Zum Thema ‘Forschung’

Forschung bezeichnet ganz allgemein den Weg, den Wissenschaftler in der Regel beschreiten.



Forschung bezeichnet ganz allgemein den Weg, den Wissenschaftler in der Regel beschreiten.

Optimale Aufgabenschwierigkeit in künstlichen neuronalen Netzen




Beim menschlichen und tierischen Lernen gibt es bekanntlich einen optimalen Schwierigkeitsgrad, bei dem am besten Neues gelernt wird, denn sind die Aufgaben zu leicht, gibt es kaum noch etwas zu lernen und es ist schwierig sich zu motivieren, sind die Aufgaben zu schwer, scheitert man und die Motivation ist dahin. Für das optimale Lernen muss daher immer genau jene Schwierigkeitsstufe bei Aufgaben gefunden werden, bei der die Inhalte einerseits fordernd, andererseits aber auch bewältigbar sind. Das gilt auch für neuronale Netzwerke, wie Wilson et al. (2019) gezeigt haben, denn neuronale Netzwerke lernen dann am besten, wenn sie etwa fünfzehn Prozent Fehler machen, etwa auch solche Fehler, die menschliches und tierisches Lernen nachbilden sollen. In den Versuchen wurde ein sehr einfacher Test eingesetzt, in dem die elektronischen Probanden lediglich eine sich gemeinsam bewegende Gruppe von Punkten erkennen mussten, wobei sich diese Fähigkeit durch Üben verbessern lässt, und wie schnell die Netzwerke lernen, lässt sich dabei auch exakt messen. Nach diesen Experimenten ist die Lerngeschwindigkeit am höchsten, wenn man durch Anpassen der Schwierigkeit die Trefferquote bei 15 Prozent hält, wobei diese 85-Prozent-Regel auch für alle getesteten Akteure gilt. Weicht die Fehlerrate dagegen in die eine oder andere Richtung deutlich von diesem Wert ab, sinkt die Lerngeschwindigkeit exponentiell.

Literatur

Wilson, R. C., Shenhav, A., Straccia, M. & Cohen, J. D. (2019). The Eighty Five Percent Rule for optimal learning. Nature Communications volume, 10, doi:10.1038/s41467-019-12552-4.



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Lernen bei Säuglingen




Bei der Untersuchung von Lernprozessen im Gehirn beschränken sich die meisten Forschungen auf Erwachsene, doch nun wurde in einer aktuellen Studie untersucht, welche neuronalen Prozesse im Gehirn von Babys bei Lernprozessen aktiviert werden. Köster et al. (2019) haben in einer Studie nun wesentliche Aspekte der Lernprozesse bei Babys entschlüsselt und festgestellt, dass Babys vor allem durch Überraschungen lernen. Im Rahmen dieser Studie wurden neun Monate alten Babys Bildergeschichten gezeigt, die entweder einen erwarteten oder einen unerwarteten Handlungsausgang hatten. So war in einer Geschichte etwa ein Mann zu sehen, der eine Brezel essen wollte und diese entweder zum Mund oder stattdessen auf den Kopf führte, während in einer anderen Szenen ein Ball auf einen Tisch oder unerwartet durch die Tischplatte hindurch fiel. Dabei wurden mittels eines Elektroenzephalogramms die verschiedenen Frequenzen, die mit kognitiven Prozessen in Zusammenhang gebracht werden, erfasst.

Das Elektroenzephalogramm zeigte bei den Kindern entweder eine Frequenz, die dem Theta-Rhythmus entspricht, der bei Erwachsenen mit Lernprozessen assoziiert ist, oder eine schnellere Frequenz, die dem Alpha-Rhythmus entspricht, der immer dann auftritt, wenn man gerade nicht aufmerksam ist, sondern sich entspannt. Anhand der Messungen ist deutlich geworden, dass der Theta-Rhythmus bei den Babys im Vergleich zu erwarteten Ereignissen besonders sensitiv für unerwartete Ereignisse ist. Auswirkungen auf den Alpha-Rhythmus waren nicht festzustellen. Säuglinge haben offenbar grundlegende Erwartungen an ihr physisches und soziales Umfeld, wie ihre Aufmerksamkeit für Ereignisse zeigt, die ihre Erwartungen verletzen. Die Verarbeitung unerwarteter Ereignisse im Theta-Rhythmus spiegelt vermutlich solche Lernprozesse wider.

Literatur

Köster, Moritz, Langeloh, Miriam & Hoehl, Stefanie (2019). Visually Entrained Theta Oscillations Increase for Unexpected Events in the Infant Brain. Psychological Science, doi:10.1177/0956797619876260.
https://www.heilpraxisnet.de/naturheilpraxis/wie-lernen-babys-20191016470062 (19-10-11)
https://lexikon.stangl.eu/26675/theta-wellen/ (17-12-12)



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Was passiert eigentlich im Gehirn, wenn man liest?




Lesen ist immer ein Denken mit fremdem Gehirn, denn indem man sich in andere Welten des Denkens hineinbegibt und hineinversetzt, erhöht man die eigene Komplexität des Denkens. Man findet nach Precht zwar keine Antworten auf die Fragen des Lebens, doch man schult sein eigenes Denken und möbliert damit sein Bewusstseinszimmer.

In der ersten Klasse ist Lesen lernen zunächst eine Technik, d. h., man lernt, jedem geschriebenen Buchstaben einen Laut zuzuordnen, also A wie Apfel, B wie Banane und so weiter. Man kann davon ausgehen, dass man, wenn man 26 Buchstaben verinnerlicht hat plus einige Diphthonge, lesen kann. Dann fängt man an, sich Wörter zu er-lesen, d. h., sie zu dekodieren, indem man links anfängt und sich quasi selbst beim Dekodieren des Wortes zuhört, indem man Zeichen für Zeichen mit dem dazugehörigen Laut verbindet, bis die Laute hinterher zusammen einen Sinn ergeben. Erst nach und nach baut sich das Gehirn ein mentales Lexikon, was notwendig ist, dass etwa in der zweiten Klasse Kinder beginnen können, Wörter als Ganzes zu erfassen. Irgendwann erreicht man einen Punkt, an dem man diese Buchstabenkombination schon so häufig gelesen hat, dass man diesen Prozess des einzelnen Buchstabenverbindens gar nicht mehr braucht. Man fängt an mit den ersten drei Buchstaben und dann sagt das mentale Lexikon: “Ah, kenn ich! SPO, das muss Sport sein!” oder noch später im Prozess, dass dann alle Buchstaben auf einmal erfasst werden. Das heißt, man liest nicht mehr seriell, sondern simultan. Hinter der Orthografie, also dem Bild der Buchstaben, ist im mentalen Lexikon die Bedeutung und die Aussprache des Wortes gespeichert. Das wird alles gleichzeitig abgerufen und geht eben sehr viel schneller, als wenn man sich das Buchstabe für Buchstabe erlesen muss, ganz besonders, wenn es sich um lange Wörter handelt. Um vom seriellen zum simultanen Lesen zu kommen, hilft nur häufiges Lesen. Je öfter man ein Wort geschrieben sieht, desto tiefer wird es in das Gedächtnis eingeschrieben und irgendwann muss man gar nicht mehr genau hindschauen, denn das Wort ist so tief verankert, dass man auch schon aus weiter Entfernung sehen kann, was da steht. Das heißt, dieser Eintrag im Lexikon wird immer tiefer und umso schneller kann er abgerufen werden. Bei einem geübten Leser landet das Auge ein- bis zweimal irgendwo im Wort und erschließt sich dann den Rest, abhängig von der Wortlänge. Dabei gibt es Wahrscheinlichkeiten, welches Wort folgt und welches Wort davor stand, sodass ein richtig geübter Leser überhaupt nicht jedes Wort lesen muss. So sind Präpositionen oder Artikel völlig klar, hier ist dieses Nomen als Objekt, da muss der Artikel so und so sein und wenn das Verb so und so ist, dann muss darauf auch die Präposition XY folgen. Das heißt, es wäre kein Informationsgewinn, da noch mal mit dem Auge drauf zu landen, sondern man macht den Sprung direkt größer. Um komplexe Texte möglichst schnell erfassen zu können, sollte man rechtzeitig für viele tiefe Einträge im Gehirn sorgen, also nicht nur viel lesen, sondern auch Texte, in denen immer wieder neue Wörter vorkommen. Je mehr Kinder der Schriftsprache ausgesetzt sind, desto besser sind ihre Voraussetzungen, gut lesen zu lernen.

Zusammengefasst nach einem Interview mit der Psycholinguistin Pauline Schröter für den NDR.

https://www.ndr.de/kultur/Schwerpunkt-Was-passiert-beim-Lesen-im-Gehirn,lesen306.html (19-04.23)



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© Werner Stangl Linz 2019