Wie lernt das Gehirn?

Transkript

1 Wie lernt das Gehirn? Plenarvortrag Erlangen Folie Nr. 1

2 I. Wie funktioniert lernen? Lernen = Aufbau von Neuronenpopulationen 100 Milliarden Neuronen; 1 Neuron bis zu synaptische Verbindungen Folie Nr. 2

3 Noch im Mutterleib entwickeln sich die 100 Milliarden Neuronen Ersten Hälfte der Schwangerschaft: pro Minute etwa Neuronen Sprachrezeption beginnt im letzten Drittel der Schwangerschaft Babys im Alter zwischen 2 und 9 Monaten: Können alle Laute (Phoneme) der Sprachen der Welt hören und unterscheiden eine Fähigkeit, die sie bald schon wieder sukzessive verlieren. Gehirn von 250g auf 750g im ersten Lebensjahr (1400g Erwachsener) -> Geschlecht Folie Nr. 3

4 Folie Nr. 4

5 Reiz kommt, limbisches System prüft ob relevant Limbisches System Cortex Subkortikaler Bereich Wenn relevant, erste schwache neuronale Verknüpfung Festigung durch Wiederholung, Mehrkanaligkeit, Emotionen Nicht andockbare Vokabel: 20x wahrnehmen, 80mal anwenden Andere Wissensbestände abhängig von Interesse Folie Nr. 5

6 Das limbisches System (u.a. Hippocampus, Amygdala) ist das Zentrum für bewusste und unbewusste Emotionen Jeder Reiz wird hier emotional bewertet! Limbisches System Quelle: nach Spektrum der Wissenschaften Folie Nr. 6

7 Synapse: Bedeutende Rolle der Neuronen(größe) und der Neurotransmitter Lernen wird durch den richtigen, individuumsabhängigen Neurotransmitter-Cocktail unterstützt -> Empathie des Lehrers Folie Nr. 7

8 Acetylcholin: Aufmerksamkeit, bessere Speicherung Dopamin: (Neugierde, Konzentration, Handlungsbereitschaft): -> ausgewogen Dopamin (durch Lob z.b.): bessere Speicherleistung -> Motivation; [endogene Opioide] Noradrenalin: (Wachheit, Aufmerksamkeit, Reaktionsbereitschaft): richtige Menge -> gutes Lernen (Eustress), zu viel -> kein Lernen (black out) Folie Nr. 8

9 Stress empfinden Beispiel Ball Folie Nr. 9

10 Limbisches System (Amygdala und Hippocampus) Neuigkeits- und Emotionsdetektor: Information andockbar an vorhandenes Wissen? JA/NEIN Information relevant/spannend/gewinnbringend/positive Emotionen des Lehrers? JA/NEIN (vgl. vor allem G. Roth) Bekannt? Andockbar? Spannend? -> Interesse Belohnung? Lob? Lohnt es sich, das zu lernen? Lehrende motiviert? vertrauenswürdig Folie Nr. 10

11 Emotionen und Motivation in Kurzfassung Positive Emotionen schütten Dopamin aus -> dies setzt bei Verstärkung (z.b. durch feedback, Lob, Anerkennung, Wertschätzung) endogene Opioide frei ( körpereigenes Opium, Endorphine) Weiterer Neurotransmitter/Hormon ist Oxytocin ( Bindungshormon -> Empathie) Dopamin: ich will mehr wissen/lernen (Handlungsbereitschaft, Aufmerksamkeit) Endogene Opioide: es macht Spaß, mehr zu lernen (Lebensfreude, Ich-Gefühl) Oxytocin: der Lehrende ist sympathisch (Vertrauen) Dopamin, endogene Opioide und Oxytocin zusammen sind die Grundlage der Motivation Folie Nr. 11

12 1) Neurotransmitter müssen ausgeglichen sein, also weder zu hoch, noch zu niedrig (Dopaminmangel -> Depression; Dopaminüberschuss -> Schizophrenie) 2) Unterschiedliche Aktionen rufen bei Menschen unterschiedliche Reaktionen hervor 3) Grundprinzip: Akzeptanz -> Motivation -> Lernerfolg vs. Ablehnen -> Distress -> Lernblockade 4) Messungen der Regionen die aktiv sind -> EEG Wo findet Aktivität statt? Freude -> u.a. präfrontaler Cortex, links Verarbeitung des Belohnungsreizes und Aktivierungsbereiche bekannt Meine Mitarbeiterin EEG in Kombination mit Eyetracker Bsp. Musik Folie Nr. 12

13 Aktives Areal: Parietaler Cortex Funktion: Räumliche Wahrnehmung Aktives Areal: Frontallappen Funktion: bewusste Entscheidungsprozesse Aktives Areal: Okzipitaler Cortex Funktion: Sehzentrum aktiv (Bilder) Aktives Areal: Insula Funktion: negative Emotionen -> Unwohlsein Aktives Areal: Präfrontaler Cortex Funktion: Regulation emotionaler Prozesse Präfrontaler Cortex -> Negative Emotionen: rechts (blau) Positive Emotionen: links (gelb) Folie Nr. 13

14 Kurzwiederholung: Emotionen + Motivation Ein und dieselbe Aktivität wird von den Lernenden unterschiedlich bewertet! -> Lernstile! Folie Nr. 14

15 Grobe Gliederung der Lernstile im Zwiebelmodell nach Curry (1987) Instruktionale Präferenz Präferenz bei der Informationsverarbeitung Persönlichkeits- bezogene Präferenz Lernstile (learning styles) werden in der deutschen Forschung seltener thematisiert und zuweilen mit Lerntypen gleichgesetzt. Grundprinzip: Wird entgegen dem eigenen Lernstil vorgegangen, steigt der Stresslevel (-> Noradrenalin) Folie Nr. 15

16 Auswahl von Lernstil-Typen (als Kontinuum zu verstehen) z.b. kognitiv (analytisch vs. funktional): Regeln (z.b. Grammatik, Physik. Mathematik) müssen vorgegeben sein vs. Selbst entdeckend Meine Lösung soll korrekt sein vs. Hauptsache, man versteht, was ich meine z.b. exekutiv Ich möchte jede Aufgabe im KB/AB erarbeiten vs. Man kann Aufgaben weglassen Ich möchte jedes Wort/jeden Weg verstehen vs. Man kann das Meiste aus dem Kontext erschließen z.b. sozial Ich bevorzuge Einzelarbeit vs. Ich arbeite lieber mit Partner/Gruppe Folie Nr. 16

17 Ich möchte immer korrigiert werden vs. Korrektur verletzt mein Gesicht Lehrender sollte Autorität haben vs. Lehrender sollte ein guter Freund sein Ich möchte viele Tests haben vs. Tests demotivieren mich Mit Aktivitäten lernt man am besten vs. Aktivitäten machen mich nervös Spiele sind das A und O des Lernens vs. Spiele sind Zeitvergeudung Obwohl man also weiß, dass das Andocken von Reizen am besten durch Aktivitäten (Handlungsorientierung, Lernerautonomie -> höherer Sauerstoffgehalt, in der Regel bessere Speicherleistung) vollzogen wird, kann die Handlungs- und Produktionsorientierung auch kontraproduktiv sein.

18 Zusammenfassung zentraler Erkenntnisse Das limbische System muss angesprochen werden! Die Methode des Lernens (und Lehrens) gibt es nicht, da ein und dieselbe Methode dem einen gefällt (Dopamin, richtige Menge Noradrenalin), dem anderen nicht (zu viel Noradrenalin) Notwendig: Empathie und Methoden/Übungsformenvielfalt -> Übungsformenvielfalt von passiv, über semi-passiv bis hin zu aktivierend kreativen Aufgaben -> passive Übungen vor allem für ambiguitätsintolerantere Lernende -> Sicherheit Grundsätzlich: Aktivitäten fördern den Speicherprozess -> notfalls langsames Hinführen Folie Nr. 18

19 Zielgruppe Kinder & Jugendliche Folie Nr. 19

20 Wie eingangs dargestellt, bauen sich beim Baby in rasanter Geschwindigkeit neuronale Verknüpfungen auf dazu benötigt es Input aus seiner Umwelt (Familie, Freunde) Babys und Kleinkinder interessieren sich für das alles, was sie wahrnehmen -> zentrale Rolle spielen dabei die Emotionen (zunächst nur limbisches System) Jedes Lernen verändert die neuronale Struktur im Gehirn -> Lernen setzt erfahren, handeln voraus -> Fernsehen/passive Berieselung: kein Lernprozess! Sensible Phase = die Phase, die prägend für die weitere Entwicklung ist -> vorschulische und frühe schulische Zeit -> viel auditiven Input (Hören, inkl. Musik) und vor allem Vorlesen damit sich die Lesezentren entwickeln! Zentral -> viel selbst erfahren Spielen, Erkunden, Basteln (nicht nur TV & Smartphone) Folie Nr. 20

21 Verknüpfungen nach Alter Folie Nr. 21

22 Schwache Verknüpfungen werden gelöst, neue aufgebaut bis zur Pubertät Folie Nr. 22

23 Emotionale Bindung ist dabei viel wichtiger als Frühförderkonzepte (z.b. Chinesisch für Kleinkinder auch wenn gut für das Gehör) Emotionen sind der Türöffner zum Lernen Wertschätzung Sympathie Aber auch Grenzen Learning by doing -> beobachten, nachmachen, perfektionieren Folie Nr. 23

24 Pubertät Zeitrahmen: Mädchen von ca Jahren, Jungen ca Jahren Individuell sehr unterschiedlich: Anlagen, soziale Bindungen, Verhältnis zu Eltern, Kindheit Was passiert? -> Das Gehirn wird nun komplett neu strukturiert Sog. Pruning: Synapsen/Sekunde werden während der Pubertät gelöscht bis Ende der Adoleszenz werden 50% der alten Verknüpfungen gelöscht -> neue entstehen vorwiegend im präfrontalen Cortex. Dabei wird der präfrontale Cortex fast vollkommen neu organisiert. Starke Myelinisierung -> Geschwindigkeit der Informationsweiterleitung nimmt zu Bei Mädchen: Zunahme der Hirndurchblutung Folie Nr. 24

25 Als Myelin wird die fetthaltige Hülle bezeichnet, welche sich spiralförmig um die Nerven wickelt. Diese Hülle ist dafür zuständig, elektrische Impulse am Nerv entlang zu leiten. Die Zunahme der Myleinhülle führt also zu einer schnelleren Weiterleitung -> Informationen werden schneller verarbeitet Folie Nr. 25

26 Vereinfacht zu dem emotionalen Chaos : heiße und kalte Kognition Emotionen werden beim Erwachsenen vom präfrontalen Cortex (kognitiv) und dem limbischen System (affektiv) gleichermaßen gesteuert -> Emotionen sind also im Ausgleich Bei Pubertierenden funktioniert das Zusammenspiel zwischen präfrontalen und limbischen Hirnregionen noch nicht Das limbische System ist stärker -> mehr emotional als rational Dopaminausschüttung verändert sich -> oftmals braucht man stärkeren Kick -> von himmelhochjauchzend -> zum Tode betrübt-wechsel Hirnentwicklung in der Adoleszenz: Neurowissenschaftliche Befunde zum Verständnis dieser Entwicklungsphase. Dtsch Arztebl Int 2013; 110(25): ; DOI: /arztebl Konrad, Kerstin; Firk, Christine; Uhlhaas, Peter J. Folie Nr. 26

27 Daneben Hormon - Ausschüttung Östrogene/Testosteron Melatonin -> Schlafhormon ca. 2 Stunden später nicht müde Zentral für den Unterricht Relevanz Emotionale, direkte Ansprache der Lernenden Themen aus ihrem Umfeld Möglichst viel Aktivitäten authentisch-sympathische Lehrkraft Folie Nr. 27

28 65-80 Jahre: ältere Menschen Jahre: Hochbetagte J.: Höchstbetagte über 100 J.: Langlebige Folie Nr. 28

29 Was passiert bei allen Menschen (also auch aktiven) im Alter? Abnahme der Neurotransmitter wie Acetylcholin (Aufmerksamkeit, Kurzzeitgedächtnis), Serotonin (Ruhe, Angstdämmung), Dopamin! Zunahme von Noradrenalin und des Stresshormons Cortisol Abnahme der Myelinhülle: Die Abnahme der Hülle führt zu einer Verzögerung der Informations-Übertragung zwischen den Zellen wodurch sich die kognitiven Prozesse (die Prozesse des Erkennens betreffend) verlangsamen (vgl. Ross et al. 2005: 13f.; Nicholas et al. 1998: 423). Folie Nr. 29

30 Die Abnahme der Myleinhülle führt also zu einer langsameren Weiterleitung -> es wird mehr Zeit benötigt Folie Nr. 30

31 Das Belohnungssystem (endogene Opioide & Dopamin) im Gehirn reagiert bei jüngeren Menschen (außerhalb der Pubertät!) stärker auf Belohnungsreize als bei älteren Menschen. Dopamin wird also weniger leicht ausgeschüttet! Was heißt das für ältere Menschen? -> stärkere positive Reize sind notwendig, mehr Lob, mehr Feedback, stärkeres Eingehen auf Wünsche der Älteren -> Zeitstress (Noradrenalin & Cortisol) vermeiden. Man wird schneller nervös und ist weniger leicht glücklich und zufrieden zu stellen -> Tendenz sich über sich selbst zu ärgern -> Abnahme der Geduld. Dieses weniger an Dopamin und der Zurückgang der Myelinhülle haben Auswirkungen auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit -> langsamer, mehr wiederholen Folie Nr. 31

32 Kurzwiederholung: Bei Jugend besonders wichtig Bei Älteren zentral + Motivation + Relevanz + passender Neurotransmitter-Cocktail Deklaratives Wissensgedächtnis vs. Episodisches Gedächtnis Folie Nr. 32

33 Folie Nr. 33

34 Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit und wünsche eine erfolgreiche Konferenz Folie Nr. 34