Die Fähigkeit zu lesen ist eine der herausragendsten Errungenschaften der Menschheit. Sie ermöglicht uns nicht nur die Kommunikation über Raum und Zeit hinweg, sondern auch den Zugang zu Wissen und Ideen. Doch was passiert eigentlich in unserem Gehirn, wenn wir einen Text lesen? Dieser Artikel beleuchtet die komplexen neuronalen Prozesse, die ablaufen, wenn wir geschriebene Informationen entschlüsseln und verstehen.
Der Leseprozess: Ein Zusammenspiel verschiedener Hirnregionen
Das Lesen ist ein komplexer Vorgang, der mehrere, teilweise parallel und teilweise nacheinander ablaufende Prozesse im Gehirn erfordert.
- Visuelle Wahrnehmung: In einem ersten Schritt erfassen unsere Augen die visuellen Merkmale der Schriftzeichen. Das Auge erfasst nach und nach die Schrift oder „Kringel“, die einen Buchstaben, ein Wort und später einen Text ausmachen. Nehmen wir beispielsweise das Wort Apfel. Man liest die einzelnen Buchstaben A-P-F-E-L, vielleicht nicht in der vorgeschriebenen Reihenfolge und vielleicht sogar nicht in seiner Vollständigkeit, aber zumindest soweit, dass man das Wort komplett „erraten“ oder erfassen kann.
- Phonologische Verarbeitung: Danach assoziieren wir im Gehirn die Symbole mit den dazu passenden Lauten, rufen uns also ins Gedächtnis, wie das Wort, wenn wir es sprechen, klingt. Man nennt diesen Prozess auch „stilles Lesen“. Sprach- und Neurowissenschaftler gehen davon aus, dass weitere Informationen, wie die Bedeutung oder die grammatischen Eigenschaften eines Wortes nur über deren Phonologie, also über die Laute, erkannt werden können. Dies liegt daran, dass wir in unserem Gehirn Wörter über Konzept speichern, bei einem Apfel also, vereinfacht gesagt, das Bild eines Apfels im Gedächtnis abgelegt haben und um darauf zugreifen zu können, die Lautung des Konzepts benötigen. Symbole, wie eben Buchstaben, spielen bei der Verarbeitung und Speicherung also keine direkte Rolle und müssen damit erstmal in Material umgewandelt werden, dass unser Gehirn „lesen“ kann.
- Semantische Integration: Schließlich wird die Bedeutung der Wörter und Sätze im Kontext des Gesamttextes erfasst.
Zwei Pfade der Worterkennung
Generell werden immer zwei „Pfade“, auch Nervenzellverbindungen genannt, beim Lesen in Anspruch genommen. Der eine Pfad ist für die visuelle Identifikation des Wortes, also das Erkennen der Buchstaben oder Symbole zuständig, während der andere Pfad die Bewegungen der Hand, die für die Produktion des Geschriebenen notwendig ist, imitiert und analysiert. Im Vergleich der beiden Schriftsysteme zeigte sich nun, dass jeweils ein Pfad stärker beansprucht wurde. Für das Chinesische sind eher die motorischen Informationen für die Erkennung wichtig, während im lateinischen die Informationen über die graphische Darstellung dominieren.
Die Rolle des mentalen Lexikons
In unserem Gehirn ist jedes Wort im sogenannten „mentalen Lexikon“ gespeichert. Nicht nur sein Klang, sondern auch, wie es geschrieben wird. An bestimmten Merkmalen erkennt das Gehirn die einzelnen Buchstaben, auch wenn sie in einer unbekannten Schriftart gelesen werden. Aus diesem Grund kann man erstaunlicherweise auch einen Text lesen, der zum Teil gar keine Buchstaben enthält.
Das Gehirn nimmt die einzelnen Buchstaben mit ihren Merkmalen aber auch nicht ganz genau in der Reihenfolge auf, wie sie geschrieben stehen. Stattdessen werden alle Buchstaben eines Wortes auf einmal aufgenommen, das Wort also als Ganzes erfasst. Nachdem nun das Auge die Merkmale aufgenommen hat und das Gehirn die Buchstaben mittels dieser Merkmale erkannt hat, wird die Zusammensetzung der bestimmten Buchstaben im mentalen Lexikon gesucht. Es wird also das Wort herausgesucht, dass die Buchstaben enthält, die erkannt wurden. Liest man nur sehr ungenau und überfliegt einen Text, kann es auch dazu kommen, dass das Gehirn ein falsches Wort heraussucht. Dieses weist dann ähnliche Merkmale wie das eigentlich gesuchte auf, und wird vom Gehirn fälschlicherweise für das richtige gehalten.
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Automatisierung und Kontext
Merkmale erkennen, daraus alle Buchstaben ableiten, das passende Wort herausnehmen und seinen Sinn erfassen. Die Redewendung Übung macht den Meister gilt auch beim Lesen, denn: Je häufiger ein Wort vorkommt, je häufiger es also gelesen wird, desto schneller kann es vom Gehirn erkannt werden. Ein Wort wird außerdem schneller erkannt, wenn es in einem bestimmten Kontext steht. Lesen wir zum Beispiel einen Aufsatz über Tiere, können Tierarten wie „Hund“ oder „Kanarienvogel“ schneller erkannt werden, als wenn sie in einem Kontext stehen, der keine Tiernamen vermuten lässt. Längere Wörter können etwas langsamer erkannt werden als kürzere, da das Gehirn mehr Buchtstaben, also auch mehr Merkmale, aufnehmen muss. Bei einem/r geübten Leser*in ist dies aber eine für den Zuhörenden nicht oder kaum wahrnehmbare Zeit.
Gehirnaktivität bei der Verarbeitung von Wortsequenzen
Wie schnell und in welcher Reihenfolge verarbeitet das Gehirn die Wortsequenzen solcher Texte? Die Forscherinnen präsentierten dafür 36 Probanden 300 Millisekunden lang unterschiedliche Drei-Wort-Sequenzen - entweder ganze Sätze wie „Krankenschwestern reinigen Wunden“ oder Wortlisten wie „Herzen Lungen Lebern“. Es zeigte sich, dass der linke Temporallappen, welcher das Sprachverständnis steuert, die dreiwörtigen Sätze bereits nach 127 Millisekunden verarbeitete - fast so schnell wie das Gehirn Bilder erkennt und schneller als es gesprochene Sprachfetzen wahrnimmt. „In der Zeit, die es braucht, um eine Silbe zu hören, kann das Gehirn tatsächlich die Struktur eines kurzen Satzes erkennen“, erklärt Pylkkänen. Der Grund: Weil die Probanden alle Wörter gleichzeitig im Blickfeld hatten, half ihnen jedes weitere Wort im Satz dabei, auch die anderen Wörter des Satzes zu erkennen und zu verstehen. Das im Vergleich zu reinen Wortlisten stärkere Sprachsignal im Gehirn zeigte sich auch dann noch, wenn der Satz grammatisch falsch war - wie etwa bei „Krankenschwestern reinigt Wunden“. Das deutet laut den Forscherinnen darauf hin, dass der linke Temporallappen eher auf die Struktur eines Satzes reagiert als auf dessen Bedeutung. „Diese Erkenntnisse bieten wertvolle Einblicke in die intrinsischen Fähigkeiten des Gehirns zur Sprachverarbeitung“, erklärt Pylkkänen.
Handschriftliches Schreiben und neuronale Konnektivität
Was viele intuitiv spüren, können Forschende mit bildgebenden Verfahren immer detailreicher zeigen. In einer aktuellen Studie verglich ein norwegisches Forschungsteam die Hirnströme von Studierenden, die Wörter entweder mit einem digitalen Stift Buchstabe für Buchstabe aufschrieben oder mit einem Finger auf einer Tastatur eintippten. Eine umfassende neuronale Konnektivität gilt als Voraussetzung dafür, dass wir uns Inhalte und Muster gut merken und neue Informationen abspeichern können. Der norwegischen Studie zufolge trägt gerade das Schreiben mit einem Stift in der Hand erheblich zu komplexen Verbindungen im Gehirn bei, die das Lernen fördern. Zudem ist aus der Gehirnforschung bekannt, dass wir für lange trainierte Fähigkeiten weniger neuronale Ressourcen benötigen, weil diese Prozesse automatisiert ablaufen.
Die Bedeutung von Sprache und Wortwahl
Sprache macht kenntlich und schafft Klarheit. Mal mehr bei bildhafter Sprache, mal weniger, wenn Sie abstrakte Wörter verwenden, die kein Bild abrufen. Sprache emotionalisiert. emotionale Wörter und Wendungen besonders stark. Sprache bewegt. Aktiviert ein Wort nicht nur das Bild, sondern auch das Bewegungsgehirn, das heißt die Stellen unseres Gehirns, die Bewegung steuern, wirkt es ebenfalls besonders stark. Ganz genau: “Tigersprache”. Der Grund: Dieses simple Wort aktiviert andere Gehirnregionen als der abstrakte Ausdruck. Während unser Gehirn bei “aktivierende Sprache” sinnbildlich noch ruhig im Sessel bleiben kann, aktiviert der Tiger andere Gehirnbereiche: Jetzt ist Aufmerksamkeit angesagt, mögliche Gefahr droht.
Evolutionäre Grundlagen des Lesens
Die Herausforderung, Schrift zu lesen, ist evolutionsgeschichtlich zu jung, als dass sich dafür spezifische Hirnbereiche hätten entwickeln können. Doch wie schaffen wir es, Regelmäßigkeiten in Buchstabenkombinationen zu erkennen und aus ihnen einen Sinn abzuleiten? Eine neue Studie zeigt, dass die Grundlage dafür ein evolutionär alter Mechanismus ist, der darauf beruht, dass wir wiederkehrende Muster erkennen und als bekannt wahrnehmen. Lesen ist für das Gehirn eine anspruchsvolle Aufgabe: Es muss Formen als Buchstaben erkennen, die in bestimmten Kombinationen spezifische Laute repräsentieren und einen Sinn ergeben. Erste menschliche Schriftsprachen haben sich erst vor rund 5.000 Jahren entwickelt. Dieser Zeitraum ist jedoch evolutionsgeschichtlich gesehen zu kurz, als dass sich unser Gehirn eigens an die neue Herausforderung hätte anpassen können. Anders als beispielsweise für das Tasten oder Riechen gibt es im Gehirn daher kein eigens dafür entwickeltes Lesezentrum.
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Um welche Mechanismen es sich dabei handelt, hat nun ein Team um Yamil Vidal von der International School for Advanced Studies (SISSA) in Italien untersucht. Dafür testeten die Forscher bei ihren Probanden, wie gut sie wiederkehrende Muster in Buchstabenkombinationen erkennen - eine Fähigkeit, die beim Lesen als grundlegend gilt. Anders als in klassischen Studien verwendeten Vidal und Kollegen als Stimuli aber nicht nur buchstabenartige Zeichen, sondern auch Gebilde, die mit Buchstaben wenig gemeinsam haben. Die Annahme dahinter: „Wenn das Lesen auf allgemeinen visuellen Mechanismen beruht, sollten einige Effekte, die auftreten, wenn wir mit orthografischen Zeichen konfrontiert werden, auch auftreten, wenn wir nicht-orthografischen Stimuli ausgesetzt sind“, so die Forscher.
Mustererkennung als Schlüssel zum Lesen
„Was aus dieser Untersuchung hervorging“, erklären die Autoren, „unterstützt nicht nur unsere Hypothese, sondern sagt uns auch etwas mehr über die Art und Weise, wie wir lernen. Es deutet darauf hin, dass ein grundlegender Teil davon das Erkennen von statistischen Regelmäßigkeiten in den visuellen Reizen ist, die wir um uns herum wahrnehmen“. Demnach beobachten wir, was uns umgibt, zerlegen es unbewusst in Elemente und analysieren intuitiv deren Häufigkeit. Frühere Studien haben gezeigt, dass diese Region sowohl beim Lesen aktiv ist als auch beim Erkennen von Objekten, insbesondere Gesichtern. Diese evolutionär alte Fähigkeit wird den Forschern zufolge „recycelt“, wenn Menschen des Lesens fähig werden. In allen Fällen ist es entscheidend, Regelmäßigkeiten zu erkennen und ihnen eine Bedeutung zu verleihen.
Die Flexibilität des Gehirns: Ein Beispiel
„Ehct ksras! Gmäeß eneir Sutide eneir Uvinisterät, ist es nchit witihcg, in wlecehr Rneflogheie die Bstachuebn in eneim Wort snid, das ezniige was wcthiig ist, das der estre und der leztte Bstabchue an der ritihcegn Pstoiin snid. Der Rset knan ein ttoaelr Bsinöldn sein, tedztorm knan man ihn onhe Pemoblre lseen. Das ist so, weil wir nicht jeedn Bstachuebn enzelin leesn, snderon das Wort als gzeans enkreenn. Ehct ksras! Das ghet wcklirh!“
Der Text beweist, dass das Gehirn in der Lage ist, die Wörter zu lesen, obwohl die Buchstaben darin vertauscht sind. Daher ist anzunehmen, dass es nicht jeden einzelnen Buchstaben nacheinander erkennt und daraus ein Wort bildet.
Die Zukunft des Lesens: Gedankensteuerung
Stell dir vor, du könntest einen Text nur durch deine Gedanken schreiben - ganz ohne Tastatur oder Sprachsteuerung. Klingt nach Science-Fiction? Meta hat genau an dieser Vision gearbeitet und ein System entwickelt, das Gehirnsignale in Echtzeit in Text umwandelt. Meta hat in einem 2-Millionen-Dollar-Forschungsprojekt ein System entwickelt, das Gehirnsignale erfasst und entschlüsselt. Das Besondere daran: Es ist nicht invasiv, das heißt, es benötigt keine Implantate oder chirurgischen Eingriffe. Die bisherigen Testergebnisse sind beeindruckend. Laut Meta kann das System in 80 % der Fälle den richtigen Buchstaben bestimmen - und das nahezu in Echtzeit. Das bedeutet, dass Menschen künftig allein durch ihre Gedanken Texte schreiben könnten. Meta verfolgte ursprünglich ein ambitionierteres Ziel: Ein Brain-Computer-Interface (BCI), das Gedanken direkt in digitale Befehle umwandelt - mittels implantierter Elektroden. Doch diese Vision wurde aufgegeben.
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Mögliche Auswirkungen der Gedankensteuerung
- Inklusion: Menschen mit neurologischen Erkrankungen oder Behinderungen könnten völlig neue Kommunikationswege nutzen.
- Medizinischer Fortschritt: Frühdiagnosen für Krankheiten wie Alzheimer könnten durch eine präzisere Gehirnanalyse verbessert werden.
- Datenschutzprobleme: Wer garantiert, dass Gehirndaten nicht missbraucht oder gehackt werden?
- Gedankenkontrolle: Gibt es irgendwann Werbung oder Manipulation direkt in unseren Köpfen?
Das Gedächtnis: Speicherung und Abruf von Informationen
Unser Gehirn arbeitet stets auf Hochtouren, denn es sortiert, filtert und speichert Erlebnisse, Eindrücke und Erfahrungen im Gedächtnis ab. Wie funktioniert unser Gedächtnis und wie holen wir diese Informationen wieder hervor? Im Vergleich zur Festplatte eines Computers speichert unser Gehirn nicht Null und Eins, sondern bei jeder Informationsverarbeitung verändert sich die Verknüpfung der Nervenzellen im Gehirn. Dieses sogenannte neuronale Netz ist bei jedem Menschen unterschiedlich. "Wenn wir uns was merken, dann ändert sich wirklich physiologisch unser Gehirn. Drei verschiedene Gedächtnisbereiche sind im Gehirn für das Lernen von Bedeutung: das Ultrakurzzeitgedächtnis, das Arbeits- oder Kurzzeitgedächtnis und das Langzeitgedächtnis.
Jeden Augenblick sind alle Sinne aktiv und unser Gehirn muss die vielen verschiedenen Informationen aus einem großen Angebot an Eindrücken herausfiltern. Wir riechen, hören, sehen, schmecken und fühlen. Mit diesen unterschiedlichen Sinnen nehmen wir Informationen auf. Nur für gerade mal zwei Sekunden bleibt das Wahrgenommene im Ultrakurzzeitgedächtnis, wird dann verworfen oder gelangt ins Kurzzeitgedächtnis. Deshalb ist es so wichtig, wenn eine Information gespeichert werden soll, dass wir uns nur auf eine Sache konzentrieren. Wenn wir einen Text verstehen und behalten wollen und gleichzeitig einen Film verfolgen, dann wird keine der beiden Inhalte vollständig gespeichert. Nur der Inhalt, der die volle Konzentration bekommt, wird festgehalten. Diese Information muss dazu noch relevant sein, erst dann kann sie die nächste Stufe erreichen: Das Arbeits- oder Kurzzeitgedächtnis. "Das heißt deswegen auch Arbeitsgedächtnis, weil in diesem Bereich des Gedächtnisses Information verarbeitet wird. Im Kurzzeitgedächtnis werden Informationen bis zu 20 Minuten gespeichert. Danach werden sie gelöscht, um den Platz für Neues freizugeben. Möchten wir das Gelernte länger behalten, hilft es nun eine kurze Pause einzulegen, da unsere Konzentration auf eine Sache nicht so lange ausreicht. Gerade beim Vokabel lernen hilft es, um die neuen Wörter zu behalten, dazwischen immer Pausen einzulegen und dann alles nochmal zu wiederholen. Dann ist die Chance größer, das Wissen im Langzeitgedächtnis zu verankern. Wenn Informationen in die dritte Stufe, ins Langzeitgedächtnis übergehen sollen, dann beginnt der Prozess der Konsolidierung. Will man etwas langfristig speichern, ist es besonders notwendig, das Gelernte sich erst einmal setzen zu lassen. Es ist eine Phase, in der unser Gedächtnis allerdings auch sehr störanfällig ist und Informationen schnell vergessen kann.
Das Muster der Gesichtserkennung findet im perzeptuellen Gedächtnis statt. Wenn wir Informationen abspeichern und wieder abrufen, dann sind ganz unterschiedliche Gedächtnisbereiche aktiv. Erlebnisse, Wissensinhalte oder Erfahrungen können dabei unbewusst oder bewusst wieder hervorgeholt werden. Das prozedurale Gedächtnis hilft uns, dass wir uns an einmal gelernte Bewegungsabläufe automatisch erinnern und sie immer wieder hervorholen können. Fahrradfahren müssen wir zum Beispiel nur einmal erlernen und können dann ohne nachzudenken immer wieder darauf zurückgreifen. Das perzeptuelle Gedächtnis hilft uns Personen wieder zu erkennen, die wir lange nicht mehr gesehen haben. Obwohl sie sich äußerlich verändert haben, mit einer neuen Frisur oder einer anderen Haarfarbe, werden wir uns trotzdem an sie erinnern. Denn unser Gedächtnis verfügt über die Fähigkeit, die einmal gelernte Muster wieder abzurufen und zu ergänzen.
Das semantische Gedächtnis wiederum speichert alle Informationen, die wir im Laufe unseres Lebens erworben haben. Dazu zählen Fremdsprachen und Wissensinhalte. Das episodische Gedächtnis bewahrt unsere autobiographischen Erlebnisse. Diese können gute, aber auch schlechte Erinnerungen beinhalten. Sie sind meist als bewusste Informationen gespeichert. An prägende Momente erinnern wir uns ab dem dritten Lebensjahr. Erst im Alter von drei Jahren ist das Gehirn so weit entwickelt, dass es Informationen im episodischen Gedächtnis speichert. Erlebnisse aus der Kindergartenzeit sind meist die ersten Erinnerungen. Was davor passiert ist, daran kann man sich nicht bewusst erinnern. Das ist abhängig von Entwicklungsprozessen des Gehirns, die sich nacheinander aufbauen und erst im Erwachsenenalter abgeschlossen sind. Erinnerungen an die erste Liebe werden wir nie vergessen. Mit einem Reiz aktivieren wir das ganze Netz an Neuronen, d.h. Nervenzellen, die miteinander verbunden sind. Sind damit noch Emotionen verknüpft, dann verweilen diese Informationen besonders lange im Gedächtnis. An die erste große Liebe und an den ersten Kuss wird man sich lange erinnern. Emotionale Momente bleiben deshalb länger im Gedächtnis gespeichert und sie sind mit dem Erinnern eng verbunden. Wenn zu diesen emotionalen Ereignissen noch Gerüche hinzukommen, dann werden die Erinnerungen besonders lange behalten.
"Ganz wichtig für das Gedächtnis ist ein Bereich des Gedächtnisses, den man das limbische System nennt. Und das limbische System besteht aus dem Hippocampus und der Amygdala. Unser Gedächtnis spielt manchmal ganz schön verrückt, wenn es versucht, Lücken zu schließen und nicht abgespeicherte Informationen zu ergänzen. Dabei können unbewusst Falschaussagen entstehen, von deren Wahrheitsgehalt man generell überzeugt ist, aber die notwendige Information nicht abgespeichert hat. So kann schnell bei einer Unfallbeschreibung aus einem blauen Auto, ein rotes Auto werden. Oder wir erinnern uns an eine bestimmte Situation und blicken durch eine rosarote Brille. Das ist auch der Grund, warum wir oft nostalgisch auf unsere Jugend zurückblicken. Der Rückblick kann sich im Laufe des Lebens jedoch wieder verändern. Ein Abgleich mit der Gegenwart kann die guten Erlebnisse ebenso zu schlechten verwandeln. Erinnerungen prägen den Menschen, deshalb ist die Persönlichkeit eines Menschen immer individuell - selbst wenn das Gedächtnis zum Beispiel aufgrund einer Demenzerkrankung nachlässt. Bestimmte Informationen sind trotzdem gespeichert. Auch wenn man sich nicht mehr an seinen Namen erinnern kann, bleiben Erinnerungen vorhanden, die unbewusst abrufbar sind.
Gedächtnistraining und körperliche Aktivität
Wir können unser Gedächtnis aber auch trainieren. Eine wichtige Rolle bei Erkrankungen spielt Bewegung: In der Bevölkerungsstudie Rheinland Studie standen Untersuchungen des Gehirns im Fokus. Basierend auf diesen Daten kam das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e. V. (DZNE) in weiteren Untersuchungen 2022 zu dem Schluss, dass das Gehirn bereits von leichter körperlicher Aktivität profitiert. "Wir konnten zeigen, dass sich körperliche Aktivität in nahezu allen untersuchten Hirnregionen deutlich bemerkbar machte. Prinzipiell kann man sagen: Je höher und intensiver die körperliche Aktivität, umso größer waren die Hirnregionen, entweder in Bezug auf das Volumen oder auf die Dicke des Kortex. Das haben wir unter anderem beim Hippocampus beobachtet, der als Schaltzentrale des Gedächtnisses gilt.