"Neurobiologie des Lernens" Auswirkungen von Über-und Unterforderung auf das Gehirn

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1 "Neurobiologie des Lernens" Auswirkungen von Über-und Unterforderung auf das Gehirn Themenübersicht 1. Neurowissenschaftliche Grundlagen: Wechselwirkung zwischen hirnorganischen und psychischen Prozessen 2. Einfluss von Umwelterfahrungen auf die Entwicklung und Strukturierung des Gehirns Pädagogisch Therapeutische Einrichtung PTE Bietigheim 13. März Die Auswirkungen von Überforderung und Unterforderung auf das menschliche Gehirn Konsequenzen für die Gestaltung von Lehr-und Lernprozessen in Erziehung und Bildung 1 2 Teil 1: Neurowissenschaftliche Grundlagen Basishypothese der Neuropsychologie Auswirkungen von hirnorganischen Prozessen auf psychische Prozesse Hirnorganische Funktionen Psychische Funktionen Gestörte Hirnfunktionen u. ihre psychischen Auswirkungen Keine psychische Funktion kann ohne Tätigkeit des Gehirns ablaufen ( Ohne Gehirn keine Psyche ) Aphasie Verlust des Sprachverständnisses Agnosie Störung der Erkennung von Zeichen / Gesichtern Parkinson Störung des Bewegungsablaufs 3 4 Aufbau und Funktionsweise des menschlichen Gehirns Aufbau und Funktion der Nervenzelle (Neuron) Einige Fakten zum Gehirn Materieform mit der komplexesten Organisation 120 Milliarden Neuronen Jedes Neuron bildet synaptische Verbindungen mit anderen Neuronen Großhirn (Kortex): 1 mm 3 Hirnmasse enthält Nervenzellen und ca Synapsen Energieverbrauch: 20% bei 2% des Körpergewichts Entwicklungszeit des Frontalhirnsdauert bis zum Alter von ca. 25 Jahren 5 Die Kommunikation erfolgt über eine elektro- chemische Signalübertragung 6 1

2 Chemische Signalübertragung an Synapsen Simultane Signalübertragung 7 Ein neuronales Netzwerk ist aktiv! 8 Teil 2: Einfluss von Umwelterfahrungen auf die Entwicklung des Gehirns Psychische Prozesse Umwelterfahrungen Hirnorganische Funktionen (1)Einfluss der Umwelterfahrung auf die Gehirnentwicklung nach der Geburt (2)Großflächige Veränderungen des Gehirns durch Lernen Neuroplastizität Einfluss der Umwelterfahrung auf die Gehirnentwicklung nach der Geburt Genetische Grundverschaltung des Gehirns Struktur der erlebten Umwelt Einfluss der Umwelterfahrung auf das Dendritenwachstum Entwicklungsgesetz: Wenn das Gehirn benutzt wird, wird weiteres dendritisches Wachstum angeregt. 9 Zunahme der dendritischen Verzweigungen (Dendritenbäume) und Anzahl der Synapsen 10 Aufbau von dendritischen Verzweigungen im Kortex vom 3. bis 24. Lebensmonat Sensible Phasen des Dendritenwachstums: Entwicklungsfenster 1. Sehen -visuelle Wahrnehmung Auswirkungen von Reizentzug auf das Dendritenwachstum und auf die neuronale Vernetzung im Sehzentrum Experiment mit Katzenbabys 1. Schielkinder 2. Entwicklungsfenster für die Formwahrnehmung bis zum 6. Lebensjahr 3 Monate 15 Monate 24 Monate 11 Nach 3 Monaten in Dunkelhaft Nach 3 Monaten ohne Dunkelhaft 12 2

3 Sensible Phasen des Dendritenwachstums: Entwicklungsfenster Lernen auf der neurophysiologischen Ebene: Lernende Synapsen 2. Vorsprachliche Entwicklung der Sprache: Lautdifferenzierung R und L Babysprache fördert die Speicherung von gehörtem und produziertem Sprachlaut über das Dendritenwachstum (1) Steigerung der Übertragungsstärke nach der Hebb`schen Regel: Sind miteinander verbundene Neuronen gleichzeitig aktiv, wächst ihre Verbindungsstärke Taubheit / Hörbehinderung/ mangelnde sprachliche Anregung nach der Geburt Sprachstörungen im 2. Lebensjahr Allgemeines Gesetz in der Hirnentwicklung: Nicht benötigtes Gehirngewebe wird abgebaut. <Use it or loose it!> (2) Vergrößerung der Kontaktflächen der Synapsen durch Lernen Neurochemische und neuroanatomische Veränderungen durch Lernen Lernende Synapsen: Vergrößerung der Kontaktflächen Ausnahme!! Wiederholte Erfahrung Einmalige Erfahrung + extreme Emotion (Autounfall) Gemeinsame Koaktivierung von Neuronen lässt neue Kontaktstellen auswachsen: Doppelt genäht,!!..! Verstärkung der Synapsen Ausbildung neuer Synapsen Sekunden/ Minuten Minuten / Stunden Lernen Vergessen Wiederlernen und Grad der synaptischen Verbindung Optimierung der neuronalen Netzwerke in der Gehirnentwicklung durch Erfahrung und Lernen (1) Verstärkung häufig genutzter neuronaler Verbindungen (2) Elimination überflüssiger schwacher neuronaler Verbindungen (3) Je vielfältiger die Anregungen, desto komplexer die Strukturen

4 Motorischer u. sensorischer Humunculus Berufsmusiker: die Lieblinge der Neurowissenschaften Musikalisches Dauertraining Auswirkungen Pianisten Vergrößerung der kortikalen Repräsentanz der Hände um 30 % KonzertgeigerVergrößerung der kortikalen Repräsentanz der linken Hand um 30 % Berufstrompeter Steigerung der Differenzierungsfähigkeit für Trompetentöne, nicht aber für Geigentöne, 2012 Kortikale Repräsentation der Körperzonen nach ihrer Bedeutung 19 Resümee : Durch intensives musikalisches Dauertraining verändern sich Hirnregionen spezifisch nur für die jeweiligen Instrumente und musikalischen Erfordernisse. 20 Umwelterfahrung und Lernen: Angst Relevanz für die Gestaltung von Beratungsprozessen Häufige, langandauernde angsterregende Erfahrungen Verstärkung der neuronalen Angstschaltkreise (Amygdala u. Kortexfelder) über den Prozess der Furchtkonditionierung Verstärkung und Stabilisierung der Angst Von der "Problemfokussierung" Problemorientierte Gespräche verstärken die damit einhergehenden neuronalen Erregungsmuster. Fixierung der "Problemtrance" Zur "Lösungsfokussierung" Die Entwicklung neuer Gedanken, Verhaltensweisen und Emotionen auf ein wichtiges persönliches Ziel bezogen ermöglicht neue neuronale Erregungsmuster Aktivierung lösungsorientierter Suchprozesse Exkurs: Experiment im "Selbstversuch" Experiment im "Selbstversuch" Auflösung Was ist das?

5 Konsequenzen für die Gestaltung von Lehrund Lernprozessen Früh übt sichu.? (1) Gestaltung einer anregenden Lernumgebung Funktionen von außen ansprechen und Aufgaben setzen, ist die entscheidende Zugriffsweise. (2)Gestaltung entwicklungsangemessener Lebensbereiche vs. Weiterbringpädagogik und Förderehrgeiz Reizüberflutung (Frühkindliche Entwicklung) Hypertrophe Dendritenbäume Übererregbarkeit des Gehirns Zustandsbild der Unruhe / Hyperaktivität Konsequenzen für die Gestaltung von Lehrund Lernprozessen (3) Bereichsspezifität von Erfahrungsbildung und Lernen Wenn sich reale Erfahrungen in spezifischen neuronalen Schaltkreisen und Strukturen niederschlagen, dann müssen spezifische Erfahrungsmöglichkeitenin Lehr-und Lernsituationen arrangiert werden. Einüben = Ausüben der spezifischen Fertigkeit "Selbermachen" Konsequenzen für die Gestaltung von Lehr-und Lernprozessen (4)Beachtung der Intensität und Langfristigkeit von Erfahrungsbildung und Lernen Nachhaltige Veränderungen im Gehirn entstehen erst als Ergebnis sehr intensiver, lang anhaltender Einwirkungen einer hohen Anzahl von Wiederholungen (5)Konstanthaltung der Lehr-und Lernbedingungen zur Unterstützung der Automatisierung gegen "Edutainment" auf eine spezifische Aufgabe (Reiz) wird immer die gleiche Verhaltensantwort gegeben Jonglieren lernt man durch Jonglieren Devise bei LRS: Rechtschreiben lernt man durch Rechtschreiben 27 Grundlage für effektives Lernen Nachhaltige Abspeicherung der Lerninhalte 28 Wie kommt das Wissen in den Kopf? Schach Zeitintensives Üben 6 Jahre, täglich 5 Stunden Lesenlernen Erwerb von Fertigkeiten durch Übung Langzeitgedächtnis Tausende Konfigurationen Resultat Ein Blick genügt Demonstration Anweisung Betrachten Sie doch einmal das Wort, das gleich im Zentrum dieser Folie erscheint. Aber - bitteschön - ohne es zu lesen: unmöglich! Zeitintensives Üben Langzeitgedächtnis Tausende Wörter Übung macht den Meister!...oder?

6 Lesekompetenz versierter Leser Die Bezeichnung Hausaufgaben D1353 M1TT31LUNG Z31GT D1R, ZU W3LCH3N GRO554RT1G3N L315TUNG3N UN53R G3H1RN F43H1G 15T! 4M 4NF4NG W4R 35 51CH3R NOCH 5CHW3R, D45 ZU L353N, 483R M1TTL3W31L3 K4NN5T DU D45 W4HR5CH31NL1ICH 5CHON G4NZ GUT L353N, OHN3 D D1CH W1RKL1CH 4N5TR3NGT. D45 L315T3T D31N G3H1RN M1T 531N3R 3NORM3N L3RNF43HIGKEIT. 8331NDRUCK3ND, OD3R? DU D4RF5T D45 G3RN3 KOP13R3N, W3NN DU 4UCH 4ND3R3 D4M1T 83G315T3RN W1LL5T. ist ideologisch vorbelastet!! Individuelles Training Folgen langfristiger und intensiver Übung Trainingsplan Was ist das Trainingsziel? Wo stehst du? Trainingsplan nach Regeln der Kunst 33 Übung macht den Meister! Felix KLIESER 34 Experiment: "Zweiter Versuch" "Implizites Lernen": Eine machtvolle Form der Erfahrungsbildung im Gehirn Implizites Lernen Unbewusst-unwillkürliches Lernen Frühkindlicher Spracherwerb Erwerb von Sozialverhalten über Vorbilder Das bei weitem Meiste wird implizit gelernt Explizites Lernen Bewusst-willkürliches Lernen Schnürsenkel binden Fremdspracherwerb Schule Prozentrechnen Auswendiglernen der "Zehn Gebote" Was ist das?

7 Übersicht Beeinflussung des Gehirns durch Überforderung Überlastung Experimentellen Neurose und Dauerstress Auswirkungen von Dauerstress auf die Neurochemie des Gehirns Auswirkungen von Dauerstress auf die Struktur des Hippocampus ( Ort der Gedächtnissteuerung) 37 Oft, Intensiv Paradigma der Experimentellen Neurose Tierexperiment: Unterscheidung von Kreistürchen und Ellipsentürchen 1. Vortraining Futter Annäherung 2. Experimentalphase Futter? Strafe? Elektrischer Strafreiz Annäherung? Vermeidung? Steigerung der Aktivierung Vermeidung Experimentelle Neurose Unberechenbares, übererregtes, aggressives Verhalten neurotischer Tiefschlaf 38 Auswirkungen von Dauerstress auf die Neurochemie des Gehirns Situative Bedingungen von Dauerstress (1)Entscheidungsunfähigkeit + Entscheidungszwang (2) Lang anhaltende Dauer und Intensität Beeinflussung des Gehirns durch Überforderung Dauerstress im (pädagogischen) Alltag (1) Reizüberflutung von Kleinkindern als Stress Überforderung von entwicklungsgefährdeten Kindern in der Großgruppe des Kindergartens Sozialer Stress Ebene des Gehirns Nicht umkehrbare Veränderung der Neurochemie Erhöhte Adrenalin- und Cortisolausschüttung. Ungleichgewicht von Erregungsund Dämpfungsprozessen Ebene des Verhaltens Dauerhafte Übererregbarkeit Wechsel von Übererregbarkeit und neurotischem Tiefschlaf Unberechenbar aggressiv (2) Schulversagen als Dauerstress Erzwungener Misserfolg Sozialer Stress (3) Mobbing (4) Kindesmisshandlung Vernachlässigung Körperlich seelische Misshandlung Auswirkungen von Dauerstress auf das Gedächtnis(1) Chronischer Stress führt zur Verkleinerung des Hippocampus Organ der Gedächtnissteuerung Kriegsveteranen: Zusammenhang zwischen Dauer der Fronterfahrung und der Verkleinerung des Hippocampus Depression, Borderline, Posttraumatische Belastungsstörung und Dauerstress: Verkleinerung des Hippocampus bis zu 20% Auswirkungen von Dauerstress auf den Hippocampus Erhöhte Ausschüttung des Stresshormons Cortisol Zerstörung von Nervenzellen Dauerstress Seelische Belastungen Substanzminderung des Hippocampus Abschaltung des Gens für Synapsenwachstum Hemmung des Nervenwachstums 41 Gedächtnisstörungen 42 7

8 Teufelskreis "Leistungsversagen" Auswirkungen von Dauerstress auf die Gedächtnissteuerung Chronisches Leistungsversagen (Überforderung) Dauerstress Schädigung des Hippocampus Schwächung der Abspeicherungund des Abrufs von Lerninhalten Konsequenzen für die (Schul)Pädagogik Beratung von pädagogischen Fachkräften und von Eltern (1) Aufklärung Dauerstress kann das Gehirn irreversibel schädigen ist eine zentrale Bedingung für die Entwicklung und Aufrechterhaltung von Verhaltensstörungen sowie von Lern- und Leistungsstörungen (2)Intervention mit höchster Priorität: Abbau von Dauerstress und Stressprävention ab der Geburt Pflege und Erweiterung der Stärken zur Unterstützung der Selbstwirksamkeit Beeinflussung des Gehirns durch Unterforderung Exkurs: Belohnungs-Bestrafungs-System (1) Entdeckung des Belohnungszentrums (Olds & Milner 1954) Elektrische Reizung der Belohnungszentren bei Ratten führt zu Lustempfinden und Suchtverhalten. (2) Neurochemische Grundlagen des Belohnungssystems Körpereigene Morphine: Endorphine, Enkephaline (3) Belohnungswirkungen Erfolgreiche Bewältigung schwieriger Aufgaben, Aha-Erlebnisse Betrachten von Cartoons, Wirkung der Pointe eines Witzes Ästhetische Erfahrungen in Musik und Kunst Einnahme von Drogen Belohnungs-Bestrafungs-System und die Bedeutung selbstbewirkten Erfolgs Bewältigung Erfolg Hoch Hoch Aufgabenbearb. Anstrengung Niedrig Niedrig Belohnungssystem Bestrafungssystem u. a. Nucleus accumbens Dopamin-u. Amygdala Endorphinausschüttung Freude ( Flow ) " Unlust", Furcht, Schmerz Belohnungsgedächtnis Bestrafungsgedächtnis Auswirkungen von Unterforderung Verwöhnende Erziehung Vermeiden von Forderungen Verwöhnung Schonung Vereitelung von selbstbewirkten Erfolgen Waagebalkenspiel von Anstrengung und Erfolg bleibt unterentwickelt Langeweile Kernpunkt von Verhaltensstörungen Ersatzaktivitäten Sensation seeking Aufsuchen von Risiken Just for fun -Risikospiele,-sport -Gesetzesübertretungen Sucht: Drogengefährdung, Spielsucht 47 Konsequenzen für die Gestaltung von Lehr-und Lernprozessen (1) Aufklärung Ohne Forderung keine Unterstützung der Selbstwirksamkeit Verwöhnende Erziehung im Kindesalter kann den strukturellen Aufbau des Gehirns die neurochemischen Balancesysteme im Belohnungssystem unwiderruflich schädigen. (2) Maßnahmen: Individualisierung und Differenzierung Gestaltung von passgenauen Herausforderungen im Alltagsleben und im Bereich der schulischen/ beruflichen Bildung zur Vermeidung von Unterforderung : Vereitelung von selbstbewirktem Erfolg Überforderung : Misserfolg als Bestrafung und Dauerstress 48 8

9 Eine unmögliche Aufgabe: Verschiedene Köpfe Gleiches zu lehren Schule der Tiere Lesekompetenz zwischen Kindergarten- und 2. Klasse -Niveau Übereinstimmung zwischen Anforderung und Kompetenz Kinder gerecht behandeln heißt, sie ungleich behandeln