Was ist Lernen? kik business academy Neuenhoferstrasse Baden

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1 Was ist Lernen? kik business academy Neuenhoferstrasse Baden

2 Impressum Autoren: Herausgeber: Layout/Gestaltung: Anton Wagner kik AG / ITS Daniela von Bergen, kik AG kik business academy

3 Was ist Lernen? Lernbegriff der Erwerb von Fähigkeiten? Pädagogische Interaktion oder unmittelbare Erfahrung: In der Umgangssprache wird der Begriff des Lernens besonders im Zusammenhang mit der Schule gebraucht. Dort lernt man Schreiben, Lesen, Rechnen, erwirbt erdkundliches und geschichtliches Wissen usw. Auch der Erwerb bestimmter sozialer Umgangsformen wird in diesem Verständnis gelernt. Lernen als Wechselwirkung Aussensteuerung und Innensteuerung: Menschliche Aktivität kann als abhängig von Faktoren in der Person und in der Umwelt angesehen werden. Der Zusammenhang zwischen Person und Umwelt ist am besten als Interaktion (Wechselwirkung) aufzufassen. Das Gewicht der beiden Faktoren kann im Einzelfall sehr unterschiedlich sein. Im Mittelpunkt dieser Auffassung von Lernen steht die pädagogische Situation. Prototypen sind der vom Lehrer organisierte Unterricht und die erziehenden Eltern. Der psychologische Lernbegriff ist wesentlich weiter gefasst. Hier sprechen wir auch vom Lernen von Angst und Sicherheit, vom Erwerb von Vorlieben und Abneigungen, der Ausbildung von Gewohnheiten, der Befähigung zu planvollem Handeln und problemlösendem Denken. Ein solches Lernen findet im Alltag ausserordentlich häufig statt. Gemeinsames Merkmal aller Lernprozesse ist die (unmittelbare oder sozial vermittelte) Erfahrungsbildung. Von Lernprozessen abzuheben sind die weitgehend durch Vererbung festgelegten und im Verlauf der Reifung auftretenden Verhaltensmöglichkeiten (z. B. die motorische Entwicklung im ersten Lebensjahr, u. a. das fälschlicherweise sog. Gehen lernen). Menschliche Aktivität kann sich entweder mehr auf Anpassung an die Umwelt oder mehr auf aktive Gestaltung der Umwelt beziehen. Im ersteren Fall wird das Verhalten in starkem Masse durch Umweltreize kontrolliert. Wir sprechen in diesem Zusammenhang von der Aussensteuerung des Verhaltens. Im zweiten Fall geht die Aktivität schwerpunktmässig von der Person aus. Beim kognitiven Lernen und Handeln sprechen wir deshalb von Innensteuerung. Es erscheint vorteilhaft, im Zusammenhang mit Lernen nicht mehr von Anpassung, sondern von Auseinandersetzung mit der Umwelt zu sprechen. Im Zuge dieser mehr aussen- oder mehr innengesteuerten Auseinandersetzung mit der Umwelt kommt es zur Bildung von Erfahrungen, die in der Zukunft neue Aktivitäten beeinflussen. Dies ist das wesentlichste Merkmal des Lernens. 1

4 Lernen bewirkt Veränderung Lernen ist dispositionell: Der Prozess des Lernens führt zu dem Produkt des Neuerwerbs oder Veränderung psychischer Dispositionen, d. h. zur Bereitschaft und Fähigkeit, bestimmte seelische oder körperliche Leistungen zu erbringen. Manchmal spricht man in diesem Zusammenhang auch von Erwerb eines "Verhaltenspotentials". Lernen ist durch relativ überdauernde Veränderung im Organismus gekennzeichnet, während die Leistung (Performanz) von momentanen Bedingungen (z.b. Motivation, Ermüdung) abhängt. Das eigentliche Lernen besteht also im Erwerb von Dispositionen, d. h. von Verhaltens- und Handlungsmöglichkeiten. Der psychologische Begriff des Lernens schliesst nicht nur das durch Unterricht absichtlich und planvoll organisierte Lernen ein. Lernen ist auf keinen Entwicklungsabschnitt beschränkt. Sowohl der Säugling als auch der alte Mensch verändern laufend ihren Erfahrungsschatz. Lernen meint nicht nur den Erwerb einzelner, isolierter Dispositionen, sondern auch Aufbau einer komplexen Persönlichkeit durch Aneignung der menschlichen Kultur in einem individuellen Lebensweg. Grundformen des Lernens vier Mal anders Nach fast 100 Jahren moderner Lernforschung - von der russischen Reflexologie und dem amerikanischen Behaviorismus über die sog. Kognitive Wende in der Psychologie bis zu den Handlungstheorien - besteht keine Einigkeit darüber, wie viele Unterkategorien von Lernprozessen man sinnvollerweise annehmen soll. Im Folgenden gehen wir von vier Grundformen des Lernens aus. Das Reiz-Reaktions-Lernen Etwa um die Jahrhundertwende untersuchte der russische Physiologe Iwan Petrowitsch Pawlow die psychische Erregung der Speichel- und Magendrüsen (Klassische Konditionierung). Die Beobachtung, dass bei hungrigen Tieren oder Menschen bereits beim Anblick von Nahrung oder sogar bei der Vorstellung von Speisen Speichel zu fliessen beginnt, wurde zum Ausgangspunkt zahlreicher Lernexperimente. Manche Reize lösen angeborenermassen ein Antwortverhalten aus. Solche Reize nennt man unbedingte (ungelernte) Reize und das Antwortverhalten wird als unbedingte Reaktion bezeichnet. Tritt ein neutraler Reiz (der später bedingte Reiz) hinzu, kann es zu einer Reizsubstitution (Reizersetzung) kommen. Der neue Reiz löst die gleiche oder eine sehr ähnliche (bedingte) Reaktion aus wie der ursprüngliche Stimulus. Dies ist dann eine gelernte Reiz-Reaktions-Verbindung. Die Gedankengänge der russischen Reflexologen (Pawlow, Setschenow) wurden in Amerika bald von den Behavioristen um Watson aufgegriffen (Behaviorismus). Das Reiz-Reaktions-Lernen (weitere Bezeichnungen: Klassisches Konditionieren oder Bedingen, Signal-Lernen, reaktives Lernen) wird ursprünglich streng bewusstseinsunabhängig als Verknüpfung von Reiz und Reaktion erklärt. Unter pädagogischen Gesichtspunkten ist die Auslösung einer emotionalmotivationalen Reaktion (z. B. Angst, Attraktivität) bedeutsamer als die Auslösung von Reflex- 2

5 Reaktionen (Aktivierung von Muskeln oder Drüsen). Das Modell des Reiz-Reaktions-Lernens spielt eine bedeutende Rolle in behavioristisch orientierten Theorien der Angst, in der Verhaltenstherapie, in anreiztheoretischen Auffassungen von Motivation, in der Werbepsychologie. Das instrumentelle Lernen Nachdem Thorndike mit dem "Lernen am Erfolg" das Prinzip der Verstärkungstheorien entdeckt hatte, beschreibt Skinner etwa ab 1930 die operante Konditionierung, die heute instrumentelles Lernen genannt wird. Beim instrumentellen Lernen entscheiden die Konsequenzen, die dem Verhalten folgen, über dessen zukünftiges Auftreten. Von instrumentellem Verhalten, IV, sprechen wir, weil das Verhalten das Instrument oder Mittel ist, das die entsprechende Konsequenz hervorruft. In der Regel wird erst durch häufig wiederkehrende, gleichförmige Konsequenzen allmählich ein stabiles IV gelernt. Nach der Art der Konsequenzen unterscheiden wir vier Formen des instrumentellen Lernens: positive Verstärkung: Dem Verhalten folgt ein positives Ereignis. negative Verstärkung: Dem Verhalten folgt das Verschwinden eines aversiven (unangenehmen) Ereignisses. Bestrafung: Dem Verhalten folgt ein unangenehmes Ereignis. Löschung: Dem Verhalten folgt weder ein angenehmes noch ein unangenehmes Ereignis. Positive und negative Verstärkung führen zum Aufbau eines Verhaltens, Bestrafung und Löschung zum Abbau eines Verhaltens. Die Tatsache, dass beim instrumentellen Lernen Aussenreize ausschlaggebend sind, wird als Verhaltenskontrolle bezeichnet. Instrumentelles Lernen ist motivationsabhängig. Die Konsequenzen eines Verhaltens führen nur dann zum Aufoder Abbau dieses Verhaltens, wenn sie einem bestimmten Motiv entsprechen. Instrumentelles Lernen ist situationsabhängig. Der Lernprozess findet unter bestimmten situativen Bedingungen statt, und das Verhalten wird später nur in ähnlichen Situationen gezeigt. Das instrumentelle Lernen führt zu einem gewohnheitsmässigen Verhalten. Es ist motiviert und zielgerichtet, aber eng an bestimmte Situationen gebunden und erscheint deswegen relativ starr. Im Gegensatz dazu ist das planvolle Handeln durch Flexibilität gekennzeichnet und kann in neuartigen Situationen angewandt werden. Kognitives Lernen Unter Kognitionen versteht man jene Vorgänge, durch die ein Organismus Kenntnis von seiner Umwelt erlangt. Im menschlichen Bereich sind dies besonders: Wahrnehmung, Vorstellung, Denken, Urteilen, Sprache. Man könnte auch sagen: Durch Kognition wird Wissen erworben. Kognitive Prozesse lassen sich von emotionalen (gefühlsmässigen) und motivationalen (aktivierenden) unterscheiden. Diese Trennung ist jedoch weitgehend eine analytische. In der Regel sind auf Erkenntnis bezogene (= kognitive) Prozesse eng mit emotionalen und motivationalen verbunden. Durch kognitive Prozesse werden kognitive Strukturen (Wissensstrukturen) aufgebaut. Begriffsbildung und Wissenserwerb sind zentrale Bestandteile der Kognitionspsychologie. Es findet häufig kein völliges Neulernen, sondern ein Umlernen statt. Hierbei handelt es sich um aktive, subjektive Strukturierungsprozesse. Kognitive Strukturen sind kein Abbild der Umwelt. Sie sind mentale (geistige) Konstruktionen. Begriffsbildung: Man unterscheidet zwei Hauptklassen von Begriffen: die Eigenschaftsbegriffe (Kategorien) und die Erklärungsbegriffe (Theorien). Bei den Eigenschaftsbegriffen gibt es zwei Auffassungen: die klassische Theorie und die Prototypentheorie. Nach der klassischen Theorie ist der Inhalt des Begriffs seine logische Struktur (die Kombination der kritischen Attribute), nach der Prototypentheorie wird der 3

6 Begriff durch einen Prototyp (idealer Vertreter) repräsentiert. Begriffsbildung ist ein aktiver Vorgang. Begriffe sind nicht nur eine abstrahierte Abbildung der Realität. Begriffe sind Strukturen unseres Denkens. Dies ist auch der Grund für die oft zu beobachtende Willkürlichkeit und Subjektivität der Begriffsbildung. Wissenserwerb: Es gibt unterschiedliche Konzepte von Wissen. Meine Auffassung von Sachwissen lässt sich unter neun Gesichtspunkten darstellen: - Begriffsbildung: Fein- oder Grobstrukturierung - Assimilation: sinnvoll (Gegenteil: mechanisch) - Repräsentation: aussagenartig, analog, handlungsmässig - Vernetztheit propositionale und semantische Netze - Art der Erfahrung: unmittelbar oder sozial vermittelt - Verwendungszweck: Alltag oder Experte - Bewusstheit: analytisch oder intuitiv - Ausmass der Lenkung: Selbststeuerung oder rezeptiv - Motivation: Kognitionen verbunden mit Motivation. Der ausschlaggebende Gesichtspunkt beim Lernen grösserer Wissensgebiete ist die Vernetztheit: Dies ist ein "Netzwerk lernpsychologischer Grundbegriffe". Hierbei sind sowohl das ganze System, wie auch die einzelnen Elemente in einem für die Adressaten optimalen Ausmass an Differenzierung zu strukturieren. Ein isoliertes, lexikalisches Wissen ist in dieser Sichtweise absolut unbefriedigend. Das Lernen von Handeln und Problemelösen Modell-Lernen Es gibt verschiedene Theorien des Modell- Lernens, deren wichtigste heute die sozialkognitive Theorie von Bandura ist. Diese Auffassung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Anregung des Verhaltens durch ein Modell und der Ausführung des Verhaltens durch den Beobachter kognitive Prozesse angenommen werden. Die Theorie des Modell-Lernens kann als Vorläufer der Handlungstheorien aufgefasst werden. Planvolles Handeln Bei Begriffsbildung und Wissenserwerb wurden vorwiegend (statische) Strukturen beschrieben, während Handeln und Problemlösen als (dynamische) Prozesse aufzufassen sind. Bei der Willenshandlung (Gollwitzer) lassen sich zwei Schwerpunkte unterscheiden: die Entscheidung und die Handlungsregulation. Die Entscheidung beinhaltet die Ausbildung einer Intention sowie die Entwicklung eines flexiblen Handlungskonzeptes (Planes), und Handlungsregulation bedeutet die Realisierung des Handlungskonzeptes bis zur Zielerreichung. Problemlösen Problemlösen ist ein Sonderfall des planvollen Handelns. Ein Problem ist durch drei Komponenten gekennzeichnet: unerwünschter Anfangszustand erwünschter Zielzustand Barriere, die die Überführung des Anfangszustandes in den Zielzustand im Augenblick verhindert Problemlösen bedeutet Überwindung der Barriere durch Anwendung spezifischer Problemlöseverfahren. Die wichtigsten Formen des problemlösenden Denkens (Problemlösetheorien) sind: Problemlösen durch Versuch und Irrtum, durch Umstrukturieren, durch Anwendung von Strategien, durch Kreativität, durch Systemdenken. Der Problemlöseprozess lässt sich auch als Umstrukturierung beschreiben. 4

7 Zusammenfassung und Ausblick Es lassen sich heute zwei Hauptkategorien von Lernprozessen unterscheiden. Beide können noch einmal in zwei Unterkategorien gegliedert werden: Forderung Es ist wesentlich, zukünftig häufiger ein (relativ) selbstgesteuertes, kooperatives, problemlösendes, in authentischen Lernsituationen stattfindendes und lebenslanges Lernen (Erwachsenenbildung) anzustreben, als ein kurzfristig prüfungsorientiertes. Bei der Aussensteuerung können einmal die vorausgehenden Reize eine Reaktion auslösen (Reiz-Reaktions-Lernen), oder im anderen Fall bestimmen die dem Verhalten nachfolgenden Reize (Konsequenzen) dessen zukünftige Auftretenswahrscheinlichkeit (instrumentelles Lernen). Bei der Innensteuerung kann es entweder mehr um den Erwerb von Sachwissen gehen (Begriffsbildung und Wissenserwerb, kognitives Lernen im engeren Sinn), oder es steht die Ausbildung von Handlungswissen im Vordergrund (Handeln und Problemlösen). Jede Lernpsychologie, die nur eine der beiden Hauptkategorien für menschliches Lernen als relevant unterstellt, ist defizitär. Die klassischen Grenzen zwischen Lernpsychologie, Denkpsychologie (Denken), Motivationspsychologie (Motivation) und Gedächtnispsychologie (Gedächtnis) haben sich verwischt. Menschliche Informationsverarbeitung ist nur eine andere Bezeichnung für Lernen und Gedächtnis. Als wesentlichstes Merkmal des Lernens zeigen sich die Erfahrungsbildung und die Verhaltensveränderung beim Lernenden. Dies bedeutet, dass sich die Lernenden nach Abschluss des Lernprozesses anders verhalten, anders denken, anders wollen, anders handeln können. 5

8 Wunderwelt Hirn kik business academy Neuenhoferstrasse Baden

9 Impressum Autoren: Herausgeber: Layout/Gestaltung: Anton Wagner kik AG / ITS Daniela von Bergen, kik AG kik business academy

10 Wunderwelt Hirn Um zu verstehen, was das menschliche Lernen ermöglicht braucht es einen ersten Blick ins hominide Hirn. Die Lebensumstände des Menschen, seine geistige Entwicklung, seine körperliche und intellektuelle Leistung, seine Gemütsverfassung sowie Krankheit und Tod sind von der Funktion des Gehirns abhängig. Das Gehirn ist jedoch auch die Quelle unserer Vermessenheit, unserer Irrtümer und unseres Elends, denn mit der Entwicklung des Menschen und seines Denkorgans stieg auch die Störanfälligkeit des Systems. Funktionen des Gehirns die zentralen Aufgaben Das Gehirn hat die Aufgabe Reize aufzunehmen, zu verarbeiten und zu beantworten. Rezeptoren, wie z.b. die Sinnesorgane nehmen bestimmte Reize (Licht, Druck, Töne, Temperatur,...) auf und senden diese als kodierte Signale auf elektrochemischem Weg in das Zentrale Nervensystem, dessen wichtigste Schaltstelle das Gehirn darstellt. Dort werden die eingegangenen Signale nach bestimmten Mustern bearbeitet und, falls erforderlich, in Form Reaktionsreizen an die Effektoren (Muskeln, Drüsen,...) weitergeleitet. Der wesentliche Kern der Informationsverarbeitung erfolgt in der Hirnrinde, dem Grosshirn oder Neokortex. Dieses 2 bis 3 cm dicke Gewebe erstreckt sich beim Menschen in Form eines lappenartigen Gebildes voller Furchungen und Windungen über ca. 1,2 Quadratmeter, würde es man es auffalten. Assoziativ zusammengehörende Fähigkeiten (Motorik, Tasten, Sehen, Lage) sind jeweils auf einem Teil der Hirnrinde zusammenhängend gespeichert. Komplex und vernetzt Unser Gehirn wiegt nur etwa 1300g und besteht dennoch aus mehr als 150 Milliarden Zellen. Neben den Nervenzellen (Neuronen) enthält das Gehirn auch Stützzellen (Gliazellen), Blutgefässe und Organe, die Substanzen ausscheiden. Die elementaren Verarbeitungseinheiten sind die Neuronen, die in einem komplexen Netzwerk untereinander verbunden sind und auf elektrochemischem Wege Signale austauschen und sich gegenseitig erregen oder hemmen können. Sie verfügen jeweils durchschnittlich über Verbindungen mit benachbarten Zellen, etliche sogar bis zu 80'000. Allein das Grosshirn umfasst über 100 Milliarden Neuronen. Das Gehirn ist zu unglaublichen Leistungen fähig und sicherlich eines der wunderbarsten Gebilde in unserer bekannten Welt. Es steuert uns Menschen im Raum, dirigiert unsere Gefühle und ist zuständig für Erinnerung, Bewusstsein und Moral. Es übertrifft an Komplexität und Leistungsvielfalt alle anderen bekannten Systeme auf der Erde. Trotz dieser Funktionsvielfalt wird seine Biologie von einer einfachen Physik und Chemie bestimmt. Bei der Geburt sind bereits sämtliche Neuronen vorhanden, es bestehen jedoch, verglichen mit dem erwachsenen Hirn noch verhältnismässig wenige Verbindungen; die Vernetzung erfolgt erst mit dem Lernen. 1

11 Integration die beste Verknüpfung Die Verbindung zwischen der Sensorik und der Motorik bildet der Integrator, der so genannte Assoziationskortex. Er ist, wie beinahe das gesamte Hirn, zweiteilig und mit 70 % der ca. 100 Milliarden Grosshirnneurone das grösste Neuronensystem des Hirns. Über einen Balken, weitere Neuronenstränge und über das Mittelhirn ist dieser Hirnbereich zu einer Einheit verschmolzen. Hier wird das über die Sinne Aufgenommene zum Körper-im-Raum-Schema vernetzt, darüber hinaus entsteht hier auch Neues, Eigenständiges, werden also die geistigen Leistungen hervorgebracht. Ein Teil der Neuronen dieses Bereichs sind sogar spontanaktiv, denn sie erzeugen eigene Leistungen, ohne Anstoss von aussen über die Sensorik. Das Hirn selbst ist also auch ohne äussere Reize in einem gewissen Masse reflexiv, geistig aktiv und kreativ. Gesamtsystem Hirn mit spezialisierten Teilbereichen Dieses komplexe Gebilde ist in seinem Aufbau ein extrem dicht vernetzendes Neuronensystem. Seine Bedeutung liegt in der Vernetzung, im Zusammenbau, in der Integration. Seine Eigenleistungen sind unter 3 Aspekten zu betrachten: Denken: mit Einfallsreichtum, Durchblick, Interesse, Kritikvermögen. Konzentration, Aufmerksamkeit, Erkennen und freier Gedächtnisabruf. Erleben: mit Ergriffensein, Begeisterungsfähigkeit und Kreativität. Wollen: mit Regsamkeit, Initiative, Unternehmungslust, Zielausrichtung, Ausdauer, Durchsetzungsvermögen und Zuverlässigkeit. Im sensomotorischen System, im Sprach- und Schriftsystem sowie in den musischen Bereichen finden sich zudem Neurone, die speziell abgespeicherte Erlebnis- und Verhaltensmuster aus dem Erinnerungsdepot aufrufen und wiedergeben, aber auch Neues kreieren können, sie arbeiten dabei wieder mit Teilbereichen aus dem Gesamtsystem zusammen. 2

12 Das eigentliche Lernen Engrammierung heisst Spurenbilden Beim Lernen entstehen, nebst den Gesamtmustern (Gehen, Raumgefühl, Dreidimensionalität, Gesamtzusammenhänge, globales Wissen etc.) so genannte Engramme. Das sind physiologische Spuren, die die Reize im Gehirn hinterlassen. Das ist die eigentliche Grundlage von Lernfähigkeit und Gedächtnis. Ist beispielsweise im Sprachsystem ein bestimmtes Wort gespeichert, liegen im Gesamtsystem die Gesamteindrücke mit den Begleitumständen, die beim Hören dieses Wortes vorlagen, abgelegt, ebenso das Wissen, das sich zu diesem Wort ergibt. Doch wie gelangt nun eine Information von aussen ins Gedächtnis? Es erfolgt in einem stufenweisen Abspeichern. Eine Information in Form eines sinnlich wahrnehmbaren Reizes erreicht uns. Der Reiz kann ein visueller (sichtbarer), auditiver (hörbarer), haptischer (den Tastsinn ansprechender), olfaktorischer (geruchlicher) oder gustatorischer (geschmacklicher) Reiz sein. Die eintreffende Informationsmenge ist von der Art des Reizes abhängig: Olfaktorische Reize können etwa 20 Bit (kleinste Informationseinheiten) pro Sekunde enthalten, visuelle hingegen ca. 10 Millionen Bit. Der wahrnehmbare Reiz trifft auf eine Sinneszelle, die ihn in Form eines elektrischen Erregungsimpulses ("Spike") an eine Nervenzelle und ihre Nervenfaserendung, die Synapse, weitergibt (Ultrakurzzeitgedächtnis). Der elektrische Erregungsimpuls beginnt nun zwischen den Synapsen verschiedener Nervenzellen zu kreisen. (Kurzzeitgedächtnis). Er kreist in bestimmten, sich wiederholenden Bahnen im Netzwerk der Nervenzellen und hinterlässt dabei charakteristische molekulare Spuren, die sich chemisch im Gehirn einprägen. Die zunächst noch nicht fest zusammen geschalteten Nervenbahnen festigen sich dabei; es entstehen nach und nach solide Verbindungen, die Engramme. Sie bilden dann unser Langzeitgedächtnis. Assoziationen und Halluzinationen Das gegenseitige Aufrufen der Engramme erfolgt assoziativ, das Gesamtsystem weckt die dazugehörenden Informationen und umgekehrt. Zwischen den Wahrnehmungen über die Sensorik und den geweckten Gedächtnisinhalten im Gehirn kann das Bewusstsein klar unterscheiden. Wenn diese Unterscheidungsfähigkeit im Wachzustand ausfällt, kommt es zu Halluzinationen. Im Traum hingegen ist die Unterscheidbarkeit aufgehoben. Vergessen, falls lange nicht gebraucht Gelerntes wird auch wieder vergessen. Alle Engramme, wie auch die Muster und Inhalte im Gesamtsystem, unterliegen dem Abbau. Was nicht gebraucht und immer wieder auf- und abgerufen wird, versinkt in der Bedeutungslosigkeit, entsprechend werden die Neuronenvernetzungen zurückgebildet, um neuen, bedeutenderen Impulsen Platz zu machen. So verändert sich der Gedächtnishintergrund ständig und lebenslang. Lebenslanges Lernen ist ebenso möglich, wie lebenslanges Vergessen Realität ist. 3

13 Teilsysteme für spezielle Aufgaben Als Ergänzung zum Gesamtsystem haben sich 18 Teilsysteme entwickelt, die nur in einem bestimmten Hirnareal vorkommen und vom Gesamtsystem delegierte Teilaufgaben übernommen haben. Sie sind entsprechend hoch spezialisiert. Hierbei handelt es sich um Hirnzahlen Anzahl reizaufnehmendee Zellen beim Riechen: Anzahl reizaufnehmender Zellen im Auge: Anzahl motorischer Zellen: Wahrnehmungssysteme (Sehen, Hören, Riechen, Schmecken, Hautsinne, Bindegewebesinn, Harn- und Stuhldrang-Sinn) 3 verbale Kommunikationssysteme (Sprache, Laute, Gesang) 2 nonverbale Kommunikationssysteme (Körpersprache, Geruchssprache) das sensomotorische System (Geh-, Greif-, Mundmotorik, Mimik, Gestik, limbische Laute) das Körper/Raum-Orientierungssystem (Gleichgewicht, Dreidimensionalität) die limbischen Systeme: - emotionales (Wohlbefinden, Aggressionsgrad, Stabilität) - instinktives (Sexualität, Nahrungsbeschaffung, Geselligkeit, Sicherung) - retikuläres (vegetative Reaktionen, Exkretion, Wärmeregulation) - Engrammierung (Erinnern, Gedächtnisleistung, Wiedererkennen) Anzahl Synapsen pro Neuron: Gewisse Neuronen haben sogar über Synapsen Anzahl Synapsen im menschlichen Gehirn insgesamt: Anzahl Neuronen im menschlichen Gehirn: ca Billiarde 150 Milliarden Sie stehen mit dem Gesamtsystem entweder in Wechselbeziehung als Zweiwegsysteme oder überbringen als Einwegsysteme Information oder übernehmen Informationen, um sie an andere Systeme weiterzugeben. 4

14 Hirn und Gedächtnis kik business academy Neuenhoferstrasse Baden

15 Impressum Autoren: Herausgeber: Layout/Gestaltung: Anton Wagner kik AG / ITS Daniela von Bergen, kik AG kik business academy

16 Hirn und Gedächtnis Unser Gedächtnis Lernen verlangt Gedächtnisleistungen Um Gelerntes wieder verwenden zu können, muss es gespeichert, abgelegt werden und abrufbar zur Verfügung stehen. Es braucht das, was landläufig als Gedächtnis bezeichnet wird. Es geht also um einer Art System zur Speicherung von Informationen im Gehirn. Und nach der Speicherung um die Vorgänge des Abrufs gespeicherter Informationen, ebenso um die Ursachen des Vergessens und die Unterscheidung verschiedener Speichersysteme. Sie sind grundlegend wichtig für das Erkennen wahrgenommener Objekte sowie für Lernen und Denken. Funktionen des Gedächtnisses Unabhängig davon, ob das Gedächtnis als System voneinander getrennter Speicher (Multispeichermodell) oder als einheitliches Speichersystem (Einspeichermodell) betrachtet wird, kann man im Zusammenhang mit unterschiedlichen kognitiven Leistungen zahlreiche Gedächtnisfunktionen unterscheiden. Dazu gehören die sehr kurzfristige Speicherung physischer Merkmale wahrgenommener Objekte (sensorische Speicherfunktion) die kurzzeitige Speicherung geringer Informationsmengen zum Zweck der aktuellen Handlungsplanung und -steuerung (Kurzzeit- und Arbeitsspeicherfunktion) die langfristige Speicherung unterschiedlichster Informationen, die noch nach zusätzlichen funktionellen Gesichtspunkten unterteilt werden (Langzeitspeicherfunktion). Jede dieser Speicherfunktionen lässt sich hinsichtlich folgender Funktionsmerkmale beschreiben: Speicherdauer: die Zeitspanne, während der die im Speicher enthaltene Information abgerufen und effektiv verwendet werden kann Speicherkapazität: die Menge an Information, die in einem Speichersystem maximal enthalten sein kann Codierung der Information: die Art der im Speicher vorhandenen Information Abrufprozesse: die Prozesse, durch die Informationen aus dem Speicher zur Weiterverwendung abgerufen werden Vergessensmechanismen: die Prozesse, die einen Informationsverlust in einem Speicher bewirken. Physiologie und Anatomie des Gedächtnisses Neue Gedächtnisinhalte werden nach Verarbeitung und Gebrauch im Kurzzeit-Arbeitsspeicher zunächst im Hippocampus, einem Teil des limbischen Systems, gespeichert und wahrscheinlich vorwiegend in der Nacht an die Vorderhirnrinde weitergeleitet. Grundsätzlich werden Gedächtnisinhalte auf zellulärer Ebene im Bereich der Synapsen gespeichert. Langfristige Erinnerungen gehen mit anatomischen Veränderungen im Bereich dieser Schaltstellen zwischen den Nervenzellen einher. Dabei werden Proteine neu gebildet, welche die Form und Funktion der Synapsen verändern, die Informationen werden dauerhaft gesichert. Verschiedene Strukturen im limbischen System des Gehirns nehmen unterschiedliche Erinnerungsfunktionen wahr. Beispielsweise ist ein Funktionskreis durch den Hippocampus und den Thalamus für räumliche Erinnerungen zuständig, während ein anderer durch die Amygdala und den Thalamus an emotionalen Erinnerungen beteiligt ist. Erinnerungen an motorische Fertigkeiten werden jedoch anders gespeichert werden als intellektuelle Gedächtnisinhalte. 1

17 Die drei grossen Speicher Das ikonografische Gedächtnis die sensorischen Speicher In einem Vorspeicher, dem sensorischen Gedächtnis, über den jeder einzelne Sinn verfügt, wird die Information, die über die verschiedenen Sinne aufgenommen wird, nur für eine sehr kurze Zeitspanne gespeichert. Genau so lang, wie das Wahrnehmungssystem braucht, bis ein sensorischer Reiz der Rezeptoren (Sinneszellen) ein Bild der wahrgenommenen Umwelt hergestellt hat damit im Hirn ein erster Abgleich mit Bekanntem stattfinden kann. Die Fragen lauten: Bekannt-Unbekannt, Gefährlich-Ungefährlich, Bemerkenswert-Ingenirierbar, Vorteilhaft- Aufwändig etc. Speicherdauer: Je nach Sinnesmodalität beträgt sie zwischen circa 250 Millisekunden bei der visuellen Wahrnehmung (ikonisches Gedächtnis) und vier bis fünf Sekunden beim Hören (echoisches Gedächtnis). Speicherkapazität: Sie ist unbegrenzt; der Speicher enthält die gesamte Information, die das Wahrnehmungssystem zur Verfügung stellt. Codierung: Es werden nur die physischen Merkmale der wahrgenommenen Objekte gespeichert, bei Wörtern z. B. keine Bedeutungen, sondern nur die visuellen Figurmerkmale der Buchstaben und des gesamten Wortes. Abrufprozesse: Der Zugriff geschieht durch selektive Informationsentnahme (siehe Aufmerksamkeit), wobei nur physische Merkmale zur Selektion verwendet werden können (z. B. räumliche Position, Form, Farbe). Vergessensmechanismen: Die Information verblasst von selbst (die Aktivierung der entsprechenden neuronalen Strukturen lässt allmählich nach), oder sie wird durch eine neue Wahrnehmung aktiv ausgelöscht, z. B. durch rückwirkende Maskierung (wobei ein dem gespeicherten Reiz folgender Reiz die Erkennbarkeit des gespeicherten Reizes innerhalb eines kritischen Zeitfensters von 250 Millisekunden um so stärker beeinträchtigt, je geringer der Zeitabstand ist). Kurzzeitgedächtnis der Arbeitsspeicher Die dem sensorischen Speicher selektiv entnommene Information kann nun nach der physische Wahrnehmung der Reize und der daraus resultierenden Analyse weiterverarbeitet werden, indem alle nur denkbaren Assoziationen und Formen, die für den wahrgenommenen Reiz notwendig sein können, codiert werden (z. B. als analoger Code in Form eines Vorstellungsbildes, als semantischer Code in Form der Bedeutung eines Wortes oder der Benennung eines bekannten Objekts). Die Information, die im Kurzzeitgedächtnis gespeichert ist, wird als bewusst verfügbar erlebt. Dieses Gedächtnis ist der eigentliche Arbeitsspeicher da es auch zum Planen und Steuern von Handlungen benötigt wird und daher an allen bewusst gesteuerten Prozessen beteiligt ist. Speicherdauer Sie beträgt unter ungünstigen Bedingungen (es wird weitere Information aufgenommen, die Aufmerksamkeit ist abgelenkt, so dass ein internes Memorieren der Information nicht möglich ist) nur circa 15 bis 20 Sekunden, unter günstigen Bedingungen ohne internes Memorieren 2

18 (inneres, lautloses Wiederholen) etwa 40 Sekunden. Wenn man memoriert, kann die Information im Prinzip so lange gespeichert bleiben, wie memoriert wird. sich um die benötigte Information handelt oder nicht), um exakt prüfen zu können, ob es sich tatsächlich um die gesuchte Information handelt oder nicht. Speicherkapazität Die Kapazität (hier auch Gedächtnisspanne genannt) beträgt bei völlig neuen Informationen maximal vier bis fünf Einheiten, bei geläufigen Informationen sieben plus/minus zwei Einheiten. Was als Einheit zu betrachten ist, hängt vom Material ab und der Art und Weise, wie die Person das Material organisiert und zu Einheiten höherer Ordnung (Chunks) zusammengefasst hat (bei einem neuen Wort als Menge einzelner Buchstaben, wobei jeder Buchstabe eine Einheit ist; bei bekannten Wörtern als Wort, wobei alle Buchstaben zusammen eine Einheit bilden). Vergessensmechanismen Es gibt hier zwei Vergessensmechanismen: Spurenzerfall und Hemmung (auch als Interferenz bezeichnet). Unter Spurenzerfall versteht man die allmähliche Abnahme der Aktivierungsstärke einer Informationseinheit sofern kein internes Memorieren erfolgt, was die Aktivierungsstärke auf einem hohen Niveau hält. Unter Hemmung versteht man die gegenseitige Beeinträchtigung der im Speicher vorhandenen Information beim Versuch des Abrufs; sie ist um so grösser, je ähnlicher die Information ist. Die Hemmungseffekte erklären circa 70 Prozent des Vergessens. Langzeitgedächtnis der Tresor und Langzeitspeicher Der Langzeitspeicher enthält mannigfaltige Informationen, für die manche Theorien sogar getrennte Speicher postulieren. Hier sind sämtliche Informationen vorhanden, die benötigt werden, um die Objekte der Umwelt zu erkennen (implizites Gedächtnis) Codierung Ältere Befunde sprachen dafür, dass dieser Speicher speziell nur Sprachlaute (Phoneme; siehe Phonologie) zu speichern in der Lage ist; neuere Befunde zeigen jedoch, dass alle Codierungsarten verfügbar sind. Abrufprozesse Bei sehr bekannter oder eindeutig unbekannter Information wird unter Ausrichtung der Aufmerksamkeit auf diesen Vorgang parallel (alle Information gleichzeitig) aus dem Kurzzeitspeicher abgerufen, denn der Bekanntheitsgrad ist ein deutliches Kriterium dafür, dass es sich um Information handelt, die erst kürzlich in den Speicher gelangt ist; bei Information mittlerer Bekanntheit wird seriell abgerufen (eine Einheit nach der anderen wird daraufhin geprüft, ob es Handlungen auszuführen (prozedurales Wissen) alles Regel- und Bedeutungswissen zu verwalten (semantisches Gedächtnis). Es ist lange angenommen worden, dass Information aus dem Langzeitgedächtnis dann besonders gut abrufbar ist, wenn sie beim Abspeichern der Information häufig wiederholt wird. Wiederholung aber ist nicht der effizienteste Mechanismus. Sehr viel wichtiger ist, dass nur solche Information später beim Erinnern als Abruf- oder Suchhinweis effektiv nutzbar ist, die bereits beim Lernen und Speichern vorhanden war. Alle langfristig zu behaltende Information sollte nicht isoliert, sondern immer im Zusammenhang mit möglichen Hinweisen auf weitere Zusammenhänge und Verknüpfungen mit mögli- 3

19 chen, späteren Einsatzbereichen gespeichert werden. Beispielsweise kann der situative Kontext, in dem gelernt wird, hilfreich sein: Lernt man z. B. in dem Raum, in dem man die Information für eine Prüfung auch wieder abrufen soll, verknüpfen sich die zu lernenden Informationen mit Situationsmerkmalen, und das Erinnern in diesem Raum wird erleichtert, an anderen Orten ist es aber erschwert. Dies funktioniert auch, wenn man sich den Raum beim Lernen nur detailliert vorstellt. Auf dieser Methode beruhen einige so genannte Memotechniken (Techniken der Gedächtniskunst). Eine andere effiziente Strategie wird als Elaboration bezeichnet und besteht darin, alles zu behaltende Material sehr systematisch zu organisieren, alles miteinander in Beziehung zu bringen, also Zusammenhänge abzuspeichern, und wenn keine existieren, sie extra herzustellen (per Assoziation z. B. mit Vorstellungsbildern). Elaboration ist wesentlich wichtiger als reines Wiederholen, um ein gutes Behalten zu erreichen. Codierung Es bestehen alle bekannten Codierungsformen (z. B. physische Merkmale, phonetisch, semantisch, symbolisch, als Vorstellungsbild). Abrufprozesse Entweder wird durch automatische Aktivierung abgerufen, wie das beim Erkennen bekannter Objekte und bei Wörtern der Fall ist, oder es wird gesucht, indem von Anhaltspunkten und Hinweisen auf die gesuchte Information ausgehend automatisch semantisch benachbarte Repräsentationen aktiviert werden. Vergessensmechanismen Vergessensmechanismen in dem Sinne, dass Information ausgelöscht und dadurch permanent nicht verfügbar wird, gibt es hier nicht. Allenfalls kann der Zugriff auf einzelne Informationen mehr oder weniger erschwert sein; dies ist meistens aber nur zeitlich begrenzt der Fall. Speicherdauer Eine Begrenzung der Speicherdauer ist nicht bekannt. Es gibt nur mehr oder weniger lang andauernde Schwierigkeiten, auf Information zuzugreifen, die den Eindruck erzeugen, die Information sei vergessen worden. Informationsverlust tritt nur bei traumatischen Einflüssen auf die Neurone des Gehirns auf, z. B. bei Hirnverletzungen oder Erkrankungen, die zum Abbau von Hirnsubstanz führen. Speicherkapazität Eine Begrenzung der Speicherkapazität ist nicht bekannt. 4

20 Weitere Speicher die Überraschenden Das Prime-Gedächtnis Laufend werden wir durch die Aktualiät aus allen Medien und in zahllosen Gesprächen berieselt, zudem leben wir in einem dauernd um uns herum sich manifestierenden kulturellen Kontext. Inhalte aus diesen, bewusst und unbewusst wahrgenommenen Dauerreizen sowie die dazu gehörenden Peacks (Aktualität, Sensationen, neue Modeereignisse, Events) bilden den Boden des Zeitgeistes, den wir im Aktualitätsgedächtnis stets präsent halten. Laufend aber wirden diese Inhalte durch neue ersetzt. Ihre Zwischenlagerung findet in den Zellen des Hyppocampus statt, deren dornartige Fortsätze innert weniger Minuten wachsen, die Informationen speichern, um dann wieder abgebaut um dann in neuen Auswüchsen neue Information zu speichern. Das eidetische Gedächtnis In der Regel sind Erinnerungen weniger deutlich und detailliert als Wahrnehmungen; manchmal zeigt ein Erinnerungsbild jedoch jedes einzelne Detail. Dieses Phänomen wird als eidetisches Gedächtnis bezeichnet; es kommt fast nur bei Kindern vor; sie können sich eidetische Bilder in manchen Fällen dermassen vollständig in Erinnerung rufen, dass sie eine Seite mit einem Text in einer ihnen unbekannten Sprache, die sie nur kurze Zeit gesehen haben, vollständig buchstabieren können. Diese Fähigkeit geht gewöhnlich mit zunehmendem Alter wieder verloren. Solche ausserordentlichen Gedächtnisleistungen können auch bei Autisten beobachtet werden. Das Schockgedächtnis Schockerlebnisse (z. B. durch einen Unfall) können Bereiche des Langzeit- wie des Kurzzeitgedächtnisses akut oder sogar dauerhaft ausser Funktion setzen (Amnesie) ebenso wie sie sich in Bruchteilen von Sekunden oder wenigen Minuten als unvergesslich und unauslöschbar im Hirn verankern können. Das Weltgedächtnis Verschiedene Psychologen aber auch Weise, Druiden, und Magier postulieren ein Urgedächtnis, dass uns durch alle Zeiten begleitet und sich in grndlegendem Wissen manifestiert (Angst vor grosser Überschwemmung, Erdbeben, Seuchen, Sternenkollisionen etc.) Das spirituelle Gedächtnis Gott lebt in uns, behaupten nicht wenige Menschen und die Gläubigen verfügen über ein besonderes spirituelles Gedächtnis, das ihnen Gottesnähe und religiöse Fundamentalerlebnisse zugänglich macht. Das Wissen um Gnade, Hoffnung und Erlösung ist für viele Menschen greifbare Realität. 5

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