue Arbeit mit neuem Klientel und auf all die neuen Erfahrungen, die in Hamburg auf uns warten. Vielleicht kennen Sie die Zeit, bevor der Alltag in ihr Leben hineinbricht, die Zeit, in der sie alles bewusst wahrnehmen, in der sie wach sind, weil all die neuen Eindrücke ihre völlige Aufmerksamkeit beanspruchen? Für mich sind es diese Momente, die das Leben ausmachen, es erlebbar machen. Aus dem Blickwinkel eines Pädagogen sind diese Erfahrungen äußerst wichtig, weil sie einen Menschen bis in sein hohes Alter verändern können, bestehende Konstrukte und Weltbilder auf die Probe stellen und letztlich den Horizont erweitern. Sich Herausforderungen stellen und diese zu bewältigen tut nicht nur dem Selbstbewusstsein gut! Diese Erlebnisse stellen Ressourcen dar, jede neue Erfahrung strukturiert unser Gehirn und damit letztlich unser Ich um. Begegnen Sie Menschen, die ein bewegtes Leben geführt haben - von diesen können sie am meisten lernen. So ein Mensch will ich sein.

So, jetzt habe ich Sie so sehr mit meinem Geschreibsel gequält, dass Sie Anspruch auf bessere Literatur haben. Vor kurzem fanden sich zwei Bücher von Andreas Langosch, seines Zeichens Verlagskaufmann, Sozialpädagoge und Sozialtherapeut für die Arbeit mit chronisch mehrfachbeeinträchtigten Suchtkranken, in meinem Briefkasten. Kollege Langosch veröffentlichte über seinen eigenen Verlag die Bücher "Ressourcen, Stärken, Möglichkeiten" (welches ich im letzten Beitrag erwähnte) und "Die Empowermentmaschiene". Beide Bücher beschäftigen sich mit Ressourcenorientierung und lösungsfokussierter Arbeit. Was beide Bücher auszeichnet und von vergleichbaren Werken abhebt ist der konsequente Praxisbezug. Theoretische Einführungen findet man nur am Rande, sie werden knapp und verständlich gehalten und auf die wichtigsten Aussagen reduziert. Statt dessen lädt der Autor über zahlreiche Arbeitsbögen und Checklisten zum experimentieren mit den vorgestellten Methoden ein. Undogmatisch soll sich der Leser an den Gesprächstechniken probieren und so herausfinden, was für seine Tätigkeit fruchtbar ist. Für Pädagogen, Studierende und Praktikanten zu empfehlen. Mehr Informationen zu den Büchern finden Sie auf der Internetpräsenz von A. Langosch:

http://ressourcenlupe.blogspot.com

Eine weitere Rezension zu den Buch "Ressourcen, Stärken, Möglichkeiten" findet sich auf der Internetseite "Info-Sozial" unter folgendem Link: http://www.info-sozial.de/Detailed/1070.html

Hier noch die Links zu den Büchern bei Amazon. Eine Vorschau ist vorhanden:

http://www.amazon.de/dp/300025109X

http://www.amazon.de/dp/3000315918

Ich bedanke mich wie immer freundlichst für die Aufmerksamkeit...

„Ressourcen, Stärken, Möglichkeiten“

2010-02-05T11:06:00.006+01:00

Guten Morgen meine sehr geehrten Damen und Herren,

leicht überfrachtet melde ich mich mal wieder (kurz) zu Wort. Ich arbeite mich zur Zeit weiter in systemische Methoden ein, die für die Kinder- und Jugendpsychiatrie nutzbar sein könnten, und auf meinem Recherchefeldzug durch das Internet fand ich das (noch) kostenlose E-Book „Ressourcen, Stärken, Möglichkeiten“ von Andreas Langosch. Es versteht sich als Praxishandbuch für ressourcenorientiertes Arbeiten. Bis zum 20.03.2009 ist es noch als kostenloser Download erhältig, danach muss bezahlt werden.

Hier der Link:

http://www.ressourcen.30mb.de/

Wo ich gerade dabei bin: Auf der Internetseite des Systemmagazins findet sich eine kleine Bibliothek an kostenfreier Literatur im PDF - Format, die viele Facetten des systemischen Blickwinkels abdeckt. Hier der Link:

http://www.systemagazin.de/bibliothek/a_bibliothek.php

Viel Spaß beim Lesen!

Mit den allerfreundlichsten Grüßen

Ethische Konsequenzen einer "biologischen Erziehungswissenschaft"

2009-11-05T12:23:00.004+01:00

Guten Tag meine sehr geehrten Damen und Herren,

in den letzten Wochen habe ich an dieser Stelle Beiträge zum Thema "Hirnforschung und Pädagogik" veröffentlicht und dabei ein wichtiges und diskussionswürdiges Thema ausgespart. Welche ethischen Konsequenzen könnte es haben, wenn man die Biologie in die Erziehungswissenschaft integriert, oder diese zur neuen "Leitwissenschaft" für die Erziehungswissenschaft würde? Welche Punkte müssen zwischen Hirnforschern und Pädagogen diskutiert werden? Wie könnte sich eine biologisierte Pädagogik auf unser Menschenbild auswirken? Im Folgenden möchte ich versuchen auf diese Fragen eine Antwort zu geben...

Otto Speck macht in seinem Buch „Hirnforschung und Erziehung“265 auf Gefahren aufmerksam, die drohen, wenn Erziehungsprobleme unter der Maßgabe neurobiologischer Begriffe und Theorien betrachtet werden. Dies könnte dazu führen, dass sozialwissenschaftliche und pädagogisch - interaktionistische Gesichtspunkte durch neurobiologische Betrachtungen verdrängt werden. Da der Naturalismus einige zentrale anthropologische Positionen, wie das bewusst handelnde Subjekt, in Frage sowie einen naturgesetzlichen Determinismus in den Vordergrund stellt, könnte der Mensch verstärkt als eine „biologische Maschine“ betrachtet werden. Dies hätte weitreichende ethische Konsequenzen zur Folge. Angenommen, es würde eine individuelle Hirndiagnostik im Vordergrund stehen, so würden die Klärung der subjektiven Beﬁndlichkeit des Kindes in seiner Lebenssituation und die Orientierung des Pädagogen an speziﬁsch pädagogischen Frage- und Aufgabenstellungen in den Hintergrund treten. Laut Speck könnte in der Schule eine Hirndiagnostik Einzug halten, welche Gefahr läuft, die Schüler stärker als bisher nach neurobiologischen Leistungskriterien zu sortieren. Die Segregation würde so verstärkt und Bestrebungen, eine allgemeine basale Didaktik bzw. Pädagogik zu formulieren

,könnten verhindert werden. Laut Speck impliziert ein gesteigertes Interesse an biologischen Faktoren die Selektion biologisch abweichender individueller Gegebenheiten. Die Folge wäre eine Verringerung der Erziehungschancen:

„Mit dem Biologischen in seiner Determiniertheit wird das Grenzen - Setzende und nicht mehr Veränderbare fokussiert“ (265

vgl. Speck 2008 S. 151-158)

Denkt man von diesem Punkt aus weiter, so könnte eine derartige Entwicklung dazu führen, dass das soziale Umfeld insgesamt als determiniert betrachtet werden könnte, so dass man darauf verzichten würde soziale Unterschiede mit kommunikativen Mitteln überwinden oder angleichen zu wollen. Auf diese Weise könnte eine Mentalität entstehen, in der psychische und soziale Probleme zu biologischen Fehlleistungen umdeﬁniert würden, die durch biotechnische Mittel korrigierbar wären. Nimmt man die Thesen von Otto Speck ernst, so könnte eine neue Variante des Sozialdarwinismus in die deutsche Gesellschaft und somit auch in das deutsche Bildungssystem Einzug halten. Führende deutsche Hirnforscher wie Gerald Hüther und Wolf Singer widersprechen zwar einem absoluten neurobiologischen Determinismus und betonen die prägenden Faktoren Erziehung und Sozialisation, aber dennoch sind Speck´s Thesen meiner Meinung nach ernst zu nehmen und die Gefahren, die er aufzeigt, real.

Das bisherige Interesse, neurobiologische Erkenntnisse für die Pädagogik fruchtbar zu machen, stützt sich auf die Hoffnung, die „Pisa-Misere“ überwinden und Bildungsprozesse effektiver gestalten zu wollen. Es ist also der Wunsch der „Machbarkeit“, der die Triebfeder der bisherigen Debatte darstellt. Die Hoffnung, Bildungsprozesse zu objektivieren, machbarer und effektiver zu gestalten widerspricht aber den Erkenntnissen der Hirnforscher. Die Frage aber, die sich stellt, ist, in welcher Form diese Erkenntnisse ausgelegt und instrumentalisiert werden? Wird ein genetischer bzw. neurobiologischer Determinismus überbetont und erhält Einzug in die Pädagogik, so wird die Hirndiagnostik in Kindergärten und Schulen eine übergeordnete Rolle einnehmen. Würden Kinder „Mängel“ aufweisen, die als biologisch determiniert gelten, so käme als einziger Ausweg eine biotechnische, d.h. eine medizinische Lösung in Frage. Eine frühe Selektion nach neurobiologischen Merkmalen käme einer frühen Vorwegnahme des Lebensweges des Kindes gleich. Es ist durchaus vorstellbar, dass auf diese Weise Kinder in bestimmte Schultypen sortiert werden, oder nur bestimmte Berufe ausüben könnten. Gleichzeitig würde auf die Eltern ein erhöhter Druck ausgeübt, ihre Kinder biologisch „aufzurüsten“, damit sie die besten Startchancen in unserer Gesellschaft bekämen.

Erinnern möchte ich an dieser Stelle an die Diskussion um die so genannten „Designer - Babys“.( vgl. dazu Die Welt Online 9.01.2009: Designerbaby ohne Gen für Brustkrebs geboren). Einem Artikel der Zeitschrift Focus - Online zur Folge, der sich auf englische Umfragen bezieht, wünschen sich gerade gebildete Eltern intelligente Kinder, und würden dafür auch auf „Designer - Babys“ setzen.(Christiane Fux 2006: Designer - Babys bevorzugt; in Focus- Online 06.09.2006)

Sorge bereitet dabei der Blick in die Zukunft, der von der Autorin des Artikels gemacht wird:

„Je weiter Wissenschaftler das Zusammenspiel der Gene erforschen, des-to mehr wird sich eines Tages vorherbestimmen lassen - bis hin zu den Wesenszügen des Kindes.“(ebd.)

Nach heutigem Erkenntnisstand lässt sich aus neurobiologischer Sicht zwar nicht belegen, dass man die Wesenszüge eines Kindes vorwegnehmen kann, aber dieses Zitat zeigt, wie stark sich der Fokus auf die Machbarkeit richtet. Die Charaktereigenschaften eines Menschen werden als genetisch determiniert betrachtet. Faktoren, wie Sozialisation und Erziehung werden ausgeklammert, wobei gerade diese aus neurobiologischer Sicht die entscheidenden für die Prägung sind.

Unsere Gesellschaft muss sich daher grundsätzliche Fragen stellen: Wer entscheidet, welches Leben lebenswert ist und welches nicht, und welche Gründe werden herangezogen um diese Entscheidung zu treffen? Wollen wir Designer - Babys? Wie wirkt sich eine biologistische Betrachtungsweise auf den Umgang mit Menschen mit Behinderung aus? Was passiert, wenn wir Phänomene, wie die berühmte AD(H)S - Störung ausschließlich biologisch zu Erklären und zu Lösen versuchen?

Letztlich würde ein solcher Weg in eine Biologisierung und Medizinisierung der Pädagogik führen, mit der Folge, dass wir blind gegenüber gesellschaftlichen Prozessen werden, die z.B. Verhaltensauffälligkeiten bei Kindern hervorrufen.

Bevor die Erziehungswissenschaft die Biologie integriert, müssen diese ethischen Fragen geklärt und die biotechnische Formbarkeit des Menschen kritisch hinterfragt und verneint werden. Die Erziehungswissenschaft muss dazu Stellung nehmen und in einen Dialog mit der Biologie treten. Sie muss moralische Kategorien erarbeiten und weitergeben, die eine solche, mechanische Sichtweise des Menschen ausklammern.

Hirnforschung und Pädagogik Teil 10: Kritik!

2009-10-30T12:35:00.003+01:00

Los gehts:

Neu ist keine einzige der in den bisherigen Beiträgen genannten Erkenntnisse. Es handelt sich vielmehr um bereits bekannte pädagogische Thesen, wie sie vor allen von den Reformpädagogen vorgetragen wurden. Die Forderung nach mehr Freiarbeit ﬁndet sich beispielsweise bei Maria Montessori. Die Forderung, vom „Leichten zum Schweren“ zu gehen, sowie erste Ansätze zur Projektarbeit und die Feststellung, dass Lernen mit Lust verbunden ist und emotional gefärbte Inhalte besser behalten werden als neutrale, tauchen bereits bei Comenius im 17. Jahrhundert.

Der Unterschied besteht in der Art der Begründung, also im Verweis auf das naturwissenschaftliche Fundament, mit dem die Hirnforscher ihre eigene Relevanz für die Pädagogik hervorheben. Zudem handelt es sich bei all den hier vorgestellten Erkenntnissen um äußerst basale Lernvorgänge, die, wie bereits in Beitrag 3 1/2 erläutert, eher dem privilegierten Lernen zuzuordnen sind. Die Frage, wie, was und warum man bestimmte Inhalte vermitteln sollte, lässt sich aus den neurowissenschaftlichen Erkenntnissen nicht ableiten. Dies liegt daran, dass sie sich größtenteils auf die Frage beziehen, welche Faktoren daran beteiligt sind, damit Wissen möglichst effektiv im Gedächtnis abgespeichert wird. Es wird also ein sehr technokratisches Bildungsverständnis vertreten, welches zwar in Zeiten der „Pisa - Misere“ der Politik Hoffnung machen könnte, das sich aber aufgrund der Undifferenziertheit der Aussagen relativieren dürfte: Aus der Tatsache, dass fröhliche und entspannte Schüler besser lernen können, kann man nicht ableiten, wie man eine solche Lernumgebung schafft. Dies wird zusätzlich noch erschwert durch die neurowissenschaftliche Tatsache, dass jedes Schülergehirn unterschiedlich strukturiert ist, eigene Erfahrungen mit sich bringt und vielleicht etwas völlig anderes unter einem „entspannten Arbeiten“ empﬁndet.

Auch die Erkenntnis, das leichter Stress für die Motivation der Schüler förderlich ist, großer Stress aber vermieden werden sollte, würde letztlich zu einem Lernparadigma führen, das formuliert etwa „gute Lehre muss irgendwo zwischen fördern und fordern“ heißen würde. Nur mit solchen Aussagen könnte ein Lehrer also recht wenig anfangen. Es würde sich sogar die Problematik ergeben, dass, wie Elsbeth Stern sagt(siehe Beitrag "Hirnforschung und Pädagogik) aufgrund der Undifferenziertheit der Willkür einzelner Lehrer bei der Auswahl der Methodik „Tür und Tor“ geöffnet werden und man so den wissenschaftlichen Charakter, welchen man in der Schulpädagogik durchsetzen möchte, ad absurdum führen würde.

Die Aussage von Manfred Spitzer, dass in der Lehrerausbildung vor allem das „Fach“ und weniger „didaktische Tricks“ Vorrang haben sollten, entbehrt meines Erachtens jeglicher Grundlage, und scheint mehr seine persönliche Meinung bezüglich der Lehrer darzustellen. Die Begeisterung für ein Fach macht einen Lehrer nicht zwingend zu einem guten Lehrer. Der Verweis auf die Attraktivität des Lehrers geht an jeder Realität vorbei.(siehe Beitrag 9)Meines Erachtens sind es vielmehr die Fähigkeiten, eine tragfähige Beziehung zu seinen Schülern aufzubauen sowie die Fähigkeit, mit unterschiedlichen didaktischen Mitteln auf die unterschiedlichen „Lerntypen“ einzugehen, welche einen guten Lehrer ausmachen.

Zudem stellt sich die Frage, ob man wirklich nur aufgrund seiner Begeisterung in der Lage ist den komplizierten Schulstoff für die Schüler in verständliche Worte zu „verpacken“. Außerdem wäre noch zu klären, wie man die Begeisterung für ein Fach bei einem Lehrer messen kann? Bis dies möglich sein wird, sollte man eher davon ausgehen, dass der Lehramtsstudent seine Fächer gewählt hat, weil er an ihnen interessiert und von ihnen begeistert ist und daher seine pädagogischen und didaktisch- methodischen Fähigkeiten in der Ausbildung entwickelt.

Die Theorie der operationalen Geschlossenheit und der Zustandsdeterminiertheit des Gehirns legt zudem nahe, dass es überhaupt nicht möglich ist, zielgerichtet zu lehren, dass heißt, von außen eine Verbesserung der Lehre einzuführen, da die Verantwortung letztlich bei dem Schüler liegt. Außerdem scheint die Feststellung, dass eine Verbesserung der Lehre bereits dadurch zu erreichen ist, dass die Schüler sich ihr Wissen selbst aktiv konstruieren, also erarbeiten müssen, reichlich undifferenziert, da offen bleibt, ob sie auf jeden Schul- und Lerntyp zu übertragen ist. Es müsste zunächst untersucht werden, ob diese konstruktivistische Didaktik sowohl in der Grund-, Haupt-, und Realschule wie auch im Gymnasium einzusetzen ist, da sie voraussetzt, dass der Schüler bestimmte Techniken zum selbstständigen Lernen bereits erlernt hat. Diese Form des Arbeitens setzt einen hohen Grad an Selbstständigkeit voraus, welche mitnichten von jedem Schüler zu erwarten ist und auch nicht von jedem Schüler erlernt werden kann.

Becker vermerkt zu dieser Problemstellung in Bezug auf Gruehn, dass „Studien zum Zusammenhang von Unterrichtsmethoden und Schülerleistungen zeigen, dass „Formen der direkten Instruktion (...) einen hohen positiven Zusammenhang mit fachlichem Lernen“ aufweisen und konstruktivistisch orientierter Unterricht „nur in Gymnasialklassen leistungsförderliche Effekte hat, während „repetive Übungsformen (...) nur in Hauptschulen zu größeren Lerngewinnen

führen.“(Becker 2007 S.97)

In der Argumentation der Hirnforscher selbst tun sich bisweilen einige Widersprüche auf: Dass sich das Gehirn nach der Erziehung und Sozialisation formt, wie Hüther es formuliert185, spricht nicht dafür, dass sich Lehre und Erziehung nach dem Gehirn richten sollten, wie es von den Hirnforschern postuliert wird. Wo wäre dann die Relevanz für die schulische Bildung? Die Hirnforschung würde sich über ihre eigenen Erkenntnisse überﬂüssig machen. Missverständnisse gibt es auch bezüglich des Themas Neuroplastizität. Ich hatte bereits angedeutet, dass einige Wissenschaftler generell die Plastizität des menschlichen Gehirns als sehr groß einschätzen, andere wiederum als geringer. Wie Nicole Becker zeigt liegt das daran, dass die pro- und contra Argumente sich auf verschiedene Studien beziehen. So meint der Teil, der wissenschaftlichen Gemeinde, welcher sich auf tierexperimentelle Studien bezieht, in ihnen einen Beweis gefunden zu haben, dass die Lernfähigkeit in den erstendrei Lebensjahren prägend ist und deren Versäumnis nicht mehr nachzuholen sei, während jene Wissenschaftler, die sich auf Studien aus bildgebenden Verfahren beziehen, eher der Ansicht sind, dass die ersten drei Lebensjahre eben nicht entscheidend wären, da sich das Gehirn ein Leben lang durch seine Plastizität auszeichnen würde.( vgl. Becker 2006 S. 212f)

Fazit

Ich halte daher bisher fest, dass eine Verbesserung der Lehre nicht erreicht werden kann, indem man verstanden hat, wie das Gehirn lernt. Zudem sind die Aussagen der Neurowissenschaftler zu undifferenziert, als dass sich aus Ihnen konkrete Methoden für den Schulunterricht ableiten lassen könnten. Außerdem sagen sie der Erziehungswissenschaft nichts neues. Es handelt sich lediglich um eine Bestätigung bekannter pädagogischer Erkenntnisse. Somit lässt sich zu diesem Zeitpunkt bereits sagen, dass die Hirnforschung nichts neues zur Gestaltung des Unterrichts und der Lehre beitragen kann.

Eine reine neurowissenschaftliche Unterrichtsforschung ist sich derzeitig tat-sächlich nicht vorzustellen, allein aufgrund der Autonomie der unterschiedlichen Beschreibungsebenen (siehe Beitrag 3 1/2), denn letztlich können die Neurowissenschaften nur mit den Begriffen arbeiten, die die Erziehungswissenschaft bzw. die Psychologie bereits vorgegeben hat.

Bis dahin verbleibe ich, als bisheriges Fazit, mit den Worten der Kognitionsforscherin Elsbeth Stern:

„Die Hirnforschung ist nicht die Grundlagenwissenschaft des Lernens. Sie

hat bisher gezeigt, dass Lernen im Gehirn stattﬁndet.“

Mit diesem Beitrag schließe ich für die nächsten Tage und Wochen erstmal das Thema für mich ab, ohne aber am Ende zu sein. Weitere Themen meiner Diplomarbeit waren unter anderem noch "Neurodidaktiken" sowie "Ethische Konsequenzen einer neurobiologischen Erziehungswissenschaft". Diese beiden Themen werde ich in diesem Blog noch aufgreifen (wenn mal Zeit bleibt) und erläutern. Ansonsten bedanke ich ich für die Aufmerksamkeit und hoffe, dass Sie etwas aus meiner Auseinandersetzung mit der Hirnforschung lernen und mitnehmen konnten.

Hirnforschung und Pädagogik Teil 9: Lernen und Gedächtnis / Wichtige Faktoren für den Lernerfolg / Die Rolle zwischenmenschlicher Beziehungen

2009-10-30T11:02:00.003+01:00

Wie das Lernen mit dem Gedächtnis korreliert, wurde von den Hirnforschern bereits gründlich und ausgiebig erforscht, wobei hier besonders die in Teil 3 genannten bildgebenden Verfahren beteiligt waren, die eine genaue Lokalisation verschiedener Gedächtnissysteme erlauben. In den folgenden Punkten beziehe ich mich vorwiegend auf die Ausführungen von Brand und Markowitch, nach denen eine bekannte zeitliche Einteilung des Gedächtnisses die Aufteilung in Langzeit- und Kurzzeitgedächtnis ist.

Das Kurzzeitgedächtnis

Die beiden Neurowissenschaftler konnten feststellen, dass Informationen im Kurzzeitgedächtnis nur in einem Zeitraum von ca. 20-40 Sekunden verweilen. Von seiner Kapazität aus betrachtet ist das Kurzzeitgedächtnis ebenfalls beschränkt. So umfasst es nur sieben Informationseinheiten, wobei es je nach Mensch Unterschiede von plus/minus zwei Informationseinheiten geben kann. Eine Form des Kurzzeitgedächtnisses ist das so genannte Arbeitsgedächtnis, das für das Lernen von Inhalten von höchster Relevanz ist. In dem Arbeitsgedächtnis werden die Informationseinheiten bearbeitet, das heißt, es ﬁndet z.B. ein Abgleich zwischen den aktuell aufgenommenen Informationen und Inhalten, die bereits im Langzeitgedächtnis gespeichert sind, statt. Es ist also ein aktives Gedächtnissystem, das immer dann benötigt wird, wenn neue Informationen gelernt, aber auch, wenn bereits gespeicherte Informationen erinnert werden.

Das Arbeitsgedächtnis ist, wie das Kurzzeitgedächtnis, von seiner Kapazität her beschränkt, wobei durch eine Kategorisierung der Informationen eine Reduktion der Gedächtniseinheiten stattﬁnden kann, was dazu führt, dass der Mensch sehr viel mehr aufnehmen kann.(vgl. Brand/Markowitch 2006: Was weiß die Hirnforschung über Lernen?; in: Zeitschrift für

Erziehungswissenschaft Beiheft 5/06 S. 32)

Das Langzeitgedächtnis

Das Langzeitgedächtnis hingegen ist, was die Menge an Informationen betrifft, die abgespeichert werden können, praktisch unbegrenzt. Die Dauer der Abspeicherung ist ebenfalls, zumindest in einem gesunden Gehirn, nicht begrenzt. Markowitch und Brand unterteilen das Langzeitgedächtnis in funktional verschiedene Gedächtnistypen, und zwar in das...

1. ...prozedurale Gedächtnis (für motorische Fähigkeiten und Routi-

nehandlungen)

2. ...Priminggedächtnis (für eine verbesserte Wahrnehmung von

unbewusst wahrgenommenen Inhalten)

3. ...perzeptuelle Gedächtnis (ermöglicht das Erkennen von Objek-

ten, Personen und anderen Reizen, ohne das wie sie benennen

müssen)

4. ...semantische Gedächtnis (das so genannte Wissenssystem, in

welchem Fakten abgespeichert sind)

5. ...episodische Gedächtnis (in dem Ereignisse der eigenen Bio-

graphie abgespeichert werden, die einen klaren Raum-, Zeit- und

Situationsbezug haben)

Auf der Ebene des Prozesses der Informationsverarbeitung wird zwischen den Prozessen der Aufnahme, der Enkodierung und der Konsolidierung unterschieden. Dabei stellen Aufmerksamkeitsleistungen und emotionale Verarbeitungsprozesse Schlüsselfunktionen dar.Es wurde über verschiedene Experimente mit Unterstützung von bildgebenden Verfahren festgestellt, dass gerade die Stärke der Emotionen dafür sorgt, dass Informationen tiefer und fester in die verschiedenen Gedächtnissysteme integriert werden. Der Abruf eines Gedächtnisinhaltes kann theoretisch zu jeder Zeit erfolgen, wobei er abhängig ist von inneren und äußeren Signalen, welche Schlüsselreize für die Erinnerung darstellen können. Wie gut ein Reiz dazu in der Lage ist, eine bestimmte Erinnerung anzuregen, ist abhängig von der Komplexität, dem „Alter“ der Erinnerung und der Frequenz des Abrufs dieser Inhalte, wenngleich Menschen sich theoretisch an alles, was sie erfolgreich abgespeichert haben, erinnern können.( vgl. ebd.S. 32ff)

Gedächtnis und Gehirn

Laut Markowitch und Brand ist der Komplexität von Gedächtnisleistungen entsprechend ein breites Netzwerk an verschiedenen Hirnstrukturen an der Einspeicherung, der Ablagerung und dem Abruf von Informationen beteiligt. Dabei sind es nicht nur die so genannten höheren und phylogenetisch jüngeren Regionen des Großhirns, die Gedächtnisprozesse gewährleisten, sondern auch „ältere“ und „tiefer“ gelegene Strukturen, wie etwa das Zwischenhirn, welche eine

wesentliche Rolle spielen. Für den Schulalltag im Besonderen ist das explizite Lernen von Fakten und Ereignissen, aber auch von Arbeitsprozessen von Bedeutung. Auch wenn sich diese Inhalte verschiedenen Gedächtnisprozessen zuordnen lassen, sind sie im Alltag nicht leicht voneinander zu trennen: So kann das Lernen von Fakten beispielsweise eingebettet sein in ein speziﬁsches Ereignis, welches Teil unseres episodischen Gedächtnisses ist. Grundsätzlich ist laut Brand und Markowitch zu beachten, dass auch sehr ähnliche Hirnregionen an der Einspeicherung und Konsolidierung episodischer und semantischer Inhalte involviert sind. Dies sind vorrangig Regionen des inneren (medialen) Schläfenlappens. Zudem sind bestimmte Kerne des Zwischenhirns am Lernen episodischer und semantischer Inhalte beteiligt. Von besonderer Bedeutung ist der Thalamus, welcher auch als „Tor zum Bewusstsein“ bezeichnet wird. Er verarbeitet alle sensorischen Reize. Hinzu kommt, dass speziﬁsche Kerne des Thalamus eine große Relevanz für die Einspeicherung von Informationen haben. Die Bedeutung des Zwischenhirns wurde durch Studien belegt, deren Befunde für eine Beteiligung beim Lernen episodischer und semantischer Inhalte, belegen. Das Frontalhirns hingegen bearbeitet komplexe (Lern-) Aufgaben. Sind Inhalte, die der Mensch lernt, emotional bedeutsam, so gewinnt eine weitere Struktur des medialen Temporallappens an Bedeutung: Die Amygdala. Sie verknüpft Erfahrungen mit emotionalen Inhalten und ist wesentlich an der Entstehung von Angst beteiligt, spielt aber auch eine große Rolle bei der Wiedererkennung von Situationen und der allgemeinen emotionalen Bewertung. Wie ich oben bereits angedeutet habe, stellt die Organisation des eingehenden Materials eine sehr hohe Anforderung an unser Gehirn, weil unterschiedliche Funktionen mit einbezogen werden. Dementsprechend sind auch zahlreiche höhere und tiefere Hirnregionen an der Verarbeitung beteiligt. So sind Regionen des Hirnstamms und des Zwischenhirns z.B. mit Aufmerksamkeitsprozessen beschäftigt, hinzu kommen Regionen des hinteren Scheitellappens und des limbischen Systems. Die Integration der verschiedenen Informationen wird zum Teil von weit entfernten Regionen bearbeitet und ﬁndet vermutlich im vorderen Teil des Frontallappens statt.(vgl. ebd. S.34-90)

Aus dem oben Gesagten lässt sich bereits erahnen, dass für die erfolgreiche Einspeicherung von Inhalten die Emotionen und die Aufmerksamkeit eine bedeutsame Rolle spielen. Daher werden diese zwei Aspekte gesondert in den folgenden Abschnitten bearbeitet. Ergänzen möchte ich diese beide Faktoren erfolgreichen Lernens um den Faktor Motivation.

Wichtige Faktoren für den Lernerfolg: Aufmerksamkeit, Emotionen und Motivation

Aufmerksamkeit

Die Aufmerksamkeit ist von entscheidender Bedeutung bei der Einspeicherung von neuem Wissen. Manfred Spitzer setzt sich in seinem Buch aus dem Jahr 2002 „Lernen: Gehirnforschung und die Schule des Lebens“ intensiv mit der Aufmerksamkeit auseinander und räumt ihr einen zentralen Platz in seinen Ausführungen ein. In Anlehnung an Spitzer ist es sinnvoll zu deﬁnieren, was unter Aufmerksamkeit zu verstehen ist. Nach Spitzer spricht man von Aufmerksamkeit „im Sinne von Virgilanz, und meint damit einen quantitativ angebbaren Zustand, des Organismus, der von hellwach...bis komatös reicht.( vgl. Spitzer 2002 S.141)

Spitzer unterscheidet dabei zwischen der allgemeinen Virgilanzerhöhung und der selektiven Aufmerksamkeit. Bei der selektiven Aufmerksamkeit handelt es sich um die Zuwendung zu bestimmten Sachverhalten und damit verbunden um das Ausblenden von anderen Sachverhalten. Laut Spitzer könnte man vereinfachend sagen, dass es sich bei der Virgilanz um einen zeitlichen Prozess und bei der selektiven Aufmerksamkeit um einen räumlichen Prozess handelt. Durch verschiedene Experimente konnte dabei gezeigt werden, dass beide Prozesse unabhängig voneinander operieren.(vgl. ebd.)

Die selektive Aufmerksamkeit

Nach der Hirnforschung „fällt“ die Welt nicht passiv in uns hinein, sondern der Mensch (bzw. sein Gehirn) ﬁltert vielmehr aktiv das heraus, was er (es) aus den unzähligen Reizen, die täglich auf uns einprasseln, für das Wesentliche hält.

Selektive Aufmerksamkeit bezeichnet genau diese Fähigkeit des Menschen, bestimmte Dinge bevorzugt zu behandeln und ihre bewusste Wahrnehmung dadurch erst zu ermöglichen. Dabei ist zu beachten, dass die Verarbeitungsprozesse der selektiven Aufmerksamkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt an einen bestimmten Ort geknüpft sind. Dabei gilt: Je „höher“ die Verarbeitung im Gehirn stattﬁndet, desto breiter wird der „Scheinwerfer“, welcher es uns ermöglicht, mehr wahrzunehmen. Der selektiven Aufmerksamkeit steht nämlich nur eine begrenzte Menge an Informationskapazität zur Verfügung, die den anfallenden Aufgaben „zugewiesen“ wird. Diese Kapazität ist nicht als statisch zu betrachten, da sie, je mehr Kapazität einer Aufgabe zugewiesen wird, diese von anderen Arealen des Gehirns „abziehen“ kann.(vgl. ebd. S. 144) Konzentriert man sich bspw. auf eine mathematische Aufgabe, so ist es dem Gehirn möglich, die erforderliche Kapazität von jenem Zentrum abzuziehen, welches für das „Hören“ zuständig ist. Richten wir unsere Aufmerksamkeit auf einen bestimmten Ausschnitt unserer Umwelt, der unsere Sinne erregt, so sorgt sie dafür, dass genau diejenigen Areale des Gehirns aktiv werden, welche für die Verarbeitung dieses Ausschnittes zuständig sind. Die so entstehende Aktivitätszunahme sollte dabei prinzipiell ausreichen, um ein Behalten der Information zu bewirken. Spitzer folgert aus dieser Erkenntnis, dass ohne die Hinwendung der Aufmerksamkeit auf zu lernende Reize, selbst bei massiver „Bombardierung“ des Gehirns, im Gehirn nichts bzw. nur weniges behalten würde. Der Grund wäre eine mangelnde selektive Aufmerksamkeit, das heißt, die entsprechenden Hirnregionen werden nicht aktiv und es wird somit nichts gelernt.

Emotionen

Laut Gerhard Roth sind die unbewusst ablaufenden Prozesse der Bedeutungs- oder Wissenskonstruktion von vielen Faktoren abhängig, von denen die meisten durch das limbische System vermittelt werden. Wie sie bereits gelesen haben vermittelt das limbische System Affekte, Gefühle und Motivationen und ist auf diese Weise der eigentliche Kontrolleur des Lernerfolges. Bei jeder Situation fragt das limbische System im übertragenden Sinne: „Was spricht dafür, dass Hinhören, Lernen, Üben usw. sich tatsächlich lohnen?“( Gerhard Roth 2006 „Warum sind Lernen und Lehren so schwierig?“, in: Herrmann (Hrsg.) 2006 S. 51)

Entscheidung geschieht dabei zumeist im Vergleich mit unbewusst wirkenden Erfahrungen, die der Mensch im Laufe seines Lebens gesammelt hat.(vgl. ebd. S. 51ff) sind also ein wichtiger Bewertungsmaßstab für den Menschen. Aber bevor ich fortfahre, sollte auch der Begriff Emotion zunächst speziﬁziert werden, weil er sich auf verschiedene Weisen deﬁnieren lässt: Nach Spitzer ist es sinnvoll sich darauf festzulegen, dass Emotionen eine Stärke haben (viel - wenig), und eine Valenz (gut - schlecht). Sie stellen somit ein Bewertungssystem des menschlichen Gehirns dar. Des Weiteren haben sie einen kognitiven, einen qualitativ - gefühlsmäßigen und einen körperlichen Aspekt, bei dem sich wiederum (Ausdrucks-) Bewegung und Effekte des unwillkürlichen, das heißt autonomen Neven- und Hormonsystems unterscheiden lassen. Besonders gut erforscht ist in diesem Zusammenhang der Faktor Angst/Stress, an dessen Beispiel sich sehr gut die Bedeutung von Emotionen für den Lernprozess darstellen lässt. Laut Spitzer korreliert Angst sehr stark mit dem Lernerfolg. Angst hemmt nachweislich kreative Prozesse, so hat man festgestellt, dass große Angst zwar rasches Lernen bewirkt, es den kognitiven Prozessen insgesamt aber nicht förderlich ist. Angst verhindert, was über das Lernen erreicht werden soll, nämlich die Verknüpfung des zu Lernenden mit bereits bekannten Inhalten und damit die Anwendung des Gelernten auf viele unterschiedliche Situationen. Zwar ist Angst für den Menschen sehr sinnvoll, weil sie das Überleben in Gefahrensituationen sicher stellt, kann aber in der Schule zu Problemen führen. Für die Angst ist in unserem Gehirn die Amygdala „zuständig“. Sie verknüpft Emotionen mit Fakten, für deren Speicherung der Hippokampus verantwortlich ist. Würde die Amygdala fehlen, so weiß man durch Menschen, die diese verloren haben, so hätten wir keine Angst mehr, würde der Hippocampus fehlen, so könnten wir keine Fakten lernen. Fehlt beides, lernt man nichts mehr!(vgl. Spitzer 2002 S. 157-165)

Laut Spitzer gibt es eine Reihe von Befunden, die zeigen, dass Angst einen bestimmten kognitiven Stil erzeugt, der das rasche Ausführen einfacher gelernter Routinen erleichtert und das lockere Assoziieren, also das kreative Denken, erschwert. Kinder und Jugendliche, die z.B. in der Schule unter Angst eine Klassenarbeit zu bewältigen haben, könnten große Probleme bekommen, da Teile des Gedächtnisses „ausgestellt“ werden. Daraus schließt Spitzer, dass eine positive Grundstimmung, sowohl im Klassenzimmer als auch Zuhause für das Lernen äußerst wichtig ist. Über unterschiedliche Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass der emotionale Kontext, in dem die Einspeicherung der Wörter stattﬁndet, einen modellierenden Einﬂuss auf die spätere Erinnerungsleistung hat. So wurden in einer Untersuchung diejenigen Wörter am besten erinnert, welche in einem positiven Kontext gelernt wurde. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass unterschiedliche Hirnregionen ein späteres Erinnern vorhersagen, je nachdem in welchem emotionalen Kontext die Wörter eingespeichert wurden. Während des erfolgreichen Einspeicherns von Wörtern in einem positiven emotionalen Kontext zeigte sich eine Aktivität im Bereich des Hippokampus und Parahippokampus. Im Gegensatz dazu fand sich eine Beteiligung der Amygdala während des erfolgreichen Einspeicherns in negativen emotionalen Kontexten.(vgl. ebd. S. 157-165)

Ähnlich verhält es sich mit Stress, der, sofern er charakteristisch ist, sich negativ auf das Gehirn und damit auf das Gedächtnissystem auswirken kann. Stress entstand, wie die Angst selbst, wahrscheinlich im Zuge der Evolution als ein Mechanismus, der auf bestimmte Notfallsituationen „zugeschnitten“ ist, und zu bestimmten physischen Reaktionen führt. Die Kehrseite dieses Mechanismus sind stressbedingte Langzeitfolgen, die sich schädlich auswirken. So führt langfristiger Stress zu verschiedenen Krankheiten, wie chronische Müdigkeit und Stereodibetes. Auf die kurzfristig vermehrte kognitive Leistungsfähigkeit folgt im Gehirn, im chronischen Verlauf des Stresses, der neuronale Zelltod.(vgl. ebd. S. 167ff)

Starker und chronischer Stress haben aber nicht nur negative Auswirkungen auf einzelne Neurone, sondern auf das gesamte Gedächtnis. Stresshormone wirken sich besonders ungünstig auf die Neurone des Hippokampus aus, der wie ich oben erwähne, für das Lernen und Erinnern von Fakten von besonderer Bedeutung ist. Die Stresshormone vermindern im Hippokampus die Aufnahme von Glukose und reduzieren so das zur Verfügung stehende Energieaufgebot. Daher wird es dem Gehirn durch Stress erschwert, sich zu Erinnern und zu Lernen. Auf diese Weise können bleibende Schäden für das Lern- und Erinnerungsvermögen entstehen.(vgl. ebd. S. 171f ) Somit gilt es, dauerhaften Stress in der Schule zwingend zu vermeiden. Kurzfristiger Stress hingegen, der wie sie gehört haben, zu einer ebenfalls kurzfristigen Leistungssteigerung führen kann, dürfte, verbunden mit positiven Erfolgserlebnissen, zu einer Verbesserung des Lernleistung und Motivation führen.

Motivation

Interesse und Motiviertheit drücken sich nach Roth in dem Aktivierungsgrad der drei Subsysteme des Gehirns, dem noradrenergen- (Aufmerksamkeit), dem dopaminergen- (Neugier, Belohnung), und des cholinergen Systems (gezielte Aufmerksamkeit) aus. Diese drei Systeme machen die Großhirnrinde und den Hippokampus bereit zum Lernen und fördern Verankerung des Wissensstoffes im Langzeitgedächtnis.(vgl. Roth 2006 „Warum sind Lernen und Lehren so schwierig?“, in: Herrmann (Hrsg.) 2006 S. 52- 57)

Laut Manfred Spitzer besteht eine wesentliche Leistung unseres Gehirns darin, dass es kontinuierlich das Geschehen um uns herum vorhersagt. Sofern das eintritt, was das Gehirn vorhergesagt hat, wird das Geschehene als unbedeutsam verbucht und nicht weiter verarbeitet. Treten aber Ereignisse ein, die sich von dem, was das Gehirn vorausgesagt hat z.B. positiv unterscheiden, so wird ein Signal kreiert, welches besagt, dass das Resultat dieser Sequenz von Eindrücken oder Verhaltensweisen besser war als erwartet und somit gelernt werden sollte. Dasselbe gilt natürlich auch in einem negativen Kontext. Ganz profan ausgedrückt, könnte man sagen: Das Gehirn lernt dann, wenn man einen Unterschied macht.(vgl. Spitzer 2002 S. 176f)

Das Besondere, was nun im Gehirn passiert ist, dass beim erfolgreichen lösen einer Aufgabe das gehirneigene Belohnungssystem aktiviert wird. Genauer gesagt: Es wird der Neurotransmitter Dopamin ausgeschüttet. Dieses Dopamin- signal sorgt für eine Aktivierung des ventralen Striatrums, was wiederum in einer Freisetzung von Opioiden im Frontalhirn führt. Diese Freisetzung stellt, im subjektiven Empﬁnden des Menschen, einen Belohnungseffekt dar und hat im Hinblick auf die Informationsverarbeitung eine Art „Türöffner“ - Funktion, die dafür sorgt, dass das Ereignis bzw. die Verhaltenssequenz, welche zu dem „besser als erwartet“ Gefühl geführt hat, weiterverarbeitet und mit einer höheren Wahrscheinlichkeit abgespeichert wird.Für das Lernen bedeutet das, dass nicht nur gelernt wird, wenn positive Erfahrungen gemacht werden, sondern vor allem auch bei Erfahrungen, die einen Unterschied zu dem machen, was der Mensch bisher gelernt hat. Laut Spitzer konnte nachgewiesen werden, dass für das optimale Lernen nicht der Absolutwert der Belohnung von Bedeutung ist, sondern deren Unerwartetheit! Es wird daher immer dann effektiv gelernt, wenn der Mensch eine Erwartung hat, und das Ergebnis subjektiv „besser“ ist, als diese Erwartung. Für den Lehrer heißt das, dass er, um die Schüler zu motivieren, dafür sogen muss, ihr dopaminerges System zu stimulieren, sie also im Unterricht mit herausfordernden aber zugleich bewältigbaren Aufgaben zu konfrontieren, deren Ergebnisse mit Neuigkeiten und Überraschungen aufwarten.

Eine andere Möglichkeit sieht Manfred Spitzer in der Attraktivität der Lehrer: In Studien konnte nachgewiesen werden, dass das Belohnungssystem der Schüler immer dann aktiviert wird, wenn ein Mensch von einem attraktiven Gesicht freundlich angesehen bzw. von einem unattraktiven Gesicht nicht angesehen wird. Spitzer folgert daraus, dass Lehrer vermehrt freundliche Blicke „austeilen“, wenn sie Spaß an ihrem Fach haben. Daher sollten Lehrer nur noch ihre Lieblingsfächer unterrichten.(Leicht sarkastisch ausgedrückt könnte man daraus schließen, dass von nun an entweder alle Lehrer attraktiv sein müssten oder aber unattraktive Lehrer tunlichst den Blickkontakt zu ihren Schülern vermeiden sollten.)

Halten wir an dieser Stelle also fest: Nach Manfred Spitzer und dem Großteil der hier rezipierten Hirnforscher ist das Dopaminsystem ursächlich an dem, was als Motivation bezeichnet wird, beteiligt. Allerdings ist es nicht nur so, dass nur ein attraktives Gesicht zur Dopaminausschüttung führt, sondern die Lernsituation, ebenfalls attraktiv sein muss. Ursächlich hierfür ist das bereits erwähnte limbische System. Über die Attraktivität wird die allgemeine Lernbereitschaft gesteuert, und diese wird wiederum von dem oben genannten dopaminergen System maßgeblich beeinﬂusst. Wie ein Schüler nun eine Lernsituation einschätzt, hängt maßgeblich von den Vorerfahrungen ab, welcher dieser gesammelt hat. Somit müssen Kinder, sollen sie später möglichst erfolgreich in der Schule sein, bereits früh gelernt haben, dass Lernen etwas Positives ist.(vgl. Roth 2006 „Warum sind Lernen und Lehren so schwierig?“, in: Herrmann (Hrsg.) 2006 S. 52-57)

Die Rolle zwischenmenschlicher Beziehungen im Lernprozess

Wie ich bereits erwähnt habe ist, nach Ansicht einiger Hirnforscher, das Gehirn ein Sozialorgan, das maßgeblich von seiner Umwelt geformt wird. Daraus lässt sich ableiten, dass es gerade die zwischenmenschlichen Beziehungen sind, die das Lernverhalten und Lernverständnis eines jeden Menschen prägen. Bei keiner anderen Art, so Gerald Hüther, ist die Art und Weise der Gehirnentwicklung von den sozialen, emotionalen und intellektuellen Kompetenzen der erwachsenen Bezugsperson abhängig, wie beim Menschen.(vgl. Hüther 2006: Die Bedeutung sozialer Erfahrungen für die Strukturentwicklung des menschlichen Gehirns; in: Hermann (Hrsg.) 2006 S. 42f)

Nach Joachim Bauer vollzieht sich alles was wir lernen, erfahren und erleben im Zusammenhang mit zwischenmenschlichen Beziehungen. All das, was diese zwischenmenschlichen Beziehungserfahrungen mit sich bringen, vor allem Emotionen, wird im Gehirn gespeichert. Nach Bauer entwickelt sich auf diese Weise von Geburt an eine „geniale neurobiologische Begabung“, und zwar das Unbewusste, welches den Menschen in die Lage versetzt neue Situationen auch dann mit früheren Vorerfahrungen abzugleichen und damit erfahrungsgestützt bewerten zu können, wenn die maßgebliche Vorerfahrung nicht mehr bewusst erinnert wird. Auf diese Weise entsteht das, was wir als Intuition bezeichnen.(vgl. Bauer 2002 S. 7 und S. 58-60) Grundlage für die menschliche Fähigkeit zur Empathie und mit hoher Wahrscheinlichkeit für das „Lernen am Modell“ nach Bandura, sind die so genannten Spiegelneurone, die von dem italienischen Hirnforscher Giacomo Rizzolatti und seiner Arbeitsgruppe entdeckt wurden. Spiegelneurone sind in der Lage, sich das, was wir bei anderen Menschen beobachten, so einzuprägen, dass der Mensch in die Lage versetzt wird, es nachzufühlen, aber aufgrund dessen auch nachahmen zu können. Die Wissenschaftler entdeckten dabei, dass die Spiegelneurone nur dann ansprechen, wenn eine beobachtete Handlung von einem lebendigen Artgenossen durchgeführt wurde. Bewegungen von Gegenständen werden auf diese Art und Weise also nicht nachvollzogen.(vgl. ebd. S. 12 und S. 84)

Was die Lernlust, so Hüther, nun stärkt, ist vor allem die Fähigkeit der Eltern, als nächste Bezugspersonen, den Kindern zu vertrauen und die Bereitschaft sie etwas Neues ausprobieren zu lassen. Je größer die Angst und Verunsicherung ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass Kinder nicht bereit sind sich auf Neues einzulassen und Situationen, die sie herausfordern als belastend zu erleben und so ihre Gedächtnisleistung gefährden.(vgl. Hüther 2006: Die Bedeutung sozialer Erfahrungen für die Strukturentwicklung des menschlichen Gehirns; in: Hermann (Hrsg.) 2006. S.45)

Vertrauen muss sich nach Hüther auf drei Ebenen entfalten: Als Vertrauen in die eigenen Möglichkeiten und Fähigkeiten; als Vertrauen in die Lösbarkeit schwieriger Aufgaben; und als Vertrauen in die Sinnhaftigkeit der Welt und das eigene Gehaltensein in der Welt.(vgl. ebd. S.46) Fehlen diese Formen des Vertrauens, so ist nach Hüther die Herausbildung komplexer Verschaltungen im kindlichen Gehirn gefährdet. Diese Aussagen zeigen, wie wichtig die frühen sozialen Erfahrungen und die Bezugspersonen der Kinder für den späteren Lernerfolg in der Schule sind. Kinder erwerben sich auf diese Art des sozialen Lernens die Fähigkeit, soziale Situationen aufgrund ihrer eigenen Erfahrungen intuitiv einzuschätzen. So könnte ein Kind, das bspw. in einer angstbesetzten Umwelt aufgewachsen ist, in der Schule Schwierigkeiten mit Herausforderungen haben, so dass gezielt ein Umlernprozess von Seiten der Lehrkräfte in Gang gesetzt werden müsste.

Auch Lehrer und Schüler bräuchten somit eine Lernatmosphäre, in welcher der Lehrer dem Schüler ein Vertrauen in seine Fähigkeiten entgegenbringt, und ihn, mit gewisser Unterstützung, eigene Erfahrungen sammeln lässt.

Nach Gerhard Roth haben Neuropsychologen und Emotionspsychologen herausgefunden, dass zu Beginn eines jeden Gesprächs die Glaubhaftigkeit des Partners eingeschätzt wird. Dies geschieht völlig unbewusst innerhalb von ca. einer Sekunde über eine Analyse des Gesichtsausdrucks, der Tönung der Stimme und der Körperhaltung und aufgrund der vergangenen Erfahrungen, die der Mensch in bisherigen sozialen Situationen gesammelt hat. Schüler stellen demnach intuitiv fest, ob der Lehrer motiviert ist, seinen Stoff beherrscht und sich mit dem Gesagten identiﬁziert. Sollte dies nicht der Fall sein, so hört der Schüler weg, und ist ebenfalls unmotiviert.(178 vgl. Roth 2006: Warum sind Lehren und Lernen so schwierig?; in Hermann (Hrsg.) 2006 S. 53)

Nach Manfred Spitzer folgt daraus für die Ausbildung aus der Lehrer: „Das Fach muss im Mittelpunkt stehen, nicht

irgendwelche Tricks zur „Vermittlung“ von „Stoff“...und schon gar nicht die Beherrschung von computergestütztem Kintop und anderem bunten Ablenkungskrimskrams. Ein Lehrer muss in der Lage sein sein, über Sachverhalte seines Faches interessante Geschichten zu erzählen.“(Spitzer 2002 S. 194)

So, meine sehr geehrten Damen und Herren. Mit diesen, doch sehr plakativen Thesen der Hirnforscher, möchte ich Sie aus diesem komplexen Themengebiet für´s erste entlassen. Im nächsten Beitrag dieser Reihe werde ich ausführlich Kritik an den genannten Erkenntnissen und ihre Relevanz für die Erziehungswissenschaft äußern.

Mit den allerfreundlichsten Grüßen

Hirnforschung und Pädagogik Teil 8: Lernen auf zellulärer Ebene / Neuroplastizität

2009-10-29T16:48:00.002+01:00

Aus neurowissenschaftlicher Sicht bedeutet Lernen zunächst einmal nichts anderes als die Modiﬁkation synaptischer Übertragungsstärken. Das bedeutet, dass unter der Überschrift „Lernen auf zellulärer Ebene“ im Prinzip alle neuronalen Mechanismen fallen, welche auch unter dem Begriff Neuroplastizität subsumiert werden. Das Interessante an diesem Sachverhalt ist, dass sich beim Lernen nicht nur die „Leitfähigkeit“ zwischen den einzelnen Neuronen verbessert (oder verschlechtert), sondern sich durch diesen Prozess auch der Mensch verändert. Verändert sich das Gehirn, so verändert sich auch das „Ich“ welches von ihm erzeugt wird. Der Mensch ist also, sobald er etwas gelernt hat, ein anderer. Nach Spitzer ist Lernen in biologischen Systemen gar nicht anders möglich.(vgl Spitzer 2002 S. 234)

Im Folgenden werde ich in zwei getrennten Punkten sowohl die Neuroplastizität als auch das Lernen auf zellulärer Ebene erläutern, wobei das eine das andere impliziert. Insbesondere den zweiten Punkt werde ich nutzen, um die Prozesse vertieft darzustellen.

Neuroplastizität

(Neuro-) Plastizität ist, auch im Hinblick auf das Thema dieser Arbeit, vielleicht eines der wichtigsten organisatorischen Prinzipien des Gehirns. Neuroplastizität wird vom Lexikon der Neurowissenschaften deﬁniert als...

...„die Veränderbarkeit neuronaler Verbindungen im Nervensystem. Das Konzept neuronaler Plastizität steht damit für die Erkenntnis, dass die neu-ronalen Verbindungen nicht starr und invariabel sind, sondern aufgrund bestimmter funktionaler Geschehen (z.B. beim Lernen) oder nach Verlust von Nervenzellen oder Axonen Veränderungen unterliegen können.“

(Josef P. Kopfhammer 2000, in: Lexikon der Neurowissenschaften Bd. 2 2000 S.85)

Josef P. Kopfhammer unterscheidet dabei noch zwischen funktioneller und struktureller Plastizität. Mit der funktionellen Plastizität ist insbesondere die Veränderung der Efﬁzienz der synaptischen Übertragbarkeit gemeint, ohne dass es zu einer Veränderung in der anatomischen Verbindungsstruktur kommt. So kann z.B. ein Aktionspotential in der präsynaptsichen Endigung eines Neurons zu einer vermehrten Transmitterausschüttung führen, was eine verstärkte Aktivierung der postsynaptischen zur Folge hat. Die strukturelle Plastizität unterscheidet sich von der funktionalen darin, dass es zu anatomisch fassbaren Veränderungen im neuronalen Netzwerk kommt. Die anatomische Veränderung betrifft bspw. die molekulare Ausstattung von Prä- und Postsynapsen, aber auch die Struktur der Dendriten und kann einhergehen mit der Bildung neuer Synapsen oder neuer Axone. Alle Prozesse des Lernens beruhen nach den Neurowissenschaftlern auf dieser Plastizität und damit auf der Anpassungsfähigkeit des Nervensystems.

Menno Baumann verweist allerdings darauf, dass eine große Uneinigkeit darüber herrscht, wie groß das Ausmaß tatsächlich ist, welches diese Prozesse einnehmen können. Auf der einen Seite, so beschreibt er, stünden die Skeptiker, welche sowohl die Möglichkeiten der Plastizität für sehr begrenzt halten als auch die zur neuronalen Reorganisation altersabhängig und zeitlich sehr eingeschränkt sehen. Auf der anderen Seite stehen jene, die die Möglichkeiten des Gehirns zur Reorganisation als sehr groß einschätzen. Einigkeit herrscht allerdings darüber, dass es die (Neuro-) Plastizität gibt, und dass sie in der frühen Kindheit günstigeren Bedingungen unterliegt als im Erwachsenenalter. (vgl. Baumann 2007 S. 91) Dies widerlegt die Vorstellung, dass „was Hänschen nicht lernt, Hans nimmermehr lernen würde“, da Hänschen zwar schneller lernt, Erwachsene aber prinzipiell auch die Fähigkeit zur Neuroplastizität haben, verbunden mit der Möglichkeit an bisherige Lernerfahrungen anzuknüpfen.

Lernen auf zellulärer Ebene: Second Messengers, Langzeitpotenzierung und Repräsentationen

Auf zellulärer Ebene bedeutet Lernen, dass sich die Kommunikation, also die synaptische Verbindung zwischen Nervenzellen speziﬁscher Schaltkreise gestärkt wird. Die Grundlage solcher Veränderungen ist die Bildung neuer Rezeptoren an der postsynaptischen Membran, damit ankommende Neurotransmitter mehr Möglichkeiten haben, ihre Signale an das nachgeschaltete Neuron zu übermitteln. Es geht aber auch genau andersherum, so kann ein gezielter Abbau anderer Rezeptoren, bspw. solcher, die hemmende Signale produzieren, ebenfalls zu einer Stärkung der synaptischen Verbindung zwischen zweier Nervenzellen führen.(vgl. Brand/Markowitch 2006: Was weiß die Hirnforschung über Lernen?, in: Zeitschrift für Erziehungswissenschaft Beiheft 5/06 S. 28)

Damit Nervenzellen dazu angeregt werden gezielt bestimmte Rezeptoren vermehrt zu produzieren, bedarf es Neurotransmitter, die von dem Bereich der Dendriten zum Zellkörper gelangen, um dort die Proteinsynthese zu beeinﬂussen. Solche Neurotransmitter müssen aber direkt an den „Erfolg“ einer synaptischen Verbindung gekoppelt sein, damit eben nur efﬁziente Synapsen zwischen den Neuronen weiter gestärkt werden. Zu diesem Zweck gibt es einen intrazellulären Mechanismus, der auf den so genannten „Second - Messengers“ beruht.(vgl. ebd.)

Die Aufgabe der Second - Messengers ist es, die Informationen über die Aktivierung eines Rezeptors an das Effektmolekül zu ermitteln. Sie können dazu zum Zellkern diffundieren und somit die „Schaltzentrale“ der Nervenzelle über die synaptische Aktivität informieren. Dadurch kann die Synthese neuer Rezeptoren eingeleitet und somit die synaptische Verbindung zwischen Neuronen gestärkt werden. Der Bildung von Second - Messengers geht die so genannte Langzeitpotenzierung voraus. Darunter versteht man, dass aufgrund einer hochfrequenten und lang andauernden Aktivierung von Nervenzellen auf der postsynaptischen Seite die Prozesse, welche zur Bildung von Second - Messengers führen, verstärkt werden. (vgl.ebd.)

Die Theorie zur Langzeitpotenzierung beruht auf den Forschungen des Neurowissenschaftler Donald Olding Hebb, der eine Lernregel formulierte, die besagt, dass immer dann, wenn zwei miteinander verbundene Neuronen gleichzeitig aktiv sind, die Verbindung zwischen ihnen stärker wird. Diese Prozesse hinterlassen bleibende Spuren, die durch Reizeinwirkungen von außen entstehen. Sie verstärken selektiv die Verbindungen im menschlichen Gehirn und zwar unter Abhängigkeit davon, wie der Mensch es benutzt. Diese verstärkten Verbindungen stehen für etwas, was der Mensch getan hat, sie „repräsentieren“ das Gelernte, wie die Hirnforscher sagen. Manfred Spitzer beschreibt dies folgendermaßen:

„Die bleibenden Spuren der ﬂüchtigen Eindrücke von draussen in uns haben einen Namen: Man spricht von Repräsentationen der Außenwelt. Diese Repräsentationen entstehen und ändern sich, und man bezeichnet genau diese Vorgänge auch als Lernen. Gehirne und deren Bauteile, die Neuronen, sind darauf spezialisiert, Repräsentationen in Abhängigkeit von ihrer Umgebung auszubilden und zu verändern. Nervenzellen stehen für bestimmte Aspekte der Umgebung...“ Und weiter heißt es: „Halten wir fest: Ein Neuron kann für irgendetwas stehen..., wie ein Wort...für etwas stehen kann. Man sagt, das Neuron repräsentiert etwas, wenn es aktivierbar wird, indem dieses Etwas im Gehirn verarbeitet wird.“

(Spitzer 2002 S. 12f)

Daher können Neuronen bzw. ein Verbund aus Neuronen für Handlungen stehen, für Orte, die wir gesehen haben und für andere Dinge, die wir gelernt haben. Dabei entscheidet das Gehirn, genauer gesagt das limbische System, was wichtig ist, und was nicht, wie ich im Folgenden noch zeigen werde. Fassen wir also zusammen: Das Gehirn ist plastisch, dass heißt es besitzt die Fähigkeit sich beständig an die Umwelt anzupassen. Dabei gilt: Dinge, die man oft tut, verstärken die entsprechenden Verbindungen zwischen den Neuronen im Gehirn, welche eben das repräsentieren, was getan wurde. Je öfter diese Verbindungen genutzt werden, desto stabiler werden sie und desto schneller kann das entsprechende Wissen abgerufen werden. Verbindungen, die nicht genutzt werden, werden eingeschmolzen oder sterben ab.

Daraus lässt sich aus pädagogischer Sicht altbekanntes schlussfolgern: Übung macht den Meister. Des Weiteren lässt sich daraus schließen, dass das Gehirn immer und in jeder Situation lernt. Außerdem bestimmt der Mensch gewissermaßen selbst über seine Gehirnstruktur, indem er es auf eine bestimmte Art und Weise benutzt bzw. er von Geburt an lernt, es auf eine bestimmte Art und Weise zu benutzen. Dies stellt einen zirkulären Prozess dar, indem die Möglichkeiten, die der Mensch hat, zwar von seinem Gehirn vorgegeben sind, er aber über die Art und Weise der Nutzung sich neue Möglichkeiten eröffnet bzw. sie erst ermöglicht. Führt man diesen Gedanken weiter, so lassen sich z.B. Talente und Interessen von Schülern in einem neuen Licht betrachten. Talente könnten demnach nicht angeboren sein, sondern beruhen darauf, dass ein Mensch sich aus verschiedenen Gründen stärker mit bestimmten Dingen beschäftigt hat. Prinzipiell besagt dies auch, dass ein Kind, sofern es mit einem „gesunden“ Gehirn auf die Welt kommt, beinahe alles lernen kann, selbst wenn es Unter- schiede in der Gehirnstruktur von Geburt an gäbe, da man bestimmte Fähigkeiten gezielt trainieren könnte.

Neuronen lernen im Verbund - Wie sich Regeln und Repräsentationen bilden - am Beispiel Sprache

Bei der Geburt reagiert der Säugling noch auf alle 70 Phoneme, die es gibt. Bereits mit sechs Monaten aber, so lässt sich beweisen, macht er einen Unterschied zwischen den Lauten, die er täglich in seiner Muttersprache hört und den Lauten, welche er nicht hört.(vgl. Spitzer 2002 S. 65)

Das Interessante ist, dass sich computersimulierte neuronale Netze (bei entsprechenden Training) beim Lernen der Sprache genau so verhalten wie Kinder: Sie Lernen zunächst die Ausnahmen, dann die Regeln und beide machen zunächst Fehler, indem sie überregulieren, also z.B. die erlernte Vergangenheitsform für Verben auch auf Objekte anwenden. Am Ende des Prozesses können sowohl Kinder als auch das neuronale Netz, die Ausnahmen und die Regel anwenden. Also allein dadurch, dass Synapsenstärken in Netzwerk in Abhängigkeit von den Lernerfahrungen verändert werden kommt es dazu, dass das Netzwerk eine Regel beherrscht. Dies geschieht indem aus dem vielfach Gehörten die Regelmäßigkeiten extrahiert werden. Es festigen sich die neuronalen Verbindungen, die für Worte und grammatikalische Regeln stehen, welche oft gehört werden. Dabei ist festzuhalten, dass zu keinem Zeitpunkt ein Kind, oder die Computersimulation des Netzwerks, eine Regel explizit gelernt hat. Nach Spitzer gibt es diese Regeln auch nicht, außer als Beschreibung dessen, was gelernt wurde. Gehirne sind daher nach Spitzer als „Regelextraktionsmaschinen“ zu bezeichnen. Das Gehirn ist funktional so aufgebaut, dass es keine allgemeinen Regeln erlernt, indem diese ihm didaktisch aufbereitet zum „Konsum“ gereicht werden. Es extrahiert aus den vielen Beispielen, die wahrgenommen werden, das Regelhafte.(vgl. ebd. S. 74ff)

Generell hat das menschliche Gehirn die Möglichkeit, Eindrücke aus der Außenwelt auf zwei Weisen zu repräsentieren: Zum einen kann es die Objekte in relevante Kategorien einordnen, zum anderen werden, wie oben erläutert, allgemeine Repräsentationen gebildet. Das Einordnen von Objekten in Kategorien würde somit dem „klassischen Pauken“, also Auswendiglernen in der Schule entsprechen, die zweite Möglichkeit eher einem „sinnhaften“ Lernen. Für diese Art des Lernens ﬁnden sich im frontalen Kortex spezialisierte Neuronen. In Tierversuchen mit Primaten konnte diese These in Bezug auf die visuelle Wahrnehmung empirisch belegt werden. Die Forschungen ergaben, dass die wahrgenommenen Reize zunächst im visuellen Kortex des Hinterhauptes und dann entlang einer ganzen Reihe visueller Areale der Gehirnrinde verarbeitet werden. Diese wiederum reichen nach vorne bis in den unteren Schläfenlappen. Dort werden nun nicht mehr Ecken und Kanten, Farben oder Bewegungen repräsentiert, sondern die allgemeinen Objekteigenschaften.(vgl. ebd. S. 90)

Daraus schließt Spitzer für die (Schul-) Pädagogik, dass das Lernen einzelner Fakten oder Ereignisse bzw. das Auswendiglernen von bspw. mathematischen Formeln überﬂüssig, wenn nicht sogar ungünstig ist, da man in der Schule den Kindern Fähigkeiten vermitteln will, die sie auf verschiedene Lebenslagen beziehungsweise Aufgabentypen anwenden können. Fakten, die bloß auswendig gelernt werden, „schweben“ somit in einem „luftleeren Raum“ des Gehirns, und könnten nicht auf andere Aufgabentypen angewendet werden. Hiervon sind aber einige Ausnahmen zu machen: Beispielsweise sind Orte und wichtige Ereignisse des persönlichen Lebens, d.h. Inhalte, die eben nicht allgemein sondern speziell sind von dieser Art des Lernens ausgeschlossen. Diese fallen aber auch nicht in den Schulunterricht.

So, meine sehr geehrten Damen und Herren. Für heute war es das mal wieder. In den nächsten Beitrag widme ich mich dem Thema "Lernen und Gedächtnis aus neurowissenschaftlicher Perspektive" und schau mir mal an, welche Faktoren für den Lernerfolg aus neurowissenschaftlicher Sicht besonders interessant sind.

Wie immer bedanke ich mich recht herzlich für die Aufmerksamkeit und wünsche noch einen schönen Abend.

Hirnforschung und Pädagogik Teil 7: Hirnreifung zwischen Anlage und Umwelt

2009-10-29T11:06:00.006+01:00

Guten Morgen meine sehr geehrten Damen und Herren...

und weiter geht es im Takt:

Hirnreifung zwischen Anlage und Umwelt

Nach den neusten Erkenntnissen der Hirnforschung ﬁndet die Hirnentwicklung zwischen den Genen und der Umwelt in einem wechselhaften Austausch statt. Demnach wäre sowohl die Sichtweise eines reinen biologischen Determinismus, als auch der Blick auf den Menschen im Sinne eines „Tabula - Rasa“ , welcher nur durch seine (soziale) Umwelt geprägt wird, falsch. Wolf Singer versucht dies an folgendem Beispiel deutlich zu machen:

„Es ist anzunehmen, dass sich unsere genetische Ausstattung seit den letzten 30.- 40.000 Jahren nur unwesentlich, wenn überhaupt, verändert hat. (...) Das bedeutet aber auch, dass ein Baby Höhlen bewohnender Steinzeiteltern so werden würde wie wir, wenn es von Geburt an in unserer Gesellschaft aufgezogen würde, vielleicht ein Studium aufnähme...

Umgekehrt würden unsere Kinder, wären sie den Damaligen anvertraut,so geworden wie deren Kinder. Wir wissen nicht sehr viel über diese Menschen. Aber gewiss ist, dass sie sich drastisch von uns unterschieden haben müssen und zwar vor allem im Hinblick auf höhere mentaleFertigkeiten und kognitive Leistungen wie Sprach- und Abstraktionsvermögen. Dies zeigt, wie obsolet die derzeitige Überbetonung genetischen Determinismus ist.“ ( Singer 2001 S.2)

Auch der Neurobiologe Gerald Hüther geht ähnlich wie Singer davon aus, dass sich die Entwicklung des Menschen zwischen diesen beiden Faktoren abhandelt. Er bezeichnet das menschliche Gehirn als ein „soziales Produkt“, welches von Geburt an für die Gestaltung von sozialen Prozessen optimiert ist. Seiner Ansicht nach sind alle Bereiche, in denen sich das menschliche Gehirn von seinen nächsten tierischen Verwandten unterscheidet und die als speziﬁsch menschlich betrachtet werden, Bereiche, welche erst nach der Geburt endgültig ausgeformt werden. Hüther zufolge ist keine der kulturspeziﬁschen Leistungen angeboren.(vgl. Hüther 2006 S.42)

Diese Erkenntnis ist aus pädagogischer Sicht von einer nicht zu unterschätzenden Relevanz, da sie impliziert, wie bedeutsam Erziehung und Sozialisation für die Entwicklung des Menschen sind. Bevor ich aber diesen Gedanken weiter führe, möchte ich den Prozess der Hirnentwicklung in seinen einzelnen Schritten darstellen. Zu diesem Zweck erläutere ich zunächst die Prozesse der Neurogenese, Migration und Differenzierung, anschliessend den wichtigen Punkt des Zelluntergangs und der Synapsenreduktion, sowie der sensiblen bzw. kritischen Phasen der Hirnentwicklung.

Neurogenese, Migration und Differenzierung

Neurogenese

Etwa am neunten Tag nach der Befruchtung differenziert sich das embryonale Gewebe in zwei verschiedene Typen, das so genannte Ektoderm und Entoderm. Aus dem Ektoderm entstehen die Haut, die Sinnesorgane und das gesamte Nervensystem. Zuvor bildet sich jedoch noch ein dritter Gewebetyp, das so genannte Mesoderm, aus dem sich das Bindegewebe, die Knochen und die Muskeln entwickeln. Aus dem Zusammentreffen von Ektoderm und Mesoderm

bildet sich in der dritten Schwangerschaftswoche die Neuralplatte, welche sich zunächst zur Neuralrinne weiterentwickelt, bis sie sich schließlich zum Neuralrohr zusamm
enfügt. An der Wand des Neuralrohrs beginnt von da an die Zellteilung, in der zwischen 250.000 und 500.000 Nervenzellen pro Minute entstehen. Dabei entwickeln sich Glia- und Nervenzellen aus denselben Stammzellen, jedoch entstehen die beiden Zelltypen in Abhängigkeit von dem Ort der Zellteilung. Eine Zelle, die einmal als Neuron differenziert wurde, verliert dabei die Fähigkeit sich zu teilen.(vgl. Baumann 2007 S.74 / Dies führte zu dem neurowissenschaftlichen Dogma, dass die Nervenzellen, sofern sie sterben, nicht mehr ersetzt werden könnten. Dies konnte jedoch in jüngerer Zeit von dem Neurowissenschaftler Fred Gage entkräftet werden. Er fand heraus, dass bei Säugetieren im erwachsenen Riechhirn und im Hippokampus beständig neue Neuronen entwickeln.)

Festzuhalten ist, dass bereits zu diesem Zeitpunkt eine Entwicklung im Aus- tausch zwischen Umwelt und Genen stattﬁndet. Gene sind immer in ihre je speziﬁsche Umwelt eingebettet. Laut Wolf Singer ist es die Umwelt, die das Auslesen der genetischen Information initiiert. Die Entwicklung des Nervensystems, wie des gesamten Menschen, vollzieht sich immer in einen Dialog zwischen Genom und Umgebung. Dies zeigt, wie obsolet die Behauptung ist, dass der Mensch völlig genetisch determiniert sei. (vgl.
Singer 2004 S.2)

Migration

Nachdem die Zellen auf diesem Weg entstanden sind, begeben sie sich zu dem Ort, an dem sie später arbeiten sollen. Die Gliazellen dienen den Nervenzellen als „Wegweiser“, an denen entlang die Neuronen zu ihrem Zielort wandern. Erreicht eine Nervenzelle ihren Zielort, verbindet sie sich mit anderen Neuronen entlang der Gliazellen zu den so genannten „Säulen“ und bildet so die Basis für spätere Funktionseinheiten. Ab diesem Zeitpunkt startet die Differenzierung zu einem bestimmten Zelltyp. Nachfolgende Neurone müssen nun durch diese bereits entstandenen Zellschichten hindurch wandern und bilden an der Außenwand eine neue Zellschicht. Das Gehirn reift daher von innen nach außen. Bereits während die Zellen sich auf die Wanderung machen, beginnen die Axone zu sprießen. Diesen Prozess kann das Gehirn zu jedem beliebigen späterenZeitpunkt wiederholen und somit immer dann das Axonenwachstum initiieren, wenn die Umstände dies erforderlich machen. Schwerpunktmäßig ﬁndet die Migration pränatal statt.(vgl. Baumann 2007 S.75)

Differenzierung

Parallel zum Wachstum der Dendriten bilden sich die Synapsen. Erst mit der Entstehung der ersten Synapse in der siebten Schwangerschaftswoche kann im Gehirn Kommunikation stattﬁnden. Dieser Vorgang schafft die Grundlage für alle Lernprozesse. Synapsen entstehen lebenslänglich und sind in der Lage ihre Struktur und damit die Art der Kommunikation zu verändern. Es gibt scheinbar zwei Wellen, in denen besonders viele Synapsen ausgebildet werden. Die erste Phase, bezeichnet als Synaptogenese, beginnt pränatal und dauert die gesamte Schwangerschaft hindurch. In einigen Arealen wie dem frontalen Kortex sogar bis über das erste Lebensjahr hinaus. Die zweite Phase erfolgt in der frühen Adoleszenz, in der es eine Überproduktion von Synapsen und Dendriten gibt, die sich aber im Laufe der folgenden Jahre wieder reduziert. (vgl. ebd. S.76)

Zelluntergang und Synapsenreduktion

Der menschliche Säugling kommt mit wesentlich mehr Neuronen und synaptischen Verbindungen auf die Welt als er tatsächlich braucht, um funktionale Schaltkreise zur Informationsentwicklung zu entwickeln.( vgl. Stern/Grabner 2007 S. 62) Dieser Überschuss an Neuronen wird im Laufe der menschlichen Entwicklung bis in das Erwachsenenalter hinein um ungefähr die Hälfte aller ursprünglichen Neuronen reduziert, so dass diejenigen Neuronen, die die Entwicklung überleben, auch diejenigen sind, welche tatsächlich benutzt werden. In noch viel stärkerem Maß ﬁnden sich diese Prozesse auch für Dendriten und Synapsen, allerdings beginnt der Untergang von Dendriten und Synapsen deutlich später in der Entwicklung, etwa ab dem zweiten Lebensjahr, und erstreckt sich mindestens bis ins frühe Erwachsenenalter.(vgl. Baumann 2007 S. 78ff)

Dabei laufen zwei Prozesse gleichzeitig ab. Auf der einen Seite die Entstehung neuer Synapsen und auf der anderen Seite der Untergang derjenigen Synapsen, die nicht regelmäßig benutzt werden. Durch diese Prozesse bekommt das sich entwickelnde Gehirn die ideale Möglichkeit sich seiner je speziﬁschen Umwelt anzupassen. Dabei ﬁnden der Zelluntergang und die Synapsenreduktion im Laufe der menschlichen Entwicklung im gesamten Gehirn, jedoch nicht überall zur selben Zeit statt. Über diesen Prozess hinweg wird nach Wolf Singer im Gehirn nur ca. ein Drittel aller angelegten synaptischen Verbindungen erhalten. Dies bedeutet, dass die „Architektur“ des Gehirns in hohem Maße von Umweltfaktoren und Erfahrungen abhängig ist. (vgl. Singer 2004 S. 4)

Hieraus lässt sich schließen, dass der Mensch in der frühen Kindheit schneller und ﬂexibler lernen kann, da das Gehirn in diesem Alter am ﬂexibelsten auf neue Erfahrungen reagieren kann und sich so aus diesen Erkenntnissen die Empfehlung ergibt, Kinder so früh wie möglich pädagogisch zu fördern, z.B. durch einen gezielten Fremdsprachenunterricht oder einer mathematischen Frühförderung.

Myelinisierung

Vor ca. 100 Jahren beschäftigte sich der deutsche Neurologe Paul Flechsig mit dem Phänomen der Größen- und Gewichtszunahme des Gehirns nach der Geburt. Er fand bei Untersuchungen an den Gehirnen verstorbener Kinder heraus, dass die Größenzunahme des Gehirns vor allem auf der Zunahme der Dicke von Faserverbindungen zwischen den Neuronen beruht. Ursächlich für die Verdickung der Fasern ist die so genannte Myelinschicht.(vgl. Spitzer 2002 S. 229)
Die Myelinschicht besteht aus weißen Gliazellen und dient als Ummantelung der Axone für eine deutlich schnellere Informationsübermittlung im Gehirn. Sie beginnt nach der Migration, und zwar nachdem das Neuron seinen Zielort gefunden hat und das Axon bereits den ersten Kontakt mit Dendriten anderer Zellen aufgenommen hat.(vgl. Baumann 2007 S. 81)
Nach Manfred Spitzer führt die Isolierung der Nervenfasern mit Myelin (und damit deren Dickenzunahme) zur Zunahme der Geschwindigkeit der Nervenleitung auf bis zu 110 Meter pro Sekunde. Ohne Myelinisierung liegt die Geschwindigkeit bei gerade drei Metern pro Sekunde. Dadurch, dass kortikale Areale auf einen schnellen Austausch untereinander angewiesen sind ergibt sich, dass ein Areal, dessen Verbindungsfasern noch nicht myelinisiert sind, nur wenig zur Informationsverarbeitung beitragen kann.(vgl. Spitzer 2002 S. 230)
Das Interessante an der schrittweisen Myelinisierung ist, dass sie dafür sorgt, dass ein sich entwickelnder Mensch nur zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmte Dinge lernen kann. Sie ersetzt damit quasi den „Lehrer“.

Laut Manfred Spitzer werden nach der Geburt zunächst die primären sensorischen und motorischen Areale myelinisiert, also Areale, die für die primäre Verarbeitung von Sehen, Hören und Tasten verantwortlich sind, sowie zum Ausführen von Bewegungen gebraucht werden. Dadurch kann der Säugling erste Erfahrungen machen, die Informationen jedoch nicht sehr tief verarbeiten. Danach werden sekundäre Areale myelinisiert und erst um die Zeit der Pubertät herum werden die Verbindungen zu den höchsten kortikalen Arealen im Frontalhirn myelinisiert und gehen damit „online“. Aus der späten Ausreifung des Frontalhirns zieht Spitzer daher die Schlussfolgerung, dass man Ethikunterricht, da die behandelten Themen im Frontalhirn repräsentiert werden, frühestens ab der siebten Klasse einführen sollte, da jüngere Schüler nicht über die Gehirnareale verfügen könnten, welche sie zur Bearbeitung des Ethikunterrichtes bräuchten.(vgl. ebd. S. 359)
Die, beim Menschen im Vergleich zu anderen Primaten, stark verzögerte Gehirnreifung wurde lange als Nachteil interpretiert, stellte sich aber im Nachhinein als Vorteil dar, da sie sicher stellt, dass der Mensch zunächst einfache Strukturen und mit der fortschreitenden Myelinisierung immer komplexere Strukturen lernt. Nach Spitzer konnte dabei über computersimulierte Neuronale - Netze, an welchen man untersuchte wie ein Netzwerk grammatikalische Regeln lernt, nachgewiesen werden, dass nur auf diese Weise ein Netzwerk überhaupt komplexere Strukturen lernen kann. Würde das Gehirn von Geburt an „offen“ sein für alles, was an Reizen einströmt, würde es letztlich überlastet sein und gar nichts oder nur sehr langsam lernen. Dementsprechend meint der Hirnforscher Spitzer, dass die schrittweise Myelinisierung des Gehirns das biologische Korrelat zur pädagogischen Weisheit, dass man immer vom Leichten zum Schweren lernen sollte, sei. (vgl. Spitzer 2002 S. 231ff)

Sensible- und kritische Phasen in der Hirnentwicklung

Nach Sabine Pauen spricht man im Allgemeinen von einer kritischen oder lernsensiblen Phase dann, wenn Erfahrungen in einem gegebenen Alter prägende Wirkung für das ganze weitere Leben haben.133 Nach Stern unterscheidet man zwischen kritischen und sensiblen Phasen je nach dem Grad der Ausprägung im Bezug auf die Altersabhängigkeit und die Irreversibilität der Phase. Von einer kritischen Phase spricht man nur dann, wenn sich bestimmte Entwicklungsdeﬁzite zu einem späteren Zeitpunkt nicht wieder aufholen lassen.( vgl. Pauen 2006: Zeitfenster der Gehirn- und Verhaltensentwicklung: Modethema oder Klassiker, in: Hermann (Hrsg.) 2006 S. 33)
Diese Phasen sind durch genetisch festgelegte Entwicklungsmechanismen verursacht, die aber einen bestimmten äußeren Reiz brauchen, um abzulaufen. Wie Sie bereits in dem Punkt „Zelluntergang und Synapsenreduktion“ gehört haben, ﬁndet im Gehirn ein permanenter Umbauprozess statt, der zu bestimmten Phasen allerdings aktiver ist als in anderen. Die Überproduktion und Selektion von Synapsen erfolgt aber nicht in jeder Gehirnregion zum selben Zeitpunkt und in derselben Geschwindigkeit und Intensität. So wird bspw. im Hinterhauptslappen, der für die visuelle Wahrnehmung zuständig ist, die höchste Dichte von Synapsen schon in den ersten Lebensmonaten erreicht, im Stirnlappen hingegen ist das Wachstum zwischen dem dritten und dem sechsten Lebensjahr am höchsten. Daraus schließen die Hirnforscher, dass in diesen Phasen das Gehirn besonders empfänglich für bestimmte Lernerfahrungen ist, weil zu diesem Zeitpunkt die dafür relevanten Synapsen ausgewählt und strukturiert werden. Im Umkehrschluss, so die Hirnforscher, müsste man damit rechnen, dass bei Verpassen von Phasen Lernerfahrungen später nicht mehr nachgeholt werden könnten, da die entsprechenden Synapsen, welche durch die Nicht - Benutzung nicht mehr gebraucht würden, abgebaut würden. Da es nicht noch einmal zu einer derartigen Überproduktion von Synapsen in dem entsprechenden Areal kommen würde, könnten die verpassten Lernleistungen beziehungsweise Erfahrungen auch nicht mehr bzw. nicht mehr vollständig nachgeholt werden.

Ein Beispiel für eine kritische Phase ist die Entwicklung der visuellen Wahrnehmung: Früher litten Neugeborene häuﬁg an Infektionen ihrer Augen, welche sie sich bei der Geburt zuzogen. Die Folgen waren Trübungen der Hornhaut oder der Linse, wodurch die Kinder erblindeten und nur diffuse Helligkeitsunterschiede wahrnehmen konnten. Als es möglich wurde Linsen und Hornhäute zu transplantieren waren die Hoffnungen groß, dass die Kinder wieder lernen würden normal zu sehen, jedoch geschah dies nicht. Die Kinder hatten zwar funktionstüchtige Augen, blieben jedoch blind, da das Gehirn mit den Informationen, die es bekam, nichts anfangen konnte. Die kritische Phase, in der sich das visuelle System beim Menschen ausprägt, war übersprungen und konnte nicht mehr nachgeholt werden.(vgl. Singer 2004 S. 4)

Sensible- und kritische Phasen sind für die Pädagogik von einem hohen Interesse. So ist es durchaus von Relevanz zu wissen, wann ein Mensch was lernen kann, und wann sich das Zeitfenster, indem er es lernen kann wieder schließt. So könnte man vielleicht in naher Zukunft mit Hilfe der Hirnforschung herausﬁnden, wann der ideale Zeitpunkt gekommen ist um bestimmte mathematische und sprachliche Fähigkeiten zu lernen. Auf diese Weise könnte eine Art neurobiologischer Lehrplan entstehen, der sich direkt an der Entwicklung des Gehirns ausrichtet. Zum anderen haben sicherlich viele Eltern und Pädagogen die Sorge, dass sie eine sensible- oder kritische Phase verpassen und so dem Kind für immer die Möglichkeit nehmen bestimmte Dinge zu lernen beziehungsweise bestimmte Fähigkeiten zu erwerben.

Nach Spitzer ist diese Sorge jedoch unbegründet: Das menschliche Gehirn sucht sich aktiv aus seiner Umwelt das heraus, was es für seine optimale Entwicklung braucht. Dabei handelt es sich um derart universelle Reize, dass sie in jeder „normalen“ Umgebung vorkommen sollten.( vgl. Stern/Grabner u.a. 2007 S. 10)
Laut Spitzer wirken gezielte Förderprogramme oder besonders reizstarke Umwelten eher kontraproduktiv, da die Gefahr einer Überforderung des Gehirns zu groß sei.v(gl Spitzer 2002 S. 234 )
Das der Schulpädagogik in naher Zukunft ein Lehrplan zur Verfügung steht, der sich nach der Gehirnentwicklung und den sensiblen- bzw. kritischen Phasen richtet, dürfte jedoch nicht zu erwarten sein. Die gesamte von mir gesichtete Literatur bezüglich dieses Themas enthielt nur gesicherte Daten bezüglich sensiblen bzw. kritischen Phasen der visuellen Wahrnehmung, der Sprachentwicklung und einzelner motorischer Fähigkeiten. Bezüglich anderer Fähigkeiten bestehen allenfalls Vermutungen.

So meine sehr geehrten Damen und Herren. Das war es für heute. In den nächsten Artikel gehen wir noch weiter in Tiefe des Gehirns...Lassen Sie sich überraschen.

Zeit und Lernen

2009-08-26T10:35:00.004+02:00

Dank Twitter wird man auch immer wieder auf schöne Youtube-Videos aufmerksam gemacht, in diesem Sinne RT@Filterraum (+Empfehlung diesem Tweet zu folgen).

Peter Fuchs im Miniinterview:

Wie immer mit freundlichen Grüßen

Hirnforschung und Pädagogik Teil 6: Lernen aus neurowissenschaftlicher Perspektive

2009-08-26T10:03:00.003+02:00

Guten Morgen meine sehr geehrten Damen und Herren,

in der Reihe Hirnforschung und Pädagogik geht es jetzt an das Eingemachte, den Kern meiner Auseinandersetzung mit der Hirnforschung. Es geht um das Thema Lernen und was die Hirnforschung darüber weiß oder zu wissen zu glaubt.

Dieses Kapitel nahm in meiner Diplomarbeit verständlicherweise den größten Raum ein, was aber in der Übertragung auf das Medium Weblog mir einige Schwierigkeiten bereitet. Genau genommen weiß ich zu diesem Zeitpunkt noch nicht wie ich die Fülle an Material kürzen kann um die Lesbarkeit am Bildschirm zu bewahren (es wäre auch sinnvoller gewesen, das gesamte Material als PDF hochzuladen und darauf zu verweisen), mit "Copy and Paste" ist es an dieser Stelle nicht getan. Trotz alledem ist es mir einen Versuch wert und Sie können in diesem Artikel die Einleitung für dieses Kapitel lesen wie auch die Gliederung für die noch folgenden Artikel.

Einleitung

Nachdem ich in den vorherigen Artikeln die Grundlagen der Neurowissenschaft und Hirnforschung dargestellt habe, möchte ich im Folgenden Bezug auf eben jene Erkenntnisse aus den Neurowissenschaften nehmen, welche nach Ansicht der Neurowissenschaftler und Neurodidaktiker für die Pädagogik, insbesondere die Schulpädagogik, von Relevanz sind. Was wissen die Neurowissenschaftler tatsächlich über das Lernen? Und wie verhält sich ihr Verständnis vom Lernen

zu pädagogischen Auffassungen?

In der Erziehungswissenschaft dominieren psychologische Lerntheorien. Nach Gudjons, der sich auf die Deﬁnition von Bower und Hilgard bezieht, versteht man unter Lernen...

„...die Veränderung im Verhalten oder im Verhaltenspotential eines Organismus in einer bestimmten Situation, die auf wiederholte Erfahrungen des Organismus in dieser Situation zurückgeht...“(Gudjons 2003 S.213)

Nach Gudjons impliziert diese Deﬁnition zwei Sachverhalte: Zum einen schließt sie „angeborene Reaktionstendenzen“ aus und zum zweiten ist das eigentliche Lernen nicht beobachtbar, da es aus der dauerhaften Veränderung des Verhal-

tens aufgrund von Erfahrungen gefolgert wird.(vgl. ebd. S.314)

Die Neurowissenschaften deﬁnieren Lernen auf die gleiche Weise. Der Unterschied liegt darin, dass sie das Lernen beobachtbar machen, die „Black - Box“ öffnen und zeigen, wo und wie Lernprozesse im Gehirn stattﬁnden. Dementsprechend ﬁnden sich in der neurowissenschaftlichen Deﬁnition vom Lernen einige Unterschiede zur psychologischen:

„Lernen basiert auf einer speziﬁschen Verstärkung bestimmter Nervenzellen im Zentralnervensystem, und zwar einer elektrischen Signalübertragung, an den Synapsen durch biochemische und strukturelle Modiﬁkation (Langzeitpotenzierung, synaptische Plastizität). (...) Lernen ist sowohl ein Prozess (Informationsaufnahme,- -verarbeitung und -speicherung), als auch ein Produkt (die Disposition, künftiges Verhalten an den gemachten Erfahrungen zu orientieren und evtl. zu modiﬁzieren oder zu unterlassen).“(Lexikon der Neurowissenschaften Bd. 2)

Für die Pädagogik bzw. die Schulpädagogik ist diese Deﬁnition unzureichend, weil sie das sinnhafte, problemlösende, entdeckende und persönlichkeitsverändernde Lernen ausklammert. Gudjons verweist aber darauf, dass „Lernen...anders als Erziehung ein wertneutraler Begriff“ sei. Es geht um die Kennzeichnung von Änderungen (nicht...um Verbesserung)“(Gudjons 2003 S. 314) Dieser Deﬁnition kann ich mich im Hinblick auf die pädagogische Praxis und Theoriebildung nicht anschließen, da Lernen aus einer pädagogischen Perspektive nie ohne wertende Aspekte auskommen kann. Letztlich geht es auch um das, was gelernt werden soll, und warum es gelernt werden soll. Eine rein technologische Betrachtung des Lernbegriffs greift daher zu kurz.

Über einen Vergleich zwischen der relevanten neurowissenschaftlichen und neurodidaktischen Literatur zu diesem Thema ergaben sich folgende pädagogisch relevante Punkte: Hirnreifung; Neuroplastizität und Lernen auf zellulärer Ebene; Lernen und Gedächtnis; sowie als wichtige Faktoren für den Lernerfolg: Aufmerksamkeit, Motivation, Emotionen und die Rolle der sozialen Beziehungen.

In den folgenden Artikeln stelle ich diese Punkte einzeln unter Bezugnahme der aktuellen Literatur zum Thema Lernen aus neurowissenschaftlicher Perspektive dar. Die Ergebnisse, die sich aus ihnen ergeben, fasse ich in einem Schlusswort zu diesem Kapitel zusammen um mich danach in einem Fazit kritisch zu ihnen zu äußern.

Wie immer mit freundlichen Grüßen

Hirnforschung und Pädagogik Teil 5 1/2: Der funktionelle und anatomische Aufbau des Gehirns

2009-08-25T11:55:00.007+02:00

Guten Tag meine sehr geehrten Damen und Herren,

wie in Teil 5 angesprochen schließe ich heute mit den anatomischen und funktionellen Aufbau des Gehirns ab.

Das limbische System

Das limbische System wurde zunächst als die anatomische Basis für emotionale Reaktionen betrachtet. Vergleichende neuroanatomische, physiologische und klinische Untersuchungen haben dann jedoch gezeigt, dass das limbische System neben der Kontrolle des affektiven Verhaltens an Lernprozessen beteiligt ist und eine wichtige Rolle bei der Abspeicherung von Gedächtnisinhalten spielt. So wird das limbische System heute als Assoziationssystem betrachtet, das Sinnesimpulse verarbeitet und mit den individuellen körperlichen Bedürfnissen in Einklang bringt.(vgl. Lexikon der Biologie 2000 Bd. 2 S. 309)

Entwicklungsgeschichtlich betrachtet ältere limbische Regionen fügen Informationen über Geschmack, Geruch und Schmerz hinzu. Der vordere cinguläre Kortex ist ein wichtiges Bindeglied zwischen dem Neokortex und den Zentren, welche zwar an der Entstehung von Bewusstsein beteiligt sind, selbst aber unbewusst arbeiten. Diese Zentren bezeichnet man als „subkortikal“, weil sie außerhalb bzw. unterhalb des Kortex liegen. Hinzu kommen solche Hirnzentren, die über Botenstoffe (so genannte „Neurotransmitter“) wie z.B. Adrenalin für „Aufregung“ in unserem Gehirn sorgen, wenn wir in bedrohliche oder belastende Situationen geraten. Das limbische System hat ganz unterschiedliche Funktionen, die aber alle am unbewussten Entstehen und an der Regulation von körperlichen Bedürfnissen, Affekten und Gefühlen beteiligt sind.

Ein wichtiger Bestandteil des limbischen Systems ist der Hypothalamus. Er beﬁndet sich im unteren Teil des Zwischenhirns. Er ist das wichtigste Kontrollzentrum für biologische Grundfunktionen wie Nahrungs- und Flüssigkeitsaufnahme, Schlaf und Wachzustand, Temperatur- und Kreislaufregulation, Angriffs- und Verteidigungsverhalten wie auch Sexualverhalten. Daher ist er auch der Entstehungsort der damit verbundenen Trieb- und Affektzustände. Der Hypothalamus ist mit nahezu allen verhaltensrelevanten Teilen des übrigen Gehirns verbunden.(vgl. Roth 2007 S. 43-48)

Das unbewusste Entstehen von Emotionen im engeren Sinne ist vornehmlich Sache der Amygdala und des mesolimbischen Systems. Die Amygdala beﬁndet sich am unteren Rand des Temporallappens. Sie nimmt eine zentrale Rolle beim Entstehen von überwiegend negativen oder stark bewegenden Emotionen und beim emotionalen Lernen ein. Sie wird als Zentrum der furcht- und angstgeleiteten Verhaltensbewertung betrachtet. Ein Gegenspieler der Amygdala, zumindest was Furcht, Angst und Stress betrifft ist das mesolimbische System.(vgl. ebd.)

Das mesolimbische System hat drei Funktionen: Zum einen stellt es das Belohnungssystem des Gehirns dar, denn hier werden hirneigene Opiate besonders wirksam, die zu positiven Empﬁndungen bis hin zur Euphorie führen können. Zum anderen ist es das System, das positive Konsequenzen von Ereignissen oder Handlungen registriert und dies zur Grundlage der dritten Funktion macht, nämlich den Menschen zu motivieren, damit er das Getane wiederholt, welches

zuvor zu einem positiven Zustand geführt hat.(vgl. ebd.)

Der Hippokampus ist ein wichtiger Träger des Vorbewussten und nimmt entsprechend eine Zwischenstellung zwischen dem Neokortex und den limbischen System ein. Er ist der Organisator des bewusstseinsfähigen und sprachlich formulierbaren deklarativen Gedächtnisses. Er legt fest, welche bewusst erfahrenen Ereignisse wie in welche der vielen „Schubladen“ dieses Gedächtnissystems abgelegt werden. Der Hippokampus ist zwar der Organisator, aber nicht der Ort des deklarativen Gedächtnisses, dieser beﬁndet sich in der Großhirnrinde. Dabei gilt, dass das jeweilige Gedächtnis an dem Ort der Großhirnrinde lokalisiert ist, an dem auch die zugehörige sensorische Information verarbeitet wird. So beﬁndet sich der Ort für das visuelle Gedächtnis dort, wo auch visuelle Informationen verarbeitet werden. Der Hippokampus arbeitet dabei völlig

unbewusst. (vgl.ebd.)

Eng verbunden mit dem Hippokampus, der Amygdala, dem mesolimbischen System und dem gesamten Kortex ist die septale Region, die zusammen mit benachbarten Strukturen das basale Vorderhirn bildet. Das basale Vorderhirn hat ebenfalls affektiv - vegetative Funktionen, z.B. im Bereich der Fortpﬂanzung und der Nahrungsaufnahme, aber in Zusammenarbeit mit dem Hippokampus und der Großhirnrinde übt es kognitive und motivationale Funktionen im Zusammenhang mit Lernen, Aufmerksamkeitssteuerung und Gedächtnisbildung aus. (vgl. ebd.)

Zwischenhirn und Hirnstamm

Das Zwischenhirn besteht von oben nach unten aus Epithalamus, dasalen Thalamus, ventralen Thalamus und Hypothalamus. (vgl. ebd. S. 48-52)

Der dasale Thalamus ist ein Komplex aus funktional sehr unterschiedlichen Gebieten eng gepackter Nervenzellen und ist mit der Hirnrinde über auf- und absteigende Fasern verbunden, die das thalamus - kortikale System bilden. In den Kernen des dasalen Thalamus enden die vom Auge, vom Ohr, vom Gleichgewichtsorgan, von der Haut und den Muskeln kommenden sensorischen Bahnen und werden auf anderen Bahnen zur Hirnrinde umgeleitet. Ebenso werden motorische Bahnen der Hirnrinde, die ihren Weg zum Verlängerten Mark und Rückenmark nehmen, umgeleitet. Entsprechend haben Kerne des dasalen Thalamus teils sensorische, teils motorische Funktionen, sind aber auch an kognitiven und limbischen Funktionen beteiligt und spielen bei der Regulation von Wahrheits-, Bewusstseins- und Aufmerksamkeitszuständen eine wichtige

Rolle. Das sich am Zwischenhirn anschließende und beim Menschen relativ kleine Mittelhirn (Mesencephalon) gliedert sich in einen oberen Teil, das so genannte Mittehlhirndach (Tectum), und einem unteren Teil, das so genannte Tegmentum.

Dieses Zentrum spielt beim Menschen unbewusst eine wichtige Rolle bei visuell ausgelösten Blick- und Kopfbewegungen und entsprechenden Orientierungsleistungen. Das Tegmentum enthält zudem Zentren, die für Bewegung, Handlungssteuerung und -bewertung wichtig sind. Im Inneren des Mittelhirns liegt das Zentrale Höhlengrau, das der Sitz von Schaltelementen affektiver Reaktionen und instinktiver Verhaltensweisen ist. Die Brücke enthält, wie das Mittelhirn Tegmentum, eine Reihe wichtiger motorischer und limbischer Kerne und stellt die Verbindung zwischen Großhirnrinde

und Kleinhirn her. Das Kleinhirn ist auf die Brücke aufgesetzt und gliedert sich anatomisch und funktionell in drei Teile: Der erste Teil hat mit der Steuerung des Gleichgewichtes und der Augenbewegungen zu tun und wird Vertibulo - Verebellum genannt. Der zweite Teil wird Spino - Cerebellum genannt. Es erhält über das Rückenmark Eingänge von den Muskeln und hat mit der Koordination des Bewegungsapparates zu tun. Der dritte Teil, cerebro cerebellum genannt,

ist eng mit der Großhirnrinde verbunden und mit der Steuerung der befasst sich mit der Steuerung der Feinmotorik.

Das Kleinhirn stellt laut Roth einen wichtigen Ort motorischen Lernens dar, ist aber auch an vielen kognitiven Leistungen wie Sprache und Denken beteiligt. Das Verlängerte Mark ist die direkte Fortsetzung des Rückenmarks und verbin-

det das Gehirn mit dem größten Teil des Körpers. Das Verlängerte Mark enthält die so genannte Retikuläre Formation, die sich vom Verlängerten Mark über die Brücke bis zum vorderen Mittelhirn zieht und eine entscheidende Rolle bei lebenswichtigen Körperfunktionen wie Schlafen und Wachen, Blutkreislauf und Atmung, sowie Erregungs-, Aufmerksamkeits-, und Bewusstseinszuständen spielt. (vgl. ebd.)

Die Nervenzellen

Nervenzellen (Neurone) sind die „Bausteine“ des Gehirns. Das gesamte Gehirn besteht aus Neuronen, die miteinander in kaum zählbarer Weise verknüpft und verﬂochten sind. Nach Ansicht von Wolf Singer, entstehen Phänomene wie Be-

wusstsein, Gefühle, aber auch die Fähigkeit zu lernen erst durch das komplexe Netzwerk aus Neuronen.(vgl. Singer 2000)

Das menschliche Gehirn besteht aus ca. 50-100 Milliarden Neuronen, und laut Gerhard Roth, aus mindestens der doppelten Anzahl an Stütz-, Hilfs- und Ernährungszellen, den so genannte Gliazellen. Nach Roth sind Neuronen eine Art

„Minibatterie“ und im Netzwerk eine Art „elektrischer Schaltkreis“. Neurone nehmen zum einen elektrische Signale auf, verändern sie und geben sie wieder weiter, können aber auch chemische Kommunikationssignale, so genannte

Neurotransmitter, aufnehmen, verändern und wieder abgeben.(vgl. Roth 2007 S. 54)

Ihre besondere Erregbarkeit und Leitfähigkeit erhalten Neurone dabei durch elektrisch geladene Atome (Ionen), insbesondere durch Natrium- und Kaliumione. Alle Neuronen wenden mindestens ein Drittel der ihnen zur Verfügung ste-

henden Energie dafür auf, Natrium aus der Zelle heraus und Kalium in die Zelle hinein zu pumpen. Hierdurch entsteht an der Zellmembran ein Ladungsunterschied von etwa 70 Millivolt (innen negativ), der als Ruhepotential bezeichnet

wird.(vgl. Spitzer 2000 S.20)

Neurone besitzen Eingangsstrukturen, so genannte Dendriten, über die sie Erregungen in Form von elektrischen oder chemischen Signalen aufnehmen, und Ausgangsstrukturen, die so genannten Axone, welche lange und dünne Neuronenfasern sind.

Am Ende der Axone ﬁndet sich eine kleine Verdickung, die Synapse, welche für die Signalübertragung von einer Zelle auf die andere zuständig ist. Synapsen setzen sich an den Dendriten und Zellkörpern anderer Neurone an. Dabei sind sie aber nicht an den Zellkörper gebunden, sondern Neuron und Synapse sind durch den so genannten synaptischen Spalt voneinander getrennt. Signale können von ihnen sowohl elektronisch, als auch in einer Kombination aus elektrischen und chemischen Signalen übertragen werden. Jedes Neuron ist über diese Art der Verschaltung mit bis zu 20.000 (in der Großhirnrinde) anderer

Neuronen verbunden. Der Prozess der Informationsverarbeitung bzw. -weitergabe erfolgt dabei größtenteils über chemische Synapsen.(vgl. Roth 2007 S. 54ff)

Im Detail sieht der Vorgang der Informationsübertragung folgendermaßen aus: An der chemischen Synapse wird ein einlaufendes elektrisches Signal, das so genannte Aktionspotential, in ein chemisches Signal umgewandelt, dass dann über Neurotransmitter, über den synaptischen Spalt zum nachgeschalteten Neuron wandert. Es erregt so auf chemische Weise dieses Neuron, und es entsteht schließlich wieder ein chemisches Signal, das über den Zellkörper des Neurons und seines Axons wieder zum nächsten Neuron wandert.(vgl. ebd. S. 56)

Ein Aktionspotential entsteht dann, wenn das Ruhepotential um 20 Millivolt abgeschwächt wird, dies führt schnell zu Veränderungen, die insgesamt eine kurzdauernde weitere Abschwächung oder Umkehrung des Ruhepotentials zur

Folge haben. Dieser Prozess wird Depolarisation genannt. Das Ruhepotential stellt sich nach dieser „Störung“ aber sehr schnell, innerhalb von einer - zehn Millisekunden wieder her. Diesen Wiederherstellungsprozess bezeichnen die

Neurowissenschaftler als Repolarisation. Den Wert der Spannung, den das Ruhepotential unterschreiten muss, damit es zu einen Aktionspotential wird, bezeichnen die Neurowissenschaftler als „Schwelle“. Wird ein Neuron erregt, dann verschiebt sich sein Ruhepotential mehr und mehr auf die Schwelle zu, bis das Neuron selbst ein Aktionspotential produziert. Man nennt diesen Vorgang auch "feuern“. Zu beachten ist dabei, dass meistens mehrere Zellen, oder ganze Zellverbände, die an der Erregungsübertragung beteiligt sind und Aktionspotentiale auslösen. (vgl. Spitzer 2000 S.20f)

Die Signalübertragung von Neuron zu Neuron geschieht innerhalb kürzester Zeit, und zwar in einem Zeitraum von weniger als einer Millisekunde.(Roth 2007 S.56)

Wow! Geschafft! Der Aufbau des Gehirns in zwei, zugegebenermaßen recht trockenen und komplizierten, Blogartikeln verfasst.Im nächsten Teil dieser Reihe geht es dann ans Eingemachte, nämlich um die Frage wie der Mensch lernt und was die Hirnforschung darüber weiß (oder zu wissen glaubt).

Wie immer mit freundlichen Grüßen...

Hirnforschung und Pädagogik Teil 5: Der anatomische und funktionelle Aufbau des Gehirns

2009-08-24T10:07:00.006+02:00

Guten Morgen meine sehr geehrten Damen und Herren,

da mir die Schichtarbeit und die Beschäftigung mit meinem Arbeitsfeld ein wenig die Puste raubt ,kam ich in letzter Zeit nicht dazu neue Artikel zu veröffentlichen, aber ich versuche die Reihe Hirnforschung und Pädagogik in diesem Monat weiterzuführen und zu Beenden.

In diesem Artikel geht es um den funktionellen und anatomischen Aufbau des Gehirns, also eher ein unpädagogisches Thema, welches jedoch unverzichtbar ist, wenn man sich mit den noch folgenden Artikeln auseinandersetzen will. Ich wünsche bei dieser eher "trockenen" Angelegenheit dennoch viel Spaß.

Einleitung

Durchgesetzt zur Beschreibung des Gehirns hat sich die so genannte Lokalisationstheorie, der zur Folge „verschiedene, spezialisierte Bereiche des Nervensystems bzw. Gehirns jeweils unterschiedliche speziﬁsche Funktionen ausführen(Lexikon der Neurowissenschaften 2000 Bd. 2 S.319). Diese Theorie geht auf K. Brodmann und seinem 1909 veröffentlichten Werk „Vergleichende Lokalisationslehre der Großhirnrinde“ zurück (vgl. Lexikon d. Biologie 2000 Bd. 3 S.181). Eine strenge Lokalisation von Funktionen kann heute aufgrund der hohen Plastizität der Großhirnrinde nicht aufrechterhalten werden, dennoch bildet sie auch die Grundlage für die folgenden Beschreibungen. Heute sprechen Hirnforscher mehr von „Kortikalen - Karten“, die ﬂexibel sind und unter bestimmten Umständen verschiedene Funktionen übernehmen können, sowie nur selten eine zusammenhängende Fläche darstellen, sondern sich verschiedene Teilfunktionen einer Gesamtfunktion an unterschiedlichen Orten des Gehirns lokalisieren lassen (vgl. Spitzer 2000 S.95-123). Das menschliche Gehirn ist, im Vergleich zum Tierreich und im Verhältnis zu anderen Organen im menschlichen Körper, relativ groß und hat ein Gewicht von ca. 1.3 Kg. Nach Gerhard Roth zeigt es den typischen Aufbau eines Säugetiergehirns, und setzt sich aus sechs Teilen zusammen: Dem Verlängerten Mark (Medulla oblongata), der Brücke (Pons), dem Kleinhirn (Cerebellum), dem Mittelhirn (Mesencephalon), dem Zwischenhirn (Diencephalon) und dem End- bzw. Großhirn (Telencephalon). Mittelhirn, Brücke und Verlängertes Mark werden zusammengefasst als Hirnstamm bezeichnet. Das Gehirn unterteilt sich zudem
noch in zwei Gehirnhälften, den so genannten Hemisphären (linksseitigund rechtsseitig), welche durch den so genannten „Balken“ miteinander verbunden sind, und jeweils speziﬁsche funktionelle Schwerpunkte haben
.(vgl. Roth 2007 S.33)

Von besonderem Interesse für die neurowissenschaftliche Lehr- und Lernforschung haben sich dabei die Großhirnrinde und das so genannte limbische System erwiesen, wie ich im folgenden andeute und in einem späteren Artikel ausformuliere. Im Folgenden werde ich die oben genannten sechs Teile, aus denen das Gehirn besteht, zusammengefasst in den drei Punkten: „Die Großhirnrinde“, „Das limbische System“ und „Zwischenhirn und Hirnstamm“ darstellen. Danach gehe ich genauer auf die „Bausteine“ des Gehirns, die Nervenzellen, ein.

Die Großhirnrinde

Die Großhirnrinde (Cortex cerebri) des Menschen umfasst auseinandergefaltet etwa einen Viertel Quadratmeter. Sie besteht aus ca. 15 Milliarden Nervenzellen, welche durch ca. eine halbe Trillion Kontaktpunkte miteinander verbunden sind. Nach Roth ist es möglich auszurechnen, wie viele unterschiedliche Zustände dieses Netzwerk annehmen kann: Man käme auf 10 hoch 150 mögliche Zustände (vgl. Roth 2007 S. 38). Aufgrund dieser hohen Zahl an möglichen Zuständen, ist es im Sinne des radikalen Konstruktivisten Heinz von Foerster durchaus gerechtfertigt den Menschen als eine „Nicht - Triviale Maschine“ (vgl. Batzhelmess 2005 S.15ff) zu bezeichnen, also als Maschine, bei der bei Eingabe eines bestimmten „Inputs“ nicht bekannt ist, welcher „Ouput“ herauskommen wird. Es wäre somit, um diesen Gedanken auf die Schule zu übertragen, für den Lehrer nicht möglich vorauszuberechnen, wie ein Schüler was lernt, ob er etwas lernt bzw. zu erkennen, wie er eine Information aufnimmt.

Die Großhirnrinde, oder genauer gesagt, der Iso- oder NeoKortex, besteht aus vier „Lappen“: Dem Stirnlappen (Frontalkortex), dem Scheitellappen (Parietalkortex), dem Schläfenlappen (Temporalkortex) und dem Hinterhauptslappen (Okzipitalkortex).86 Über die Grenzen dieser vier Lappen hinweg lassen sich drei funktionelle Bereiche diesem zuordnen, und zwar die sensorischen, motorischen und assoziativen Areale. (vgl. ebd.)

Das sensorische Areal besteht aus dem visuellen System (Sehsystem), dem auditorischen (Hörsystem) System, dem somatosensorischen (Schmerzsystem) und dem Vestibularsystem (Gleichgewichtssystem). Das visuelle System beﬁndet sich überwiegend im Hinterhauptslappen. Das Hörsystem am oberen, vorderen Rand des Schläfenlappens. Das somatosensorische- und Vertibularsystem beﬁnden sich am Vorderrand des Scheitellappens. Geschmacksinformationen (gustatorische System) werden nicht im Neo-/Isokortex verarbeitet, sondern

in einem älteren Bereich, welchen man insulären Kortex nennt, und der zwischen Stirn-, Schläfen- und Scheitellappen liegt. Der insuläre Kortex gilt als Verarbeitungsort des Körpergefühls. Riechinformationen werden ebenfalls nicht

im Neokortex, sondern in limbischen Arealen (durch die so genannte „Riechrinde“ oder olfaktorischen Kortex) verarbeitet. (vgl. ebd. S.39f)

Das motorische Areal unterteilt sich in das primäre motorische, das prä - motorische und das supplementär motorische Feld, die alle am oberen hinteren Rand des Frontallappens liegen. Während das primäre motorische Feld sich mit der Steuerung einzelner Muskeln und der Kontrolle von Feinbewegungen beschäftigt, befasst sich das prä - motorische Feld mit der Planung und Steuerung von Bewegungsabläufen. Das supplementär motorische Feld hingegen wird aktiv, wenn etwas geplant und bewusst gewollt wird, aber auch wenn der Mensch

sich nur vorstellt, dass er etwas tun möchte. (vgl. ebd. S. 41f)

Alle anderen Areale der Großhirnrinde werden als assoziative Areale bezeichnet. Sie verarbeiten keine primären sensorischen oder motorischen Informationen, sondern assoziieren, d.h. sie verbinden sie miteinander und stellen Verbindungen zu Gedächtnisinhalten her. Erst dadurch können komplexe und bedeutungsvolle Informationen entstehen. Dabei haben der hintere und untere Scheitellappen linksseitig mit symbolisch - analytischer Informationsverarbeitung zu tun (wie z.B. Sprache) und der rechtsseitige Schläfenlappen mit realer bzw. vorgestellter räumlicher Orientierung, räumlicher Aufmerksamkeit und Perspektivenwechsel. Im Scheitellappen sind die Körperschemata sowie die Verortung unseres Körpers im Raum lokalisiert. Der Scheitellappen trägt aber auch

zur Planung, Vorbereitung und Steuerung von Greif- und Augenbewegungen bei. Während der obere und mittlere Scheitellappen komplexe auditorische Wahrnehmungen umfasst, sind der untere Scheitellappen wie auch der Übergang zwischen Scheitel-, Schläfen-, und Hinterhauptslappen wichtig für komplexe visuelle Informationsverarbeitungsprozesse nichträumlicher Art, d.h. für das Erfassen von Bedeutung und die Interpretationen von Objekten, Gesichtern, Gesten und Szenen. Der präfrontale Kortex beschäftigt sich vornehmlich mit dem Erfassen von Ereignissen und Problemen der Außenwelt , insbesondere hinsichtlich deren zeitlicher Reihenfolge und ihrer Bedeutung. Der orbifrontale Kortex und der vordere cinguläre Kortex stehen demgegenüber mit Sozial-

verhalten, ethischen Überlegungen, divergentem Denken, Fehlererkennung, Risikoeinschätzung, Gewinn- und Verlusterwartung, Einschätzung der Konsequenzen eigenen Verhaltens, dem Gefühlsleben und mit der emotionalen Kontrolle des Verhaltens in Verbindung. (vgl. ebd. S. 42f)

So meine sehr geehrten Damen und Herren, das war es für es heute mit der "Verwurstung" meiner Diplomarbeit, ihrer Zerstückelung in verschiedene Blogartikel. Im nächsten Teil schließe ich mit den Grundlagen zum Thema ab, indem ich noch den funktionellen und anatomischen Aufbau des limbischen Systems, des Zwischenhirns und des Hirnstamms sowie der Nervenzellen erläutere.

Ich wünsche noch einen schönen Sommertag.

Interviews zum Konstruktivismus

2009-06-03T09:38:00.003+02:00

Guten Morgen meine sehr geehrten Damen und Herren,

im Moment bin ich auf diesem Blog eher damit beschäftigt einzelne Kapitel meiner Diplomarbeit zum Thema "Hirnforschung und Pädagogik" zu veröffentlichen, aber beizeiten suche ich bei Youtube nach Videos zu meinem Steckenpferden Systemtheorie und Konstruktivismus (Wobei ich klarstellen muss, dass meiner Meinung nach Systemtheorie und Konstruktivismus nicht getrennt voneinander betrachtet werden können: Der Konstruktivismus als Epistemologie ist per se eine Systemtheorie, da der Prozess indem der Mensch seine Wirklichkeit konstruiert immer in einem System stattfindet und durch die Organisationsprinzipien eines Systems determiniert wird).

An dieser Stelle möchte ich drei Interviews zum Thema "radikaler Konstruktivismus" zeigen. Den Anfang macht ein kurzes Interview mit Paul Watzlawick, danach folgt ein Interview (aufgeteilt in zwei Videos) mit Ernst von Glasersfeld.

Viel Spaß damit.

Paul Watzlawick

Ernst von Glasersfeld Teil 1

Ernst von Glasersfeld Teil 2

Mit freundlichen Grüßen

Hirnforschung und Pädagogik Teil 4: Der Gegenstand des Interesses

2009-06-02T14:02:00.004+02:00

Guten Tag meine sehr geehrten Damen und Herren,

heute widme ich mich dem eigentlichen Gegenstand des Interesses: Dem Gehirn! In diesem viertem Teil meiner Auseinandersetzung mit Hirnforschung und Pädagogik werde ich zunächst allgemein auf dieses komplexe Organ eingehen. Auf diesen Artikel wird ein zweiter Folgen, der die einzelnen funktionellen Areale des Gehirns vorstellt.

Das Gehirn - ein nicht - lineares System

Nach Gerhard Roth ist es die Grundauffassung der modernen Hirnforschung, „dass alles, was wir sind und tun, unabtrennbar mit den Strukturen und Funktionen unseres Gehirns zu tun hat“ (Roth 2007 S.33). Neben einem gemäßigten ontologischen Monoismus teilen die meisten in dieser Arbeit rezipierten Hirnforscher diesen reduktionistischen Ansatz. Demgegenüber gibt es eine holistische Auffassung über das Gehirn, welche es als ein komplexes System aufgreift und Phänomene wie Bewusstsein, Erkenntnis und Gefühle als emergent begreift. Diese beiden Ansichten stehen sich in der modernen Hirnforschung jedoch nicht diametral gegenüber, sondern werden mehr und mehr miteinander verknüpft, wie man beispielsweise in dem neurowissenschaftlichen Manifest, welches in der Zeitschrift Gehirn & Geist erschien, nachlesen kann. Dort bezeichnen elf der führenden deutschen Neurowissenschaftler das Gehirn als ein „hochdynamisches Netzwerk“:

„Vieles spricht dafür, dass neuronale Netzwerke als hochdynamische, nicht-lineare Systeme betrachtet werden müssen. Das bedeutet, sie gehorchen zwar nicht mehr oder weniger einfachen Naturgesetzen, bringen aber aufgrund ihrer Komplexität völlig neue Eigenschaften hervor. Repräsentationen von Inhalten - seien es Wahrnehmung oder motorische Pro-

gramme - entsprechen hochkomplexen raumzeitlichen Aktivitätsmustern in diesen neuronalen Netzwerken“ (Scheich, Singer, Roth u.a. 2004, in: Gehirn und Geist 6/2004 S.30)

Das Gehirn - ein autopoietisches System

1984 erschien in Deutschland das Buch „Der Baum der Erkenntnis“ des Neurobiologen Humberto Maturana und des Kognitionswissenschaftlers Francesco Varela, in dem eine biologische System- und Erkenntnistheorie vorgestellt wurde, welche in der Erziehungswissenschaft vor allem durch systemisch - konstruktivistisch orientierte Pädagogen (vgl. u.a. Siebert 2003, Huschke-Rhein 1998) eine große Bekanntheit erhalten hat. Zwar möchte ich an dieser Stelle nicht die gesamte Theorie von Maturana und Varela darstellen, dennoch ist sie eine Erwähnung wert, da sie die oben genannten Beschreibungen des Gehirns als „nicht - lineares System“ vorwegnahm. Nach Maturana und Varela sind alle lebenden Systeme, und somit als Teilsystem des Menschen auch das Gehirn, als autopoietische (d.h.

selbsterhaltendes und selbsterschaffendes), selbstreferentielle Systeme zu bezeichnen. Autopoietische Systeme können nur als operierende Einheiten fungieren, wenn sich ihre systeminternen Operationen ausschließlich auf sich selbst beziehen. Jeder materielle (oder informationelle) Austausch mit der Umwelt dient allein zur Existenzsicherung des Systems. Aufgrund der operationalen Geschlossenheit werden in dem System nur Perturbationen (Störungen) zugelassen, welche die Selbsterhaltung des Systems nicht gefährden. Damit sind Systeme strukturdeterminiert, denn sie handeln so, wie sie nach ihrer Struktur handeln müssen. (vgl. Rödler 2000, S.114-117)

Diese Theorie gilt als neurobiologisches Fundament des Konstruktivismus, einer Erkenntnistheorie, der sich die in dieser Arbeit rezipierten Hirnforscher anschließen. (vgl. hierzu u.a. Roth 1996 S. 278 - 297)

Die Außenwelt ist dem Gehirn demnach verschlossen, es konstruiert die Welt bzw. Bedeutungen in sich selbst, und zwar in Abhängigkeit seiner momentanen Struktur. Dies kann man unter anderem daran festmachen, dass die Zahl der internen Verbindungen des Gehirns 10 Millionen mal so groß ist wie die gesamte Zahl der Ein- und Ausgänge in das Gehirn(vgl. Spitzer 2002 S. 52). Daher kommuniziert das Gehirn größtenteils mit sich selbst und nicht mit der Außenwelt. Doch woran liegt das? Nach Gerhard Roth trifft all das, was wir hören, sehen und fühlen zunächst nur als physikalisches Ereignis auf uns. Im Sinne von Maturana perturbieren sie also das System Gehirn und setzen in ihm eine Kettenreaktion in Gang, in der nun ausschließlich systeminterne Gedanken an andere systeminterne Gedanken anschließen. Nach Roth haben physikalische Ereignisse wie Schalldruckwellen keine Bedeutung. Das bedeutet, dass um physikalische Ereignisse überhaupt als „bedeutungstragende Zeichen“ verstehen zu können, der Mensch über ein entsprechendes Vorwissen verfügen muss. Das Gehirn vergleicht also permanent den physikalischen Reiz, der auf ihn eintrifft mit den Erfahrungen, welche er gemacht hat und konstruiert so aktiv und in Abhängigkeit von seinem inneren Zustand bzw. seiner inneren Struktur (beispielsweise von Emotionen) die jeweilige Bedeutung. ( vgl. Roth 2006: Warum sind Lehren und Lernen so schwierig?, in: Hermann (Hrsg.) 2006 S. 49ff)

Diese informationelle Geschlossenheit des menschlichen Gehirns hat weitreichende Konsequenzen für die (Schul-)Pädagogik: Wissen kann nicht Übertragen werden, sondern wird aktiv im Gehirn des Schülers konstruiert. Des Weiteren müssen, um neues Wissen in das Gehirn zu integrieren, die Bedeutungskontexte bereits vorhanden sein, sonst wird nichts verstanden. Daraus lässt sich folgern, dass es für den Unterricht sinnvoller ist, an die Erfahrungen, welche die Schüler haben anzuknüpfen. Dies würde die traditionelle Vermittlungsdidaktik obsolet werden lassen. Lehrer müssten demnach im Schulunterricht die Lernumgebung gestalten und würden eher als Lernberater den Schülern zur Seite stehen und ihnen helfen Strategien zu entwickeln, die ein selbstständiges Lernen ermöglichen.

Im Bezug auf die Forschung heißt dies aber auch, dass es keine Objektivität geben kann, da die Umwelt dem Nervensystem verschlossen bleibt. Im Rückschluss müssten damit auch die Neurowissenschaftler und Hirnforscher einräumen, bei all ihren Forschungsvorhaben eben nicht die Realität gefunden zu haben, sondern eher viable (d.h. „gangbare“) Konstruktionen. Dies würde den Wunsch, die Erziehungswissenschaft um „harte“ naturwissenschaftliche Tatsachen zu ergänzen, in Frage stellen.

Dies dürfte einer der Gründe für Wolf Singers „epistemologischen Caviat“ sein:

„Bei der Erforschung des Gehirns betrachtet sich ein kognitives System im Spiegel seiner selbst. Es verschmelzen also Erklärendes und das zu Erklärende. Und es stellt sich die Frage, inwieweit wir überhaupt in der Lage sind, das was uns ausmacht, zu erkennen. Natürlich ist dies ein generelles Problem, dem sich alle stellen müssen, die Aussagen über die Natur der Dinge machen. Ist doch nur erkennbar, was unser kognitiver Apparat sich vorzustellen vermag. (...) Grundsätzlich unbeantwortbar erscheint somit die Frage, ob es jenseits des uns Zugänglichen noch Unergründbares gibt und wo die Grenzen des Erkennbaren, wenn es sie gibt, liegen."

(Singer 2002 S. 61f)

In diesem Zitat ﬁndet sich Problem der Zirkularität und Rückbezüglichkeit von Aussagen: Wer Gehirne mit seinem Gehirn untersuchen will, macht sich selbst zum Gegenstand seiner Forschung und wird so Bestandteil einer Paradoxie, in der zudem nur das erkannt werden kann, was das eigene Gehirn zu erkennen erlaubt. Außerdem verdeutlicht es, dass die Wirklichkeit beobachterabhängig ist, der Mensch aber auch nicht über seine biologischen Grenzen hinaus seine Umwelt wahrnehmen kann.

So! Mit diesen Informationen (und vielleicht auch einigen Anregungen zum weiterdenken - nutzen Sie ihr Gehirn) verabschiede ich mich.

Mit freundlichen Grüßen

Hirnforschung und Pädagogik Teil 3 1/2: Probleme,Probleme,Probleme

2009-04-29T08:20:00.004+02:00

Guten Morgen meine sehr geehrten Damen und Herren,

neben den Unzulänglichkeiten der neurowissenschaftlichen Forschungsmethoden für die Erziehungswissenschaft, wie ich sie im dritten Teil dieser Reihe benannt habe, gibt es noch drei allgemeinere, übergeordnete Probleme, die bei der Verwendung von disziplinfremden Wissen, in diesem Fall von neurowissenschaftlichen Erkenntnissen, auftreten können. Bei meiner Literaturrecherche zu diesem Thema stellten sich für mich drei derer als die Bedeutendsten dar:

1. Die Wissensalterung

2. Verwendung experimentell erzeugter Fakten/Daten

3. Das Problem der Autonomie unterschiedlicher Erklärungsebenen

Zur Wissensalterung

Paradoxerweise ist eines der größten Probleme, wenn es um die Aussagekraft neurowissenschaftlicher Fakten geht, der wissenschaftliche Fortschritt. Gerhard Roth macht auf dieses Problem aufmerksam:

„In einer stürmisch sich entwickelnden Wissenschaft wie der Hirnforschung stellt sich schnell etwas als Irrtum heraus, und vieles von dem, das heute als gesichert gilt, kann morgen schon falsch sein (und gelegentlich übermorgen doch wieder zutreffen).“

(Roth 1996 S.11)

Das heißt, wenn die Erziehungswissenschaft neurowissenschaftliche Erkenntnisse importieren beziehungsweise integrieren möchte, so muss sie sich darüber im Klaren sein, dass diese Erkenntnisse bereits in wenigen Jahren obsolet sein könnten. Die Neurowissenschaften sind ein sehr junger Forschungszweig, dessen Weiterentwicklung eng mit der Verbesserung und Neuentwicklung von Forschungsmethoden zusammen hängt. Wenn der technische Fortschritt im selben Tempo fortschreitet wie in den letzten Jahren, so ist zu erwarten, dass vieles, was wir bisher für gesetzt betrachten in Zukunft nicht mehr richtig sein muss. Meiner Meinung nach wäre es in diesem Fall für die Erziehungswissenschaft sinnvoller auf selbstgeneriertes Wissen zu vertrauen, dass ja bekanntermaßen auf wissenschaftlich abgesicherten Erfahrungswissen beruht, und somit die Vergänglichkeit von Wahrheiten geradezu impliziert.

Zur Verwendung experimentell erzeugter Daten/Fakten

Ein weiteres Problem stellen experimentell erzeugte Fakten und ihre Übertragung auf reale Situationen dar. Dadurch, dass die oben genannten Forschungsmethoden nicht geeignet sind, um die Gehirne von Schülern beim Lernen zu beobachten und sie nur ein grobes Monitoring des Gehirns beim arbeiten erlauben, greifen Hirnforscher auf Tierversuche zurück, in denen sie mit Hilfe von invasiven Verfahren exaktere Bilder erzeugen können. Wie schwierig es ist, derart erzeugtes Wissen in den pädagogischen Alltag zu integrieren, haben die gescheiterten Ableitungsversuche von behavioristischen Lerntheorien in den 1960er bis 1970er Jahren gezeigt.(vgl. dazu Becker 2006 S.65-80)

Der damalige Prozess lässt sich durchaus mit den heutigen Versuchen, neurowissenschaftliche Erkenntnisse in die Erziehungswissenschaft und pädagogische Praxis zu integrieren vergleichen. Nicole Becker macht in ihrem Buch „ Die neurowissenschaftliche Herausforderung der Pädagogik“ darauf aufmerksam und schreibt dazu:

„Auch die aktuellen Erkenntnisse der Hirnforschung über Lernen sind zum Großteil experimentell im Labor erzeugt und heute wie damals wird von den Lernforschern die Dimension der Lernzieloperationalisierung übersehen. Ableitungs-, Relationierungs- und Transferprobleme bestehen somit

unverändert fort.“

(Becker 2006 S.96)

Nicole Becker macht dieses Problem an den Experimenten des Neurobiologen und Lernforschers Henning Scheich deutlich, der grundsätzlich zwar davon ausgeht, dass eine Übertragung von tierexperimentell erzeugten Daten auf den Menschen problematisch ist, aber dass aufgrund der prinzipiellen Ähnlichkeit zwischen Tier- und Menschengehirn59 die Grundprinzipien der Informationsverarbeitung gleich sind und man somit die Erkenntnisse aus den Tierexperimenten, bspw. bezüglich des Themas Lernen, auf den Menschen übertragen kann:

„Scheich verweist immer wieder...auf seine Mäuseexperimente, um der Bedeutung des internen Belohnungssystems und insbesondere des Botenstoffes Dopamin61 beim schulischen Lernen Nachdruck zu verleihen. Zwar ist bereits die Übertragung tierexperimentell erzeugter Daten auf menschliches Lernen mit Schwierigkeiten behaftet (vgl. Kagun 2000, 23ff), doch bei Scheichs Argumentation tritt ein weitaus brisanteres Problem auf: Er schließt aus Versuchen zum Erlernen von Vermeidungsstrategien bei Mäusen auf die Bedeutung von Lernerfolgen bei Schülern und vergleicht damit zwei völlig unterschiedliche Phänomene. Aus der Tatsache, dass Vermeidungslernen bei Mäusen zur Dopaminausschüttung führt, ließe sich - eine Übertragbarkeit vorausgesetzt - allenfalls schließen, dass Schüler beim erfolgreichen Vermeiden einer ihnen unangenehmen (Lern-) Situation ebenfalls Dopamin ausschütten.“

(ebd. S.96f)

Becker verweist damit nicht nur darauf, wie problematisch generell die Übertragung von tierexperimentell gewonnenen Daten auf den Menschen ist, sondern auch auf die Schwierigkeit, diese Daten richtig zu interpretieren. Allein der Faktor der Interpretation zeigt dabei, dass es sich nicht um so „harte“ Fakten handeln kann, wie beispielsweise Manfred Spitzer behauptet, wenn er die Erziehungswissenschaft kritisiert.

Zur Autonomie unterschiedlicher Erklärungsebenen

Nach Stern/Grabner und anderen, welche sich auf die Supervenienztheorie beziehen, ist es jederzeit möglich eine Sache aus verschiedenen theoretischen Perspektiven zu betrachten: Der physikalischen Perspektive, der funktionalen Perspektive und der intentionalen Perspektive. Jede dieser Erklärungsebenen zeichnet sich dabei durch ihre jeweils besondere Fragestellung, sowie durch ihre eigenen Objekt-, Eigenschafts-, und Relationstypen aus, da auf jeder Ebene Entitäten eingeführt werden, von denen auf den anderen Ebenen nicht gesprochen wird.

(vgl. Stern/Grabner 2007 S.24)

Die Entscheidung, welche dieser Ebenen zur Beschreibung einer Sache gewählt wird, hängt in erster Linie davon ab, welche Erklärungsziele verfolgt werden. Hierbei ist zu beachten, dass keine dieser Erklärungsebenen „besser“ oder „angemessener“ ist als die andere. Dabei gilt: Jeder höherstuﬁge Zustand lässt sich durch (mehrere) Zustände der darunter liegenden Erklärungsebene realisieren. So kann nach Stern/Grabner u.a. zum Beispiel die funktionelle Eigenschaft ein Verstärker zu sein, durch unterschiedliche physikalische Systeme wie Transistorröhren oder Mikrochips realisiert werden. Um der Möglichkeit der unterschiedlichen Realisierbarkeit höherstuﬁger Zustände theoretisch Rechnung zu tragen, wird ihr Verhältnis zu niedrigerstuﬁgen Zuständen durch eine asymmetrische Relation gekennzeichnet. So entspricht einem Unterschied zwischen Zuständen auf der höheren Erklärungsebene ein Unterschied zwischen Zuständen auf der darunter liegenden Ebene. Es ergibt sich aus dem Supervenienz - Modell aber auch, dass nicht jeder Unterschied zwischen niedrigstuﬁgen Zuständen ein Unterschied zwischen Zuständen höherer Erklärungsebenen entspricht. So kann bspw. Dyslexie unterschiedliche neurophysiologische Ursachen haben, die aber letztlich keinen Unterschied auf der psychologischen Ebene machen, da die verschiedenen neurophysiologischen Ursachen, dieselbe Störung hervorrufen.

(vgl. ebd. S.25f)

Um die Beschreibungen verschiedener Erklärungsebenen zueinander in Beziehung zu setzen, ist es erforderlich, mit den Begriffen der jeweils höheren Erklärungsebene zu beginnen. So muss man bereits kognitive Begriffe verstanden haben um Aktivitäten des Gehirns als Gedächtnisprozesse interpretieren zu können. Daher verläuft die Richtung, in welcher die Beziehung hergestellt wird hierarchisch von oben nach unten, also von intentional, über funktional bis hin zu physikalisch. So reicht zum Beispiel keine physikalische Beschreibung aus, um zu deﬁnieren was ein Stuhl ist, da die Eigenschaft ein Stuhl zu sein eine funktionale ist, die durch eine unbestimmte Anzahl an physikalischen Objekten

realisierbar ist.(vgl. ebd. S.26)

Daher reichen die Begriffe der neurophysiologischen Erklärungsebene nicht allein aus, um Phänomene wie Bewusstsein, das subjektive Erleben von Emotionen und Gefühlen, aber auch schulisches Lernen zu erklären. Höherstuﬁge Begriffe lassen sich nicht auf niedrige Erklärungsebenen reduzieren. Deutlich wird dieses Problem, wenn man sich bewusst macht, dass die Hirnforscher überhaupt nicht wüssten, wonach sie im Gehirn suchen sollten, wenn es nicht bereits die Beschreibungen auf höheren Ebenen geben würde. Was bedeutet diese Theorie nun genau für das Verhältnis zwischen Hirnforschung und Erziehungswissenschaft? Nach Stern/Grabner u.a. werden kognitive Prozesse immer durch entsprechende Vorgänge im Gehirn realisiert, daher können im Rahmen neurophysiologischer Untersuchungen z.B. Erklärungen und Anleitungen entwickelt werden, die sich auf „pathologische“ Fälle, also kognitive Leistungsstörungen beziehen. Für den „normalen“ schulischen Alltag können die Hirnforscher aber nur wenig leisten, wie Stern/Grabner und andere darstellen:

Sie unterscheiden zunächst zwischen dem so genannten privilegierten Lernen, welches dann vorliegt, wenn durch biologische Entwicklungsprogramme festgelegt ist, durch welche Umweltbedingungen bestimmte Lernprozesse ausgelöst werden und wie diese ablaufen, und dem so genannten nicht - privilegierten Lernen, welches eine Form des Lernen bezeichnet, die alle Inhalte und Fähigkeiten betrifft, welche im Schulunterricht vermittelt werden, wie z.B. Mathematik und Sprache.(vgl. ebd. S.30-34) Der Unterschied zum privilegierten Lernen besteht darin, dass die Evolution uns nicht auf diese Art des Lernens vorbereitet hat, da es sie erst seit einem entwicklungsgeschichtlich relativ jungen Zeitraum gibt. Daher muss die Beschreibung der Voraussetzung für diese Art des Lernens über die Beschreibung der Bedingungen, die auf Seiten des Gehirns erfüllt werden, hinausgehen und weitere externe Faktoren (Kultur etc.) einbeziehen. Aus diesem Grund wäre die Hirnforschung prinzipiell zu „unterbestimmt“, um Aussagen über die Schulpädagogik zu treffen.

Ich wünsche noch einen guten Tag.

Mit freundlichen Grüßen...

Hirnforschung und Pädagogik Teil 3: Die Methoden der Hirnforschung

2009-04-28T10:30:00.002+02:00

Nach Gerhard Roth (vgl. Roth 2007 S.65) sind die gängigen Methoden der Hirnforschung zurzeit die Einzell- und Vielzellableitung mit Hilfe von Mikroelektroden, die Elektroenzephalographie (EEG), die Magnetenzephalographie (MEG), die Positronen - Emissions - Tomographie (PET) und die funktionelle Kernspintomographie (fMRT).Generell unterscheidet man zwischen invasiven (wie die Erforschung des Gehirns mit der Einzell- und Vielzellableitung) Methoden, die eine

Freilegung des Gehirns voraussetzen, und nicht - invasiven Methoden (wie PET und fMRT). Von besonderer Faszination für die meisten Menschen sind nach meiner Erfahrung vor allem die so genannten bildgebenden Verfahren, welche einen Blick in das lebende Gehirn, beispielsweise beim Lösen von bestimmten schulisch - relevanten Aufgaben, ermöglichen. Alle oben genannten Verfahren sind bildgebende Verfahren (auch wenn dies für die Einzell - u. Vielzellableitung, dem EEG und MEG nur mit Einschränkungen gilt). Im Folgenden werde ich die oben genannten Methoden (mit Ausnahme der Einzell und Vielzellableitung)vorstellen und mit Hilfe aktueller Literatur sie unter dem Aspekt ihrer räumlichen und zeitlichen Auﬂösung untersuchen, inwieweit sie zur Erforschung von (schulischen) Lehr- und Lernprozessen geeignet sind. In einem Schlusswort werde ich mich kritisch zu den genannten Methoden äußern, und anhand von ausgewählten Beispielen erläutern, an welchen Punkten es zu Problemen bei der Interpretation der daraus gewonnenen Daten kommen kann.

Das Elektroenzephalogramm (EEG)

Die Entwicklung des EEG geht auf Hans Berger zurück, der in den 1920er Jahren erstmals Spannungsschwankungen (Hirnströme) an der Schädeldecke von Menschen erfolgreich messen konnte (vgl. Stern/Grabner u.a. 2007 S.48). Diese Methode ist nicht - invasiv, aber auch nur „quasi - bildgebend“, da mit ihr weder eine strukturelle noch funktionelle Darstellung des Gehirns möglich ist. Sichtbar sind „lediglich“ die Spannungsschwankungen, welche von dem EEG in Form einer Kurve ausgegeben werden.

Das EEG misst die elektrische Aktivität einer großen Zahl von Neuronen durch die Schädeldecke hindurch. Zumeist wird somit die Aktivität der vertikal zur Hirnoberﬂäche angeordneten Pyramidenzellen (Ein Typus besonders großer Nervenzellen, der nur in der Großhirnrinde vorkommt) erfasst. Tiefer liegende Prozesse können nur über ihre Effekte auf kortikale Prozesse erfasst werden. Die zeitliche Auﬂösung des EEGs liegt dabei im Millisekundenbereich, so dass Erregungsverteilungen in der Großhirnrinde während kognitiver Leistungen zeitlich genau erfasst werden können, jedoch ist die Lokalisation der Herkunftsorte der Erregungen äußerst ungenau. Dieser Nachteil lässt sich nach Roth durch aufwendige mathematische Methoden, die zur Lokalisation herangezogen werden, „einigermaßen“ ausgleichen (vgl. Roth 2007 S.65f).

Die Frage, wie aussagekräftig diese Daten sind, die über das EEG gewonnen werden, ist nicht leicht zu beantworten. Elisabeth Stern, Roland Grabner u.a. vermerken dazu, dass das EEG die Summe aller elektrischen Ereignisse an der Schädeldecke messe. Dazu gehörten auch elektrische Signale, die einer anderen Herkunft wären, wie beispielsweise Muskelanspannungen. Zudem seien weder die physiologischen Grundlagen des EEG vollständig erfasst, noch sei die funktionelle Bedeutung aller berechenbaren EEG-Parameter verstanden (vgl. Stern/Grabner u.a. 2007 S.32)

Die Magnetenzephalographie (MEG)

Das MEG basiert auf der Messung der parallel zur Oberﬂäche der Großhirnrinde verlaufenden magnetischen Felder, welche durch die Bewegung elektrische Ladungen in den Neuronen entstehen (vgl. ebd. S.32). Mit Hilfe von hochsensitiven Detektoren werden die magnetischen Felder gemessen. Das MEG hat bei gleicher Zeitauﬂösung wie das EEG eine genauere Ortsauﬂösung, weil die magnetische Leitfähigkeit des Hirngewebes und somit die Ausbreitung und „Verwischung“ des Signals, geringer ist als seine elektrische Leitfähigkeit (vgl. Roth 2007 S.66). Zu beachten ist, dass EEG und MEG unterschiedliche Signalquellen (nämlich solche Neuronen die vertikal bzw. horizontal zur Kortexoberﬂäche verlaufen)

messen und daher unterschiedliche Aspekte lokaler Erregungszustände erfassen. Dank der unverzerrten Verbreitung der magnetischen Feldlinien erlaubt das MEG - Verfahren eine genauere Lokalisation der Aktivitätsquellen, auch wenn diese, wie beim EEG, nur unter Einbeziehung mathematischer Verfahren zu leisten ist (vgl. Stern/Grabner 2007 S.32)

Damit bietet dieses Verfahren gegenüber dem EEG einige Vorteile, hat jedoch auch einen großen Nachteil: Es kann immer nur ein Teil des Magnetfeldes erfasst werden, und zwar nur solche magnetischen Felder, deren Feldlinien senkrecht durch den Kopf in die Spulen gelangen. Für einen Teil der Zellen ist diese Voraussetzung gegeben. So sitzen die Pyramidenzellen im Kortex so, dass sie von dem MEG erfasst werden können. Aber subkortikale Regionen können wie beim EEG nicht erfasst werden, da sich die Effekte aufgrund der unterschiedlichen Neuronenanordnung kompensieren. Somit bleibt auch dieses Verfahren auf die Abbildung kortikaler Aktivität beschränkt (vgl. ebd. S.35)

Die Positronen - Emissions Tomographie (PET)

Die PET gehört zu den ersten „rein“ bildgebenden Verfahren die entwickelt wurden. Ihre Funktionsweise beruht im Gegensatz zur EEG und MEG nicht auf der elektrischen bzw. magnetischen Aktivität des Gehirns, sondern darauf, dass neuronale Erregungen von einer Erhöhung des Hirnstoffwechsels und Hirndurchblutung (vor allem des Sauerstoff- und Zuckerverbrauchs) begleitet werden. Für die PET wird dem Blut eines Probanden ein Positronen - aussendendes Isotop in Verbindung mit einer am Stoffwechsel beteiligten Substanz, wie beispielsweise Wasser oder Glukose, zugeführt (vgl. Roth 2007 S.67).Da die Energieversorgung des Gehirns beinahe ausschließlich über den Glukosestoffwechsel gedeckt wird, erweist sich die Messung des regionalen Glukoseverbrauchs als besonders geeignet für die Bestimmung des Energieverbrauches in verschiedenen Gehirnarealen während kognitiver Prozesse (vgl. Stern/Grabner 2007 S.35)

Dieser Stoff wird in besonders hoher Konzentration in den Teilen des Gehirns verbraucht, in denen die Hirnaktivität sehr intensiv ist. Zerfällt das Isotop, wird ein Positron frei, welches sich mit einem Elektron verbindet. Dies führt wiederum zu einer Gammastrahlung, bei der zwei Protonen in genau die entgegengesetzte Richtung ﬂiegen. Dieser Prozess wird durch Detektoren registriert, die ringförmig um den Kopf des Probanden sitzen. Ein Computer errechnet daraufhin den Zerfallsort und die Zerfallsmenge, und setzt dies in einem Bild um.

Die räumliche Auﬂösung der PET liegt zwischen fünf und zehn Millimetern. Das Erstellen eines Aussagekräftigen PET - Bildes dauert nach Roth ca. 90 Sekunden, nach Stern, Grabner u.a. ca. 30 - 40 Sekunden. Aus diesen Zahlen wird deutlich, dass schnellere neuronale bzw. kognitive Prozesse nicht erfasst werden können (diese bewegen sich im Millisekundenbereich). Hinzu kommt die geringe räumliche Auﬂösung der PET, womit eine exakte Lokalisation der Hirntätigkeit nicht möglich ist. Somit ist aus technischer Sicht der Einsatz dieser Methode zur Erforschung von schulischen Lernprozessen sehr begrenzt.

Problematischer aber als diese Tatsache erscheint, dass die PET - Messung eine Injektion oder Inhalation von radioaktiv markierten Substanzen erfordert. Aus ethischen und medizinischen Gründen ist so pro Jahr nur eine begrenzte Anzahl von PET - Messungen bei gesunden Erwachsenen erlaubt. Für Kinder und Frauen im gebärfähigen Alter sind solche Messungen in den meisten Fällen untersagt, womit diese Methode, für einen großen Teil der Zielgruppe der Lehr- und Lernforschung nicht geeignet ist.

Die funktionelle Kernspintomographie (MRT,fMRT)

Die Kernspintomographie (MRT) erlaubt eine dreidimensionale Abbildung von Gehirnstrukturen. Laut Stern, Grabner u.a. hat sich dieses Verfahren als die am besten geeignete Methode zur Darstellung und Vermessung struktureller Merkmale des menschlichen Gehirns herausgestellt.Die Kernspintomographie beruht darauf, dass sich in einem starken Magnetfeld Atomkerne mit ihren Magnetachsen parallel zu den Feldlinien ausrichten. Durch einen angelegten kurzen Hochfrequenzimpuls werden sie kurzzeitig aus dieser Position ausgelenkt und senden nach beenden des Impulses ein Signal aus, das Aufschluss über die Art und Position des Kerns sowie die physikalische und chemische Beschaffenheit seiner Umgebung liefert. Dadurch lassen sich exakte anatomische Darstellungen von Gehirnen erreichen.

Bei der funktionellen Kernspintomographie (fMRT) können zusätzlich funktionelle Parameter des Nervensystems dargestellt werden. Es wird dabei ausgenutzt, dass sauerstoffreiches und sauerstoffarmes Blut unterschiedliche magnetische Eigenschaften besitzen. Dadurch lassen sich sowohl Schwankungen im Sauerstoffgehalt des Blutes, als auch Unterschiede im lokalen Blutﬂuss in Abhängigkeit von der leistungsbedingten Stoffwechselaktivität des Gehirns erfassen und bildlich darstellen. Die räumliche und zeitliche Auﬂösung des fMRT ist besser als die der PET. Die zeitliche Auﬂösung liegt in einem Bereich von einer Sekunde und ist, zumindest laut Roth (2007 S.67f), technisch nicht wesentlich steigbar.

Laut Stern, Grabner u.a. ergibt sich ein Problem bei diesem Verfahren dadurch, dass nur bestimmt werden kann wo neuronale Aktivität stattﬁndet, und nicht bestimmt werden kann wann, und wie lange sie andauert. Dieser Aspekt sei aber gerade bei kognitiven Informationsverarbeitungsprozessen von Relevanz (vgl. Stern/Grabner u.a. 2007 S.43).

Wie gut sind diese Methoden für die Lehr- und Lernforschung geeignet?

Wie gezeigt, haben alle oben genannten Verfahren Vor- und Nachteile. Allerdings wird gerade durch die dargestellten Nachteile deutlich, wie schwierig es ist, mit diesen Methoden aussagekräftige Ergebnisse für die schulbezogene (bzw. für die allgemeine pädagogische) Lehr- und Lernforschung zu erlangen. Die Methode PET scheidet aus, da sich die schulbezogene Lehr- und Lernforschung primär auf Kinder und Jugendliche richtet. Invasive Verfahren wie die Einzell- und Vielzellableitung sind ebenfalls auszuschließen und nur für die Grundlagenforschung im Tierexperiment oder für medizinische Zwecke zu verwenden. Stern, Grabner u.a. machen zudem darauf aufmerksam, dass die Kernspintomographie erst dann eingesetzt wer-

den kann, wenn es Kindern gelingt sich völlig still im Tomographen aufzuhalten, womit junge Kinder von diesen Verfahren auszuschließen sind (vgl. ebd. S.43).

Zudem leiden alle Methoden unter einer sehr groben zeitlichen oder räumlichen Auﬂösung, wodurch sich kognitive Aktivitäten nur schwerlich so darstellen lassen, dass man aus ihnen konkrete Aussagen über Lernprozesse bei Kindern bzw. Ju-

gendlichen ziehen könnte. Ein weiteres Problem dieser Methoden ist ihr begrenztes Einsatzgebiet: In der Schule oder anderen pädagogischen Praxisfeldern können diese Methoden nicht eingesetzt werden, somit kann man den Kindern und Jugendlichen nicht bei ihrem alltäglichen schulischen Lernen insGehirn blicken, und muss daher seine Forschungen im Experiment durchführen, mit all seinen bekannten Nachteilen.

Auf andere Schwierigkeiten machen einige Hirnforscher im „neurowissenschaftlichen Manifest“, welches in der Zeitschrift Gehirn und Geist erschien, aufmerksam: So unterscheiden die Hirnforscher grundsätzlich zwischen drei Ebenen, an denen die Untersuchung des Gehirns ansetzt: Die oberste Ebene klärt die Funktion ganzer Hirnareale, die mittlere Ebene soll die Funktion von Verbänden aus tausenden bis einhunderttausenden Nervenzellen klären und die unterste Ebene soll die Vorgänge einzelner Nervenzellen und Moleküle sichtbar machen. Die Hirnforscher machen in diesem Zusammenhang darauf aufmerksam, das bildgebende Verfahren wie das fMRT und das PET nur geeignet sind, um Vorgänge auf der obersten Ebene sichtbar zu machen. Generell habe man das Problem, dass mit den bisherigen Methoden nur die oberste und unterste Ebene untersucht werden könnten, über die mittlere Ebene wissen die Hirnforscher „erschreckend wenig“ (vgl. Gehirn und Geist 6/2004 S. 31)

Dieser Zustand wirkt umso problematischer, wenn man sich bewusst macht, dass die mittlere Ebene nicht nur besonders wichtig ist, weil sie die Verbindung zwischen unterer und oberer Ebene ist, sondern weil die Aktivitäten der höheren Ebene erst durch die mittlere Ebene erklärbar werden.

Daher kommen die am Manifest beteiligten Hirnforscher auch zu einem nüchternen Ergebnis:

„Nach welchen Regeln das Gehirn arbeitet; wie es die Welt so abbildet, dass unmittelbare Wahrnehmung und frühere Erfahrung miteinander Verschmelzen; wie das innere Tun als „seine“ Tätigkeit erlebt wird und wie es zukünftige Aktionen plant, all dies verstehen wir nach wie vor nicht mal in Ansätzen. Mehr noch: Es ist überhaupt nicht klar, wie man dies mit den heutigen Mitteln erforschen könnte. In dieser Hinsicht beﬁnden wir uns gewissermaßen noch auf den Stand von Jägern und Sammlern.“

(ebd. S. 33)

Interessanterweise behaupten die Hirnforscher im selben Artikel, nur wenige Zeilen darunter, Folgendes: „Mittlerweile können wir beurteilen, welche Lernkonzepte - etwa für die Schule - am besten an die Funktionsweise des Gehirns angepasst sind.“ Die Frage, die bei der Betrachtung dieser beiden Aussagen auftritt ist, inwieweit die Hirnforscher sich sicher sein können, welche Lernkonzepte in der Schule am besten an die Funktionsweise des Gehirns angepasst sind, wenn sie noch gar nicht verstanden haben, wie das Gehirn im einzelnen funktioniert?

So! Das war es mal wieder für heute. In einem kleinen Nachtrag werde ich in den folgenden Tagen- bis Wochen noch auf Generelle Probleme, die bei der Verwendung von neurowissenschaftlichen und disziplinfremden Erkenntnissen in der Erziehungswissenschaft auftreten könn(t)en eingehen. Ich wünsche wie immer noch einen schönen Tag und eine gelungene Woche.

Mit freundlichen Grüßen.

Nachtrag: Literaturliste

2009-04-19T19:21:00.002+02:00

Hallo,

hier ist die angekündigte Literaturliste. Ich habe die einzelnen Quellen sowohl für meine Diplomarbeit als auch für die Beiträge der Reihe "Hirnforschung und Pädagogik verwendet. Es finden sich auch Internetquellen darunter.

Viel Spaß beim Schmökern.

Arnold, Margret (2002): Aspekte einer modernen Neurodidaktik; Vögel Verlag, Stammsried

Barthelmess, Manuel (2005): Systemische Beratung - Eine Einführung in psychosoziale Berufe; Juventa Verlag, Weinheim

Brand, Matthias/Markowitsch, Hans J. (2006): Was weiß die Hirnforschung über Lernen?, in: Scheunenpﬂug/Wulf (Hrsg.)(2006) : Zeitschrift für Erziehungswissenschaft Beiheft 5/06; AS-Verlag, Wiesbaden

Baumann, Menno (2007): Emotion und Interaktion im Kontext (neuro-) wissenschaftlicher Forschung - Ein Beitrag zum Umgang mit neurowissenschaftlichen Forschungsergebnissen in erziehungswissenschaftlichen Kontexten; Universel-

le Dissertation, Hannover (gef. auf www.neuro-paedagogik.de)

Baumann, Menno (2008): Macht Hirnforschung Schule? Schön wärs, in: Gehirn und Geist 1/2008; Verlag Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg

Bauer, Joachim (2003): Das Gedächtnis des Körpers - Wie Beziehungen und Lebensstile unsere Gene steuern; Eichborn AG, Frankfurt am Main

Beck, Herbert (2003): Neurodidaktik oder: Wie lernen wir?; in: Erziehungswissenschaft und Beruf 3/2003, Merkur Verlag, Rinteln

Becker, Nicole (2006): Die neurowissenschaftliche Herausforderung der Pädagogik; Verlag Julius Klinkhardt, Bad Heilbrunn

Beckermann, Ansgar/Scheich, Henning (2005): Jeder muss sein Gehirn selbst in die Hand nehmen; in: Gehirn und Geist 3/2005; Verlag Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg

Friedrich, Gerhard (1995): Die Praktikabilität der Neurodidaktik - Ein Analyseund Bewerungsinstrument für die Fachdidaktik; Peter Lang - Europäischer Verlag der Wissenschaften, Frankfurt am Main

Friedrich, Gerhard/Preiss, Gerhard (2005): Lehren mit Köpfchen; in: Gehirn und Geist Dossier 2/2005; Verlag Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg

Hanser, Hartwig (2005): Zahlenspiele im Kindergarten; in: Gehirn und Geist Dossier 2/2005; Verlag Spektrum der Wissenschaft

Herrmann, Ullrich (Hrsg.)(2006): Neurodidaktik - Grundlagen und Vorschläge für gehirngerechtes Lehren und Lernen; Beltz Verlag, Weinheim

Hermann, Ullrich (2008): Lernen - vom Gehirn aus betrachtet, in: Gehirn und Geist 12/2008; Verlag Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg

Hüther, Gerald (2006): Die Bedeutung sozialer Erfahrungen für die Strukturentwicklung des menschlichen Gehirns; in: Herrmann (2006), Beltz Verlag, Weinheim

Hüther, Gerald/Bonney, Helmut (2007): Neues vom Zappelphilipp - ADS: verstehen, vorbeugen und behandeln; Patmos Verlag, Düsseldorf

Kraft, Ulrich (2008): Neue Stars am Hirnforscherhimmel; in: Bild der Wissenschaft 9/2008

Lexikon der Neurowissenschaften (2000): Bd. 1 - 4; Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

Lexikon der Biologie (2002): Bd. 1-15; Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

Maturana, Humberto/Varela, Francesco (1987): Der Baum der Erkenntnis; Goldmann Verlag, München

Meier, Michaela (2004): Neuropädagogik - Entwurf einer neuropädagogischen Theorie aisthetischer Erziehung und Möglichkeiten ihrer praktischen Umsetzung auf der Grundlage interdisziplinärer Erkenntnisse aus Pädagogik, Psychologie

und Hirnforschung; Tectum Verlag, Marburg

Milz, Ingeborg (1998): Neuropsychologie für Pädagogen - Neuropsychologische Voraussetzungen für Lernen und Verhalten; Borgmann Publishing, Dortmund

OECD (Hrsg.)(2005): Wie funktioniert das Gehirn? Auf dem Weg zu einer neuen Lernwissenschaft; Verlag Schattauer, Stuttgart

Pauen, Michael/Roth, Gerhard (Hrsg.)(2001): Neurowissenschaften und Philosophie, Wilhelm Fink Verlag, München

Pauen, Michael (2006): Zeitfenster der Gehirn- und Verhaltensentwicklung: Modethema oder Klassiker; in Herrmann 2006, Beltz Verlag, Weinheim

Preiß, Gerhard (1996): Neurodidaktik - Theoretische und praktische Beiträge; Centaurus Verlag Gesellschaft, Freiburg

Gerhard Roth (1996): Das Gehirn und seine Wirklichkeit - Kognitive Neurobiologie und ihre philosophischen Konsequenzen; Suhrkamp Verlag, Frankfurt am Main

Roth, Gerhard (2003): Aus Sicht des Gehirns; Suhrkamp Verlag, Frankfurt am Main

Roth, Gerhard (2006): Warum sind Lehren und Lernen so schwierig?, in: Herrmann 2006; Beltz Verlag, Weinheim

Roth, Gerhard (2007): Persönlichkeit, Entscheidung und Verhalten - Warum es so schwierig ist sich und andere zu ändern; Klett - Cotta, Stuttgart

Scheich, Henning/Singer, Wolf/Roth, Gerhard u.a. (2004): Das Manifest - Elf führende Neurowissenschaftler über Gegenwart und Zukunft der Hirnforschung; in: Gehirn und Geist 6/2004, Verlag Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg

Scheunenpﬂug, Anette (2001): Biologische Grundlagen des Lernens; Cornelsen Verlag, Berlin

Scheunenpﬂug, Anette/Wulf, Christoph (Hrsg.)(2006): Zeitschrift für Erziehungswissenschaft, Beiheft 5/06 - Biowissenschaft und Erziehungswissenschaft; VS - Verlag, Wiesbaden

Singer, Wolf (2002): Der Beobachter im Gehirn - Essays zur Hirnforschung; Suhrkamp Verlag, Frankfurt am Main

Singer, Wolf (2003): Unser Menschenbild im Spannungsfeld von Selbsterfahrung und neurobiologischer Fremdbestimmung; Universität Ulm, Ulm

Speck, Otto (2008): Hirnforschung und Erziehung - eine pädagogische Auseinandersetzung mit neurobiologischen Erkenntnissen; Ernst Reinhard Verlag, München/Basel

Spitzer, Manfred (2000): Geist im Netz - Modelle für Lernen, Denken und Handeln; Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

Spitzer, Manfred (2002): Lernen: Gehirnforschung und die Schule des Lebens; Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

Spitzer, Manfred (2005): Geschichten vom Gehirn; Suhrkamp Verlag, Frankfurt am Main

Sporer, Corinna (2008): Schule fürs Leben, in: Gehirn und Geist 12/2008; Verlag Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg

Stumpf. Hildegard (2007): Die wichtigsten Pädagogen; Marix Verlag GmbH, Wiesbaden

Voß, Reinhard (1989): Anpassung auf Rezept - die fortschreitende Medizinisierung auffälligen Verhaltens von Kindern und Jugendlichen; Verlag Klett-Cotta, Stuttgart

Westerhoff, Nikolas (2008): Neurodidaktik auf dem Prüfstand, in: Gehirn und Geist 12/2008; Verlag Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg

Internetquellen

Becker, Nicole (2008): Reißt die Zeitfenster zum lernen auf; FAZ - Online;

(http://www.faz.net/s/Rub117C535CDF414415BB243B181B8B60AE/D…6276EAE1DEB4E75ACC2E7C1D067A461~ATpl~Ecommon~Scontent.html;

Stand: 06.01.2009)

Becker, Nicole (2007): Neuromodisch Lernen; in: Die Wochenzeitung 24. Mai 2007

(http://www.woz.ch/artikel/2007/nr21/wissen/14986.html; Stand: 06.01.2009)

Bildungspolitik Aktuell (2004): Brückenschlag zwischen Medizin und Pädagogik - in Ulm wurde das Bundesweit erste Transferzentrum für Neurowissenschaften und Lernen eröffnet

(http://www.schule-bw.de/unterricht/paedagogik/didaktik/neurodidaktik/bruecken

schlag_ms13_2004.pdf; Stand: 06.01.2009)

Bock, Jörg (2008): Sensible und kritische Zeitfenster kindlicher Entwicklung

(http://www.luw5.de/pdf/drbock.pdf; Stand: 06.01.2009)

Braun, Anna - Katharina/Stern, Elsbeth (2007): Neurowissenschaftliche Aspekte der Erziehung, Bildung und Betreuung von Kleinkindern; Expertise für die Enquetekomission „Chancen für Kinder“ des Landtags NRW

(http://www.landtag.nrw.de/portal/WWW/GB_I/I.1/EK/14_EK2/Gutachten/Experti

seBraunStern2007.pdf; Stand: 06.01.2009)

Die Welt - Online (2009): Designerbaby ohne Gen für Brustkrebs geboren; in: Die Welt - Online 09.01.2009

(http://www.welt.de/wissenschaft/krebs/article2996661/Designerbaby-ohne-Gen

-fuer-Brustkrebs-geboren.html#article_comment; Stand: 17.01.2009)

Fux, Christiane (2006): Designer Babys bevorzugt; in: Focus - Online 06.09.2006

(http://www.focus.de/gesundheit/ratgeber/zukunftsmedizin/news/wunschkinder_

aid_115005.html; Stand: 17.01.2009)

Hermann, Ullrich (2004): Lernen ﬁndet im Gehirn statt - Die Herausforderung der Pädagogik durch die Hirnforschung

(http://www.kultur-punkt.ch/akademie4/kooperation-swr2/swr2-hermann-lernen-

hirnforschung05-1.htm; Stand 06.01.2009)

Olbrisch/Puchowka (2007): Welche Chancen und Grenzen haben Tierexperimente? - Ein Interview mit Henning Scheich

(http://www.gehirn-und-geist.de/artikel/910295, Stand: 06.01.2009)

Scheich, Henning (2003): Lern- und Gedächtnisforschung - Schulentwicklung mit Hilfe der Neurobiologie?

(http://www.ganztagsschulverband.de/gsv/page/ﬁles/zeitschrift/HirnforschungSc

heich.pdf; Stand: 06.01.2009)

Schnabel, Ulrich (2002): Auf der Suche nach dem Kapierbetrieb; in: Die Zeit - Online 48/2002

(http://www.zeit.de/2002/48/Lernen_Aufmacher; Stand: 06.01.2009)

Singer, Wolf (2001): Was kann ein Mensch wann lernen?

(http://www.mckinsey-bildet.de/downloads/02_idee/w1_vortrag_singer.pdf;

Stand: 06.01.2009)

Spitzer, Manfred (2003): Medizin für die Pädagogik; in: Die Zeit - Online 39/ 2003

(http://www.zeit.de/2003/39/Neurodidaktik; Stand: 06.01.2009)

Spitzer, Manfred/Stern, Elsbeth (2004): Wer macht Schule klug?; in: Die Zeit - Online 28/2004

(http://www.zeit.de/2004/28/C-Spitzer_2fStern2; Stand: 06.01.2009)

Spitzer; Manfred/Prinz, Wolfgang (2005): Wer deutet das Denken?; in: Die Zeit - Online 29/2005

( http://www.zeit.de/2005/29/N−Singer_2fPrinz, Stand: 06.01.2009)

Stern, Elsbeth/Grabner, Roland u.a. (2007): Lehr- Lern- Forschung und Neurowissenschaften - Erwartungen, Befunde und Forschungsperspektiven; Bildungsforschung Band 13, unveränderter Nachdruck

(http://www.bmbf.de/pub/bildungsreform_band_dreizehn.pdf, Stand 06.01.2009)

Stern, Elsbeth (2003): Neurodidaktik: Rezepte statt Rezeptoren; in: Die Zeit - Online 40/2003

( http://www.zeit.de/2003/40/Neurodidaktik2 ; Stand: 06.01.2009)

Schönen Abend noch...

Hirnforschung und Pädagogik Teil 2

2009-04-19T18:34:00.006+02:00

Schönen guten Abend meine sehr geehrten Damen und Herren. In diesem zweiten Teil meiner Betrachtung des spannenden Verhältnisses von Hirnforschung und Pädagogik wollte ich mich mit folgenden Punkten auseinandersetzen:

Was man über die Hirnforschung wissen sollte...

1. Die Methoden der Hirnforschung...

2. Wie aussagekräftig sind diese Methoden für pädagogisch- didaktische Zwecke?

Da ich aber meine Blogeinträge nicht überstrapazieren möchte, werde ich den zweiten Punkt im folgenden Beitrag „abhaken“. In diesem Beitrag möchte ich die Wissenschaft an sich vorstellen und dabei drei zentrale Begriffe klären...

1. Was man über die Hirnforschung wissen sollte..

In der relevanten Literatur ( Literaturliste finden Sie im folgenden Beitrag) werden oftmals drei Begriffe für jene wissenschaftliche Disziplin, die sich der Erforschung des Gehirns widmet, synonym benutzt: Neurobiologie, Neurowissenschaften und Hirnforschung. Was es mit diesen drei Begriffen auf sich hat und welchen ich in den noch folgenden Beiträgen verwenden werde möchte ich anhand aktueller Definitionen klären.

Zur Neurobiologie:

Die Neurobiologie lässt sich deﬁnieren als Wissenschaft, die sich der...

„Erforschung des menschlichen und tierischen Nervensystems mit den Methoden der Biologie“ widmet. „Neurobiologie bezeichnet keine klar umrissene, klassische Disziplin und wird heute auch synonym mit Neurowissenschaft(en) verwendet.(...) Das Ziel der Neurobiologie ist es, die Prin- zipien und Mechanismen zu verstehen, mit denen Nervensysteme zu einem bestimmten Verhalten oder kognitiven Zustand führen. (...) Neben dem Verhaltensaspekt berücksichtigt die Neurobiologie insbesondere Aspekte der Evolution...und damit den evolutiven Aspekt einer bestimmten neuronalen Funktion und strukturellen Organisation. Die funktionelle Basiseinheit neurobiologischer Forschung ist in den allermeisten Fragestel-

lungen die Nervenzelle. (...) Innerhalb der Neurobiologie sind verschiedene Ebenen der Untersuchung von Nervensystemen zu unterscheiden: Auf der „obersten“ Ebene steht die Erforschung eines bestimmten Verhaltens..., die „nächst tiefere“ Ebene ist der Teil eines Nervensystems, der ein bestimmtes Verhalten erzeugt... . Die darunter liegende Ebene sind das Input- und Outputverhalten einzelner Nervenzellen sowie die Charakteris- tika von Synapsen in einem Mikroschaltkreis...und schließlich die Charakteristika von Ionenkanälen und Rezeptoren...sowie die Regulierung der Genaktivität. (Lexikon der Neurowissenschaften 2000 Bd. 2 S.430)

Neurobiologie und Neurowissenschaften werden also synonym verwendet, dennoch scheint sich in der Fachliteratur der Begriff Neurowissenschaften durchgesetzt zu haben. Dies dürfte in dem interdisziplinären Charakter der Disziplin begründet sein. Der Begriff Neurowissenschaft macht eher deutlich, dass verschiedene Wissenschaften an der Erforschung des Nervensystems beteiligt sind.

Zur Neurowissenschaft:

Der Begriff „Neurowissenschaft(en)“ geht auf R.W. Gerard zurück, der ihn erstmals in den fünfziger Jahren des 20. Jahrhunderts im heutigen Sinne anwendete. Unter dem Dach der Neurowissenschaft(en) werden...

„Traditionell getrennt arbeitende Disziplinen, wie Evolutionsbiologie, Entwicklungsbiologie, Neurochemie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Neurophysiologie, Neuroanatomie, Verhaltensforschung, Psychologie, Neuropharmakologie und Neuropathologie...in ihren auf das Nervensystem bezogenen Untersuchungen interdisziplinär mit dem Ziel zusammengefasst, neuronale Funktionen auf allen Komplexitätsebenen zu verstehen“.

(Lexikon der Neurowissenschaften Bd. 2 S. 475)

Zur Hirnforschung

Hirnforschung hingegen ist die...

... „Bezeichnung für ein zentrales interdisziplinäres Forschungsgebiet der Neurowissenschaft, das sich mit der naturwissenschaftlichen Untersuchung der Strukturen und Funktionen des Zentralnervensystems befasst... .In der Regel arbeiten Hirnforscher an Säugetieren einschließlich dem Menschen oder auch an anderen Wirbeltieren...und sind letztlich vor allem an einem besseren Verständnis der Funktionsweise des menschlichen Gehirns interessiert. Zu den zur Hirnforschung beitragenden Disziplinen zählen die Anatomie, Histologie..., Molekularbiologie und Biochemie, Pharmakologie..., Biophysik, Elektrophysiologie...sowie die Neurobiologie, vor allem mit Blick auf die ontogenetische und phylogenetische

Entwicklung.“

Aus dem Vergleich der drei Deﬁnitionen wird deutlich, dass es nicht gerechtfertigt ist, die Neurobiologie synonym mit Neurowissenschaft(en) und (Ge-)Hirnforschung zu verwenden. Hierarchisch betrachtet, stellt die Neurowissenschaft,

das „Dach“ der beiden anderen Wissenschaften dar. Gemeinsam ist allen drei jedoch ihre stark interdisziplinäre Ausrichtung. In den Folgenden Beiträgen werde ich daher eher auf die Begriffe Hirnforschung und Neurowissenschaften zurückgreifen.

Ich bedanke mich wie immer für die Aufmerksamkeit und wünsche Ihnen noch einen geruhsamen Sonntag.

Brain erklärt das Gehirn

2009-03-18T12:21:00.004+01:00

Ein kleiner Nachtrag zum vorangegangenen Artikel und eine kleine "Vorbereitung" auf das was noch folgt ;-)

Hirnforschung und Pädagogik

2009-03-18T12:02:00.005+01:00

Guten Tag meine sehr geehrten Damen und Herren,

ja, ich lebe noch. Ich habe mich zwar noch nie durch eine Regelmäßigkeit im Bloggen ausgezeichnet, aber in den letzten Monaten wurde es doch an dieser Stelle verdächtig still. Irgendwo bzw. irgendwann zwischen meinen Prüfungen, der Diplomarbeit, meiner Hochzeit und der (glücklicherweise gelungenen) Jobsuche habe ich völlig den Faden verloren und weder Lust noch Zeit gehabt zu schreiben. Nachdem ein paar Tage des Nichtstuns ins Land gegangen sind packte mich aber letztlich doch der Drang wieder zu bloggen. Es soll in diesen und den nächsten Beiträgen um das Thema meiner Diplomarbeit gehen, und zwar um das spannende Verhältnis von Gehirnforschung und Pädagogik. Seit Jahren wird über dieses Thema geschrieben und gestritten ohne das sich konkrete Ergebnisse erkennen lassen und so gebe ich in den folgenden Wochen und Monaten an dieser Stelle meinen „Senf“ dazu.

Beginnen möchte in diesem Artikel mit einer kleinen Einführung in das Thema und die bisherige Diskussion. Im nächsten Artikel werde ich die Hirnforschung und ihre Methoden vorstellen und erörtern, ob diese überhaupt geeignet sind um pädagogisch relevante Fragen und Probleme zu erhellen. Im dritten Teil meiner Auseinandersetzung stelle ich den Gegenstand des Interesses vor: Das menschliche Gehirn! Die wenigsten Pädagogen dürften sich als angehende Neurobiologen begreifen (obwohl ich während meines Studiums die Erfahrung machte, dass sich viele Studenten nicht als Pädagogen begriffen, sondern als Psychologen, Soziologen, Medienwissenschaftler etc.), gerade darum versuche ich dieses Organ ein wenig „greifbarer“ zu vermitteln. In einem vierten Schritt zeige ich, welche Erkenntnisse aus der Sicht der Hirnforschung für die Erziehungswissenschaft und die praktische Pädagogik relevant sein sollen und diskutiere, inwieweit dies der Fall ist und was wir tatsächlich von der Hirnforschung lernen können. Im darauf folgenden Beitrag stelle ich zwei „Neurodidaktiken“ vor und stelle die Frage, welches Innovationspotential diese für die (Schul-)Pädagogik haben. Im letzten Schritt fasse ich die bisherigen Beiträge knapp zusammen versuche die Frage, welche Relevanz die Hirnforschung für die Pädagogik hat, zu beantworten. In einem „Nachwort“ auf diese Beitragsreihe möchte ich auf die Diskussion um mögliche ethische Konsequenzen einer (neuro-)biologischen Erziehungswissenschaft eingehen.

Wie immer wünsche ich viel Spaß beim lesen und hoffe auf eine anregende Diskussion.

Erster Teil: Einleitung

Spätestens seit den 1990er Jahren, die als „Decade of the brain“ ausgerufen wurden, ist die Hirnforschung „en - vogue“. Es sprossen nach und nach neue Wissenschaftszweige wie die Neuropsychologie, die Neurophilosophie, die Neurohistorik und sogar die Neurotheologie hervor.

Mit der Hirnforschung wird die Hoffnung verbunden, das menschliche Verhalten und Erleben ausgehend vom Gehirn zu entschlüsseln und zu erklären. Dabei beschäftigt sich die Hirnforschung mehr und mehr mit ehemals genuin geisteswissenschaftlichen Themen. Im Mittelpunkt stehen Fragestellungen, wie die zu den Möglichkeiten und Grenzen der menschlichen Freiheit und der menschlichen Erkenntnis, aber auch zu Themen wie Erziehung und Bildung. Auf dem ersten Blick scheint eine Zusammenarbeit zwischen Hirnforschung und Erziehungswissenschaft auch angebracht, da Lernen, Erziehung und Bildung im Gehirn zusammenlaufen und durch entsprechende Erfahrungen verarbeitet werden. Allerdings gibt es auch zahlreiche Stimmen aus den Reihen der Erziehungswissenschaft, die sich gegen eine Integrierung von Erkenntnissen der Hirnforschung in die Erziehungswissenschaft wenden.

Im Mittelpunkt der Diskussion tritt dabei immer stärker die Schulpädagogik. In der öffentlichen Diskussion wird von der Hirnforschung vor allem das schlechte Abschneiden in der Pisa-Studie zur Kritik an der Erziehungswissenschaft genutzt und die eigene Relevanz für das schulische Lernen betont. Besonders hervorgetan haben sich in der deutschen Diskussion Hirnforscher wie Manfred Spitzer, Henning Scheich, Gerhard Roth, Wolf Singer und Gerald Hüther, auf deren Erkenntnisse ich in den folgenden Beiträgen genauer eingehe werde. So sagte Henning Scheich, dass wer die Arbeitsweise des Gehirns nicht verstehe, keine Ahnung davon hätte, wie Kinder am besten lernten (vgl. Schnabel 2002: Auf der Suche nach dem Kapierbetrieb, in: Die Zeit-Online 48/2002). Manfred Spitzer stellt sich eine Erziehungswissenschaft vor, „die den heute üblichen Standarts der medizinischen Forschung folgt“ und sieht das Problem darin, dass „die Pädagogen...bislang ohne Daten und nur aufgrund von vagen Theorien die Schulen seit Jahrzehnten mit Reformen segnen“ (Spitzer 2003: Medizin für die Pädagogik, in: Die Zeit-Online 39/2003). Nicht ganz so provokant äußert sich Gerhard Roth zu dem Thema, sieht aber die Relevanz der Hirnforschung für die Pädagogik, ähnlich wie Spitzer, darin gegeben, dass man nun zeigen könne „warum das funktioniert, was ein guter Pädagoge tut und das nicht, was ein schlechter tut“(Roth 2006: Warum sind Lehren und Lernen so schwierig?, in: Herrmann 2006 S.49).

Dabei finden die Hirnforscher sowohl in der breiten Öffentlichkeit, aber auch in der Politik und unter Erziehungswissenschaftlern und Lehrern, immer mehr Gehör. So heißt in der Regierungserklärung der ehemaligen Bildungsministerin Baden-Württembergs und heutigen Ministerin für Bildung und Forschung Annette Schavan vom 27.03.2003: „Der Bildungskongress im vergangenen Jahr in Ulm hat uns deutlich gemacht, wie wichtig die Ergebnisse der Hirnforschung für die Weiterentwicklung unseres Bildungssystems sind, hier ist Kooperation zwischen den medizinischen Fakultäten und den Pädagogen notwendig“ Ein Jahr später eröffnete der Hirnforscher Manfred Spitzer das „Ulmer Transferzentrum für Neurowissenschaften und Lernen“ mit Unterstützung des Landes Baden - Würtenberg, in welchem ohne Berücksichtigung der Erziehungswissenschaft schulische Lernprozesse erforscht werden. Auch die OECD beschäftigt sich mit diesem Thema, was sich bisher in der Publikation „Wie funktioniert das Gehirn?-Auf dem Weg zu einer neuen Lernwissenschaft“ niederschlug.

Wie ich bereits angedeutet habe finden sich auch unter den Pädagogen bekannte Vertreter, die sich der Hirnforschung zuwenden. Einer der bekanntesten Vertreter ist sicherlich Ullrich Herrmann, Mitherausgeber der „Zeitschrift für Pädagogik“ und ehemaliger Leiter des Seminars für Pädagogik an der Universität Ulm. In dem von ihm herausgegebenen Sammelband „Neurodidaktik-Grundlagen und Vorschläge für gehirngerechtes Lehren und Lernen“ schreibt er zur Diskussion: „Alle Beiträge zeigen, dass die Zeit der Revierverteidigung vorbei sein sollte...das die Zeit der „Rezepte“ auch hier nie anbrechen wird - aber dass wir schon sehr viel wissen...um Lehr- Lernprozesse neurodidaktisch neu zu denken und zu gestalten.“

Das die „Zeit der Revierverteidigung“ noch nicht vorbei ist zeigen KritikerInnen wie Nicole Becker (vgl. Becker 2006: Die neurowissenschaftliche Herausforderung der Pädagogik“) und Elsbeth Stern (u.a. Stern, Grabner 2007: 13. Band Bildungsforschung). So schreibt Elsbeth Stern: „...Die Forderung nach einer stärkeren Berücksichtigung der Neurobiologie in der Didaktik mutet daher ein wenig an, als ob man die Frage warum Menschen in bestimmten Teilen der Erde hungern müssen, mit der Erforschung der Stoffwechselprozesse im Körper beantworten wolle“ (vgl. Stern 2003: Rezepte statt Rezeptoren, in: Die Zeit 40/2003). Stern geht im gleichen Artikel sogar so weit, dass die in der Hirnforschung eine Gefahr für die Pädagogik sieht: „Gleichzeitig sehe ich mit Sorge, dass die aus der Hirnforschung abgeleiteten Erkenntnisse so allgemein sind, dass sie bei der Umsetzung in die schulische Praxis der Willkür Tür und Tor öffnen.“

Nicole Becker greift in einem Artikel gar die Integrität der Hirnforschung an: „Wenn also NeurodidaktikerInnen und Hirnforscher behaupten, sie würden sich bei ihren pädagogischen Empfehlungen allein auf neurowissenschaftlich gesicherte Erkenntnisse stützen, so mag das Wunschdenken oder schlichte Naivität sein. Mit seriöser Wissenschaft hat es jedenfalls nichts zu tun.“(Becker 2007: Neuromodisch lernen: in: Die Wochenzeitung 24.05.2007).

Ich denke, dass deutlich wird wie „hitzig“ diese Debatte geführt wird, was meiner Meinung nach nicht schlecht sein muss, da aus diesen Spannungsfeld, wenn man es richtig nutzt, konstruktive Gedanken erwachsen können. Nur welche dieser Positionen hat recht? Ganz beantworten kann ich die Frage sicherlich nicht, jedoch kann man die Hirnforschung aus pädagogischer Sicht unter die Lupe nehmen, um sich so sein eigenes Bild zu machen. Genau das habe ich getan, und werde Ihnen meine Ergebnisse in den folgenden Wochen hier präsentieren.

Mit freundlichen Grüßen

PS:

Im nächsten Beitrag werde ich eine ausführliche Literaturliste hinzufügen, die sich aus Büchern und Internetseiten zusammensetzen wird und die ich selber größtenteils verwendet habe.

Wir haben´s getan...

2008-10-25T15:01:00.003+02:00

...zum aller ersten und ( hoffentlich ) letzten Mal. Ja meine sehr geehrten Damen und Herren, ich habe

das Jungesellendasein verlassen und meine große Liebe Katharina geheiratet! Am 6. Oktober diesen Jahres gaben wir beide uns das Ja - Wort und haben somit öffentlich uns zu unserer Liebe bekannt. Wer sich also gefragt hat, warum in diesen Blog so selten Beiträge erscheinen, dürfte nun die Antwort gefunden haben.

Aber neben der Hochzeit ( die nebenbei wunderschön war, neben der Trauung vor allen die entspannte Feier am Abend... ) widme ich mich wieder meiner Diplomarbeit, die "steht", und die ich nun versuche niederzuschreiben und in eine angemessene Form zu bringen. Größte Schwierigkeit dabei: Was ist wichtig, was ist unwichtig? Wie zum Geier formuliere ich das so, dass man mich versteht? "Roter Faden"??? Gibts den bei mir? Deutsche Sprache - schwere Sprache!!!

Dabei habe ich ein sehr interessantes Thema: Ich untersuche neurobiologische Erkenntnisse ( bezogen auf die Schulpädagogik ) darauf, ob sie eine Relevanz für die Erziehungswissenschaft und die praktische Pädagogik haben. Dabei gehe ich in drei Schritten vor ( die meines Erachtens logisch sind )...

In einem ersten Schritt stelle ich die Neurobiologie als Wissenschaft dar und erläutere in dem Zusammenhang, wie sie sich zur Neurowissenschaft und Hirnforschung verhält ( denn es geht in meiner Arbeit ja letztlich um die Hirnforschung ). Danach folgt ein kleiner Exkurs, in dem ich in groben Zügen das menschliche Gehirn erläutere. Zu guter Letzt stelle ich die wichtigsten Forschungsmethoden dar, und untersuche sie darauf, ob sie überhaupt geeignet sind für die Lehr - und Lernforschung.

In einem Zweiten Schritt erläutere ich anhand führender deutscher Neurowissenschaftler wie Gerhard Roth, Wolf Singer und Manfred Spitzer die Erkenntnisse, die es im Bezug auf Lernen und Lehren in den Neurowissenschaften gibt, sowie die Schlussfolgerungen, die die Neurowissenschaftler von diesen Erkenntnissen für das deutsche Schulwesen und die Lehre ziehen.

In dem vorletzten Schritt stelle ich didaktische Konzepte dar, die sich explizit auf die Neurowissenschaften als Bezugs - bzw. Grundlagendisziplin beziehen - und untersuche sie daraufhin, ob sie tatsächlich Neues für die Pädagogik bringen, bzw. im Umkehrschluss, ob sie überhaupt die Erkenntnisse der Neurowissenschaften, wie ich sie im vorigen Schritt darstelle, folgerichtig in ihre Didaktiken einbringen.

In einem letzten Schritt werde ich diese Neurodidaktiken mit einer relativ fortschrittlichen Didaktik, und zwar der Didaktik der Kernideen vergleichen, und herausarbeiten, dass man nicht nur mit rein erziehungswissenschaftlichen Methoden zu ähnlichen Ergebnissen wie die neurowissenschaftlich - orientieren Didaktiken kommt, sondern, dass diese sogar noch darüber hinausreichen.

In meinem Schlusswort fasse ich die Ergebnisse noch einmal zusammen, und werde im Anschluss daran die Frage der Arbeit beantworten und Perspektiven für zukünftige Vorgehensweisen in einem interdisziplinären Austausch beider Disziplinen erläutern.

Wie gesagt, die Arbeit geht im Moment zügig voran, und ich denke, dass ich Anfang Dezember die Arbeit fertiggeschrieben und zur Korrektur und Kritik meinen Freunden aushändigen werde. Die Ergebnisse werde ich nach und nach hier im Blog veröffentlichen.

Mit freundlichen Grüßen