Einführung
Unser Gehirn ist ständig einer Flut von Sinneseindrücken ausgesetzt. Um in dieser Informationsflut nicht unterzugehen, verfügt es über ausgeklügelte Filtermechanismen. Diese Mechanismen ermöglichen es uns, Wichtiges von Unwichtigem zu trennen, uns zu konzentrieren und effizient zu lernen. Die Gehirnforschung hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht und hilft uns zu verstehen, wie diese Filterprozesse ablaufen und wie wir sie gezielt beeinflussen können.
Die Grundlagen der Reizfilterung
Angeborene Auslösemechanismen (AAM)
Ein angeborener Auslösemechanismus (AAM) ist ein neurosensorischer Filtermechanismus, der angeborenermaßen bei einer spezifischen Reizsituation selektiv eine normalerweise adäquate Verhaltensweise (Erbkoordination) auslöst. Die Auslösereize werden auch als Schlüsselreize bezeichnet, da sie zum jeweiligen Auslösemechanismus wie Schlüssel und Schloss passen. So wird z. B. durch den Anblick des Sperrens der Jungvögel und z. T. ihres charakteristischen Rachenmusters bei dem Elternvogel in dieser Zeit die Verhaltensweise des Fütterns ausgelöst. Der AAM wird als ein auf die Auslösung einer jew. best. Verhaltensreaktion hin ausgelegter Reizfilterungsprozess verstanden, der in unterschiedlich vielen Schritten auf versch. Stufen zw. der Reizaufnahme und dem Anstoß der Verhaltensreaktion erfolgen kann. Angeborene Verhaltensweisen können auch schon bei niederen Tieren durch Erfahrung, Gewöhnung oder Lernen überlagert werden: EAAM (durch Erfahrung abgeänderter AAM). Kommt es zur Entwicklung von Auslösemechanismen durch Lernprozesse, wie sie spez. in der frühen menschlichen Sozialisationsphase stattfinden, spricht man von erworbenen Auslösemechanismen (EAM). Die den AAM zugrunde liegenden neurosensorischen Filtermechanismen sind in der neuronalen Verschaltung des afferenten Nervensystems begründet.
Selektive Wahrnehmung
Wahrnehmung ist immer selektiv: Das Gehirn entscheidet ständig, welche Informationen wichtig genug sind, um ins Bewusstsein vorgelassen zu werden. Ein Großteil der Informationen, die permanent von den Sinnesorganes ins Gehirn strömen, wird nicht bewusst verarbeitet. Komplexe Mechanismen filtern die eingehende Sinnesinformation und gestalten das Bild der Welt, das in unseren Köpfen entsteht.
Reizfilterung im Arbeitsgedächtnis
Eine Studie an Rhesusaffen hat gezeigt, dass verschiedene Hirnareale unterschiedliche Strategien verwenden, um Störreize auszublenden. Nervenzellen im Stirnlappen werden zwar durch den Störreiz aktiviert, stellen aber nach Ausschalten des störenden Reizes wieder das im Gedächtnis gespeicherte Musterbild dar. Demgegenüber wurden die Nervenzellen im Scheitellappen durch den Störreiz überhaupt nicht aktiviert. Die Studie hilft zu erklären, warum das Arbeitsgedächtnis bei vielen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen gestört ist.
Die Rolle verschiedener Hirnregionen
Präfrontaler Cortex
Anhand der Gehirnwellen im präfrontalen Cortex, einem Bereich der Großhirnrinde, der für komplexe Verhaltensweisen wie Entscheidungsfindung und Problemlösung wichtig ist, lassen sich die Wechsel in der Wahrnehmung vorhersagen. Die Ergebnisse berührt eine tiefergreifende Frage, über die in Philosophie und Neurowissenschaft gleichermaßen gestritten wird: Wie können bewusste Erfahrungen im Gehirn entstehen.
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Stirnlappen und Scheitellappen
Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die Nervenzellen im Stirnlappen zwar durch den Störreiz aktiviert werden, nach Ausschalten des störenden Reizes jedoch wieder das im Gedächtnis gespeicherte Musterbild darstellen. Demgegenüber wurden die Nervenzellen im Scheitellappen durch den Störreiz überhaupt nicht aktiviert. "Die Studie hilft zu erklären, warum das Arbeitsgedächtnis bei vielen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen gestört ist", sagt Dr. Jacob von der Charité. Weiterhin erklärt er: „Verschiedene Hirnareale scheinen bei der Ausblendung eines störenden Reizes unterschiedliche Strategien zu verwenden. Während Nervenzellen im Scheitellappen den Störreiz einfach unterdrücken, lassen sich die Zellen im Stirnlappen kurzzeitig ablenken, um aber sofort danach die eigentlich wichtige Gedächtnisinformation wieder herzustellen.“
Wie das Gehirn lernt und Informationen speichert
Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis
Beim Merken sind unterschiedliche Gedächtnissysteme aktiv. Ultrakurzzeit- bzw. Kurzzeit-/Arbeitsgedächtnis: Hier werden Informationen einige Minuten lang aktiv verarbeitet (etwa 20 Minuten oder weniger). Im Arbeitsgedächtnis ordnet das Gehirn eingehende Inhalte, verknüpft sie mit bereits Bekannten und übt sie ein. Konzentration ist dabei entscheidend: Wird man abgelenkt, gehen Informationen leicht verloren. Wenn Lernstoff dauerhaft behalten werden soll, gelangt er ins Langzeitgedächtnis.
Die Bedeutung von Wiederholung, Motivation und Belohnung
Damit Neues langfristig im Langzeitgedächtnis haften bleibt, ist Wiederholung unerlässlich. Besonders effektiv ist dabei das spaced learning: Lernstoff in kleinen Portionen über mehrere Tage verteilt wiederholen. Das Gehirn lernt leichter, wenn es einen Grund hat - wenn eine Information als relevant oder belohnend wahrgenommen wird. Studien zeigen, dass Aktivitäten, die Lust oder Erfolgserlebnisse bringen, die Ausschüttung von Neurotransmittern wie Dopamin aktivieren (das sogenannte Belohnungssystem).
Vergessen als aktiver Prozess
Vergessen ist ein aktiver Ablauf in unserem Gehirn. Es funktioniert wie ein gut programmierter Spam-Filter. Denn nur wer auch vergisst, kann Wichtiges von Unwichtigem trennen und Probleme lösen. Informationen nimmt unser Gehirn über die Sinne auf: Wir sehen, wir riechen, wir fühlen, wir schmecken - und das ununterbrochen. Da sich unser Gedächtnis aber damit schwer tut, große Informationsmengen abzurufen und da sich - quasi obenauf - unsere Umwelt ständig verändert, speichert das Gehirn neue Informationen ab, indem es alte, nicht mehr gebrauchte Informationen überschreibt. Sobald ein ähnlicher Sinneseindruck einem bereits bekannten folgt, wird der alte gelöscht. Vergessen ist also keine Lücke in der Wahrnehmung, sondern der aktive Versuch die Komplexität der Realität um uns herum zu reduzieren, indem veraltete oder irrelevante Dinge nicht mehr zugänglich gemacht werden.
Einfluss von Alter und Umwelt
Plastizität des Gehirns im Kindes- und Erwachsenenalter
Kinderhirne sind enorm plastisch und befinden sich noch im Umbau. Forschende wissen, dass das menschliche Gehirn erst im jungen Erwachsenenalter voll ausgereift ist - ungefähr bis Mitte 20. Beispielsweise nimmt ein Kind im Kindergartenalter passiv die Muster von Sprache oder Bewegungsabläufen auf, ohne dass eine bewusste Anstrengung erforderlich ist. Alles, was sich häufig wiederholt (z. B. Erwachsene haben dagegen ein schon ausdifferenziertes Netzwerk im Gehirn: Wichtige Verbindungen sind gefestigt, Unnötiges wurde weggeschnitten. Das bedeutet, Erwachsene müssen Neues gezielter üben, um es ins vorhandene Netz einzubetten.
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Umweltfaktoren und ADHS
Neben genetischen Faktoren wirken aber auch äußere Einflüsse bei der Entwicklung der Störung mit. So können zum Beispiel Komplikationen während der Schwangerschaft oder der Geburt das Risiko für ADHS erhöhen. Immer wieder diskutiert wird in diesem Zusammenhang zudem die möglicherweise schädigende Wirkung durch eine frühe Belastung mit Umweltgiften. Der Grund: Im Mutterleib läuft der wichtigste Teil der Hirnentwicklung ab. „Wenn man diesen Prozess stört, kann das dauerhafte Folgen haben“, sagt die Umweltmedizinerin Federica Perera von der Columbia University in New York. Ebenso prägt das soziale Umfeld, in dem ein Kind aufwächst, ob und wie sich eine veranlagte Aufmerksamkeitsstörung zeigt.
Praktische Anwendungen und Tipps für effektives Lernen
Störquellen minimieren und Konzentration fördern
Beim Lernen sollte man Störquellen minimieren und sich auf den Lernstoff konzentrieren. Eine angenehme Lernumgebung, ausreichend Bewegung, genügend Schlaf und Ruhepausen sowie eine gesunde Ernährung sind ebenfalls wichtig.
Emotionale Unterstützung und positive Anreize
Kinder lernen am besten, wenn sie sich sicher und verstanden fühlen. Eine entspannte Atmosphäre, in der Fehler erlaubt sind und Neugier belohnt wird, motiviert zum Lernen.
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