‘Lernen’

Lernen ist jener Prozess, der bei Menschen automatisch und immerwährend abläuft.

Lernen und Vergessen von Gelerntem

Dienstag, Januar 2nd, 2018

lernen und vergessen

Neuronen – Vergessen

Wie man weiß, reicht Zeit alleine zum Vergessen nicht aus, sondern Vergessen ist eine aktiver Prozess, der durch zeitabhängige Veränderung der Enkodierspezifität zustande kommt. Ein wichtiger Faktor ist dabei die Passung, die sowohl eine Rolle beim Erinnern als auch beim Nicht-Erinnern spielt. Eine Gedächnisspur verschwindet in der Regel nicht, sie lässt sich bloß nicht mehr so gut auffinden. Das Gehirn ist durch eine enorme Plastizität charakterisiert, d. h., es bildet ständig neue synaptische Verbindungen zwischen Nervenzellen und baut diese wieder ab. Aber nicht nur Lernprozesse führen zu Veränderungen in der Verschaltung von Nervenzellen im Gehirn, sondern auch beim Abrufen einer Erinnerung laufen  ähnliche molekulare Prozesse ab wie bei der Gedächtnisbildung selbst, sodass jede Erinnerung zu einer Veränderung der Gedächtnisspur führt. Lang anhaltende Lernprozesse führen sowohl zu Änderungen in der Genexpression auf molekularer Ebene als auch zu direkten Veränderungen des Aussehens der beteiligten Neuronen im Gehirn. Mit der Zwei-Photonen-Mikroskopie lassen sich diese strukturellen Änderungen an Neuronen direkt beobachten, wobei jene tausendstel Millimeter großen Dornen auf den neuronalen Fortsätzen mit dieser Methode fluoreszierend dargestellt werden, die den Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen entsprechen. Eine vermehrte Ausbildung von Dornenfortsätzen sind daher mögliche Zeichen des Langzeitgedächtnisses, wobei nach neuesten Untersuchungen einige der  molekulare Prozesse beim Erinnern jenen bei der Bildung des Gedächtnisses zwar ähnlich sind, doch bleibt beim Erinnern die sichtbare Struktur der synaptischen Verbindungen weitgehend unverändert.

Vergessen findet auch durch Interferenz statt, etwa durch Quellenkonfusion, d.h., dass  bestimmte Ereignisse einander ähnlich sind und man nicht mehr weiß, welche Erinnerung zu welchem Ereignis gehört. Interferenz kann auch durch eine Konkurrenz zwischen ähnlichen Gedächtnisspuren zustande kommen bzw. dass sich die einzelnen Ereignisse miteinander vermischen und man nichts mehr findet. Bei retroaktiven Interferenzen sorgen spätere Gedächnisspuren darfür, dass frühere Spuren nur noch erschwert aufgefunden werden, während bei proaktiven Interferenzen frühere Gedächisspuren spätere Gedächnisspuren stören. Interferenz kann auch über die Generalisierung stattfinden, indem man altes Wissen auf neue Situationen überträgt. Es gibt daher zwei Strategien, um Interferenzen entgegen zu wirken: zum einem beim Enkodieren durch das Erzeugen von distinkten Gedächnisspuren und zum anderen beim Zugriff, durch Unterdrückung (Inhibition) von ungewollten Gedächnisspuren. Beim Enkodieren sollte man möglichst auffällige Informationen mit abspeichern, damit man somit distinkte Gedächnisspuren erzeugt, die dafür sorgen, dass man später die richtige Information wiederfindet. Während des Gedächniszugriffs kann eine Interferenz auch durch einen inhibitatorischen Mechanismus unterdrückt werden, bei dem stärkere Spuren zugunsten von schwächeren Spuren unterdrückt werden. Zugriffsbedingtes Vergessen bezeichnet den Zustand, wenn mehrere Informationen mit dem gleichen Zugriffssignal assoziert sind und der erste Zugriff die folgenden erschwert.

Es gibt zwei Möglichkeiten auf Gedächnisspuren zuzugreifen, den aktiven Zugriffsprozess als Erinnern und das Gefühl der Vertrautheit, d.h., das Wiedererkennen. Das Gefühl der Vertrautheit kommt etwa beim Erinnern an ein gelerntes Wort auf und nicht als bewusste  Erinnerung, wobei das Wiedererkennen nicht auf eine Repräsentation angewiesen ist, die den kompletten Kontext enthält, sondern es kann sowohl in Teilen oder sogar gänzlich kontextfrei erfolgen. Eine wichtige Konsequenz aus dem impliziten Gedächnis und dem Gefühl der Vertrautheit ist die erhöhte Verarbeitungsflüssigkeit.

Mit Hilfe von Mnemotechniken kann man sein Gedächnis verbessern, wobei bestinmmte Enkodierschemata wie z.B. die Methode der Orte verwendet werden. Der Effekt beruht auf einer Kombination mehrere Prinzipien, zum einen des bedeutungsvollen Hervorhebens, das als der Versuch, eine einzigartige Erinnerung zu schaffen gewertet werden kann, mit dem auch Interferenzen unterdrückt werden, zum anderen durch identische Enkodier- und Abrufstrukturen, also durch optimale Passung. Die Mnemotechniken sind insbesondere gut geeignet für Informationen, die wenig Struktur besitzen und somit von der Enkodier- und Abrufstruktur abhängig sind. Auch das Lernen mittels Prüfungsfragen führt zu besseren Lernleistungen, da auf das Wissen aktiver zugegriffen wird, sich somit Verknüpfungen zwischen dem Material und den potentiellen Fragestelungen bilden, wodurch die Fragen selbst zu Zugriffssignalen werden, d.h., eine hohe Enkodierspezifität erreicht. Eine Verteilung des Lernens führt in der Regel ebenfalls zu besseren Lernleistungen (Verteilungseffekt),aber durch das Gefühl der Vertrautheit, das eine Beherrschung des Lernstoffes vortäuscht, kann der Lerneffekt behindert werden. Bei längeren Pausen hingegen verringert sich das Gefühl der Vertrautheit und das Material wird nochmals aktiver verarbeitet.



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Lernen und Wiedergeben von Gelerntem

Dienstag, Januar 2nd, 2018

Grundlagen von Elaboration, Enkodierung und Abruf von Gedächnisinhalten

Ein Prinzip der Enkodierung von neuem Wissen ist, dass je länger eine Information im Kurzzeitgedächtnis ist, desto wahrscheinlicher ist der Übergang ins Langzeitgedächtnis. Dabei hat die Rolle der Lernabsicht (Intentionen) nur dann einen großen Effekt, wenn sie mit gedächtniswirksamen Verarbeitungsprozessen kombiniert werden. Intentionelles Lernen geschieht vor allem durch den Aufbau verständnisorienterter Repräsentation, wobei die semantische Verarbeitung allein nicht ausreicht. Es kommt auch auf die Repräsentation an, die man bei dieser Verarbeitung erstellt und die Beziehungen, Verknüpfungen usw. (= Elaboration) herstellt. Es gilt: Wenn ein gutes Verständnis vorhanden ist, dann folgt daraus gute Verarbeitung und ergo gute Lernleistung.

Nach Edelmann (2000) kann man zwischen aussagenartiger, analoger, handlungsmäßiger und multipler Repräsentation von Wissen unterscheiden. Diese unterschiedlichen Codierungen bzw. Repräsentationen von Wissen können auf unterschiedliche Weise zur Lösung von Problemen bzw. Aufgaben beitragen. Vor allem die Transformation von Wissen von einer Repräsentationsform in eine andere – siehe intermodaler Transfer – gilt als wichtige Voraussetzung für die Bearbeitung komplexer Problemstellungen und generell als Anreiz für die kognitive Entwicklung. Aufgaben können sich etwa innerhalb einer Repräsentationsform bewegen, d. h., die Aufgabeninformation und die für die Aufgabenlösung erforderlichen Wissenseinheiten basieren auf der selben Repräsentationsform. Es kann aber auch notwendig sein, verschiedene Repräsentationsformen zu integrieren, wenn eine Wissen in verschiedenen Repräsentationsformen vorliegt, die für die Lösung zu integrieren sind, etwa Informationen durch Text und Grafik zusammenzuführen. Bei einer Transformation in andere Repräsentationsformen muss man für die Aufgabenlösung das vorliegende Wissen in eine Repräsentationsform transformieren, die nicht durch die Aufgabe vorgegeben wird, um etwa aus Daten eine Grafik zu produzieren.

Der Aufbau verständnisorientierter Repräsentation erfordert praktisch immer den Zugriff auf das semantische Langzeitwissen, also ist für die Elaboration Wissen aus dem Langzeitgedächtnis erforderlich, vor allem wegen der Kategorisierung. Beim Verknüpfen können auch Fehler (Illusionen) im Aufbau der der Repräsentation entstehen bzw. gehen Infomationen, die nicht so wichtig erscheinen, verloren. Auch braucht der Aufbau verständnisorientierter Repräsentation Aufmerksamkeit, denn erst die aufmerksamkeitsintensiven Prozesse sorgen dafür, daß die relevanten Aspekte aus dem Langzeitgedächtnis herausgeholt werden und diese Verknüpfungen aktiv gehalten werden, was auf Dauer anstrengend sein kann. im Langzeitgedächtnis verteilte Repräsentationen müssen zu Gedächnisspuren zusammengebunden werden, da viele Informationen in unterschiedlichen Bereichen des Gehirns abgelegt und verarbeitet werden. Diese bilden dann eine Gedächtnisspur, wobei der Hippocampus als zentrale Verknüpfungsinstanz wirkt: Erinnerungsbruchstücke aktivieren eine Repräsentation im Hippocampus, diese reaktiviert die bei der Kodierung des Ereignis beteiligten Bereiche des kortikalen Netzwerks. Der Hippocampus ist somit nicht nur eine Integrations- sondern auch eine Modulationsinstanz.

Das menschliche Gedächnis ist darüber hinaus inhaltsaddresiert, d.h., dass die Adresse selbst die Information enthält. Findet eine Enkodierung ohne Beteiligung des Hippocampus z.B. im impliziten Lernen statt, d.h.,  es gibt keine bewusste  Repräsentation, aber dennoch wird unsere Handlungsauswahl dadurch beeinflußt. Das implizite Lernsystem ist in der Regel nicht strukturiert bzw. einheitlich, sondern es können mehre verschiedene implizite Repräsentationen nebeneinander vorhanden sein, die einander nicht stören. Man geht davon aus, dass die Areale für das implizite Lernen über mehrer Hirnareale verteilt sind. Darüber hinaus ist  implizites Lernen unflexibler, es dauert länger. Man geht jedoch davon aus, das sich durch implizites Lernen die Assoziationsstärken im kortikalen Netzwerk allmählich verändern. Ein wichtiger impliziter Gedächniseffekte ist das Priming, bei dem es darauf ankommt, dass das wichtige Material während der Lern- und Testphase auf gleiche Art und Weise perzeptuell verarbeitet wird.
Es besteht eine enge Beziehung zwischen Enkodierung und dem späteren Zugriff auf Gedächtnisinhalte, denn die Zustände der Kodierungsphase und der Enkodierungsphase sind gleich. Dabei spielt die Enkodierungsspezifität (Effekt der Passung) eine wichtige Rolle, denn je ähnlicher die Zugriffssignale der Anfragen an das Langzeitgedächtnis sind, desto besser erfolgt die Verarbeitung.
Daher ist nicht nur das zu lernende Material wichtig, sondern auch der Kontext, da er sowohl bei der Enkodierung wie auch bei der Kodierung berücksichtig wird. Beim richtigen Elaborieren nimmt man mehr zusätzliche Informationen auf, die zum gelernten „dazugehören“ und man besitzt dann mehr Informationen, um diese wieder abzurufen, d.h., viele verschiedene Zugangsinformationen führen zu einer Information.

Literatur

Edelmann, W. (2000). Lernpsychologie. Weinheim: Beltz.



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Wann soll man beim Lernen eine Pause machen?

Donnerstag, Dezember 21st, 2017

Man muss dem Inneren die entspannte Ruhe zugestehen,
auch wenn man überzeugt ist, die Zeit im Nichtstun zu verlieren.
Johannes vom Kreuz

Der menschliche Körper benötigt neben dem Nachtschlaf auch über den Tag verteilt immer wieder Pausen, um zu Kräften zu kommen. Besonders wichtig ist dies während des Lernens, da das Gehirn unter dauerhafter Beanspruchung immer weniger leistungsfähig wird. Wie oft sollte man beim Lernen eine Pause einlegen? Signale dafür, dass der Körper eine Pause braucht, können sein:

  • das Verlangen, sich zu strecken und die Muskeln zu entspannen
  • Gähnen oder Seufzen
  • Appetit auf einen kleinen Imbiss oder etwas zum Trinken
  • das Bedürfnis, zur Toilette zu gehen
  • Abschweifen der Gedanken.

Werden diese Hinweise nicht beachtet, schüttet der Körper bestimmte Stoffe aus, die es kurze Zeit noch ermöglichen, auch ohne Pause weiterzuarbeiten. Die Folge davon sind allerdings Stress, mit dem ein Abbau der körperlichen und geistigen Leistungsfähigkeit einhergeht.

Wichtig ist auch die Dauer der Pause, denn ist sie zu kurz, ist man danach nicht erholt, ist sie aber zu lang, ist man nach der Pause aus dem Lernrhythmus draußen und hat keine rechte Lust mehr weiterzuarbeiten. Konkrete Angaben zur Pausenlänge sind nicht sehr sinnvoll, denn diese hängt von sehr vielen unterschiedlichen Faktoren ab – das Beste ist, man beobachtet sich selber genau und achtet auf die Signale, die einem der Körper sendet, wenn er bereit ist, weiter zu machen, also die entsprechenden Signale seines Körpers beobachtet, sodass sich ein individueller Rhythmus von Arbeit und Pausen einpendelt.

In den Pausen sollte man auf weitere Kopfarbeit verzichten, also sind Zeitunglesen, Computerspiele der Fernsehen nicht geeignet. Sinnvoll sind alle Tätigkeiten, die mit einer körperlichen Bewegung zu tun haben, also einen kurzen Spaziergang machen, das Arbeitszimmer durchzulüften und ein paar Turnübungen machen.


Nichts bringt uns auf unserem Weg besser voran als eine Pause.
Elizabeth Barrett Browning

Neurochemische Forschungen bestätigen den Sinn von Pausen

Bekanntlich lernen Menschen am effektivsten, wenn sie sich Lerninhalte in kleinen Einheiten einprägen, die von Pausen unterbrochen werden.  Nach neuesten Erkenntnissen könnten biochemische Prozesse im Gehirn dafür verantwortlich sein. Wenn das Gehirn neue Informationen aufnimmt, werden im Gehirn zahlreiche Botenstoffe ausgeschüttet, welche die Aktivität bestimmter Gehirnareale und deren Beziehungen  beeinflussen. Die Proteinkinase A wird dabei sehr rasch aktiviert und bleibt für etwa fünfzehn Minuten aktiv, eine weitere extrazellulär regulierte Kinase reagiert aber langsamer und erreicht erst fünfundvierzig Minuten die volle Wirkung. In Untersuchungen an Meeresschnecken (Zhang et al., 2011) zeigte sich, dass der Erfolg der geübten Inhalte immer dann besonders groß war, wenn beide Enzyme gleichzeitig aktiv sind, wobei eine Folge mit ungleichmäßig langen Pausen besonders effektiv war. Bei den Versuchen war eine Sequenz am wirkungsvollsten, bei dem das Lernen der Tiere erst durch zwei zehnminütige Unterbrechungen, dann durch eine fünf und eine dreißig minütige Pause unterbrochen wurden, was ein Widerspruch zu den meist auf Grund von Erfahrung gewonnenen Lernabläufen mit festen Pausenzeiten darstellt. Es muss aber berücksichtigt werden, dass diese Ergebnisse wohl nur bedingt auf den Menschen übertragbar sind.

Schon 1885 hatte Hermann Ebbinghaus bewiesen, dass bei gleicher Lernzeit mehr im Gedächtnis bleibt, wenn man zwischendurch Pausen macht, doch das gilt auch für Mäuse, wie neueste Untersuchungen zeigen. Es zeigte sich nämlich, dass durch das Training ohne Pausen die Synapsen sich langsamer veränderten, und diese Veränderungen auch nicht so lange anhielten, als wenn die Tiere beim Lernen Pausen machten. Der Vorteil von Lernpausen liegt also offenbar darin, dass die Nervenzellen ihre Verbindungen schneller anpassen und strukturelle Veränderungen länger währen, wobei etwa eine Stunde Ruhe bei Mäusen das Optimum war. Es zeigte sich auch, dass Lernpausen Nervenzellenveränderungen beschleunigen und dauerhafter machen.

Literatur

Aziz, Wajeeha, Wang, Wen, Kesaf, Sebnem, Mohamed, Alsayed Abdelhamid , Fukazawa, Yugo & Shigemoto, Ryuichi (2013). Distinct kinetics of synaptic structural plasticity, memory formation, and memory decay in massed and spaced learning. PNAS 2013 ; published ahead of print December 23, 2013, doi:10.1073/pnas.1303317110.
Zhang, Yili,  et al. (2011). Computational design of enhanced learning protocols. Nature Neuroscience; doi: 10.1038/nn.2990)



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© Werner Stangl Linz 2018