Einführung
Mathematik ist ein grundlegender Bestandteil unserer Bildung und unseres täglichen Lebens. Während manche Menschen ein natürliches Talent für Zahlen zu haben scheinen, kämpfen andere mit mathematischen Konzepten. Die Neurologie hat begonnen, die komplexen Zusammenhänge zwischen dem Gehirn und mathematischen Fähigkeiten aufzudecken und Einblicke in die neuronalen Grundlagen des Rechnens und die Ursachen von Rechenschwierigkeiten wie Dyskalkulie zu geben.
Neurologische Grundlagen mathematischer Fähigkeiten
Hirnregionen und mathematische Leistung
Eine Studie hat gezeigt, dass mathematische Leistungen teilweise im Gehirn erkennbar sind. Mittels Hirnscans konnte vorhergesagt werden, wie stark Grundschüler von einem individuellen Mathe-Trainingsprogramm profitieren würden. Die Größe und Vernetzung des Hippocampus, einer Hirnregion, die für das Gedächtnis wichtig ist, gaben Aufschluss darüber, wie große Fortschritte die Schüler machen würden. Diese Erkenntnisse unterstreichen die Bedeutung des Verständnisses, warum manche Kinder Mathematik besser lernen als andere, um gezielte Unterstützung anbieten zu können.
Die Rolle des Hippocampus
Der Hippocampus spielt eine entscheidende Rolle bei der Gedächtnisbildung. Seine Bedeutung für das Mathematiklernen wurde bisher jedoch weniger beachtet. Die Studie zeigte, dass das Volumen des Hippocampus und seine Vernetzung mit anderen Gehirnregionen mit dem späteren Trainingserfolg zusammenhängen.
Neuronale Verarbeitung der Null
Forschende haben untersucht, wie das Gehirn die Zahl Null verarbeitet. Mittels Mikroelektroden in den Schläfenlappen von Patienten der Neurochirurgie wurde die Aktivität einzelner Nervenzellen gemessen. Dabei zeigte sich, dass Neuronen auf die Null ähnlich reagierten wie auf andere Zahlen, sowohl im Bereich der Ziffern als auch bei Mengendarstellungen. Dies deutet darauf hin, dass das Konzept der Null auf neuronaler Ebene nicht als separate Kategorie "Nichts", sondern als Zahlenwert am unteren Ende des Zahlenstrahls kodiert wird.
Dyskalkulie: Eine neurologische Perspektive auf Rechenschwäche
Definition und Symptome
Dyskalkulie, auch Rechenschwäche genannt, ist eine Lernstörung, die sich durch deutliche Schwierigkeiten im Umgang mit Zahlen und beim Verständnis von Rechenvorgängen auszeichnet. Betroffene Kinder haben trotz normaler Intelligenz und anderer Fähigkeiten Probleme mit kleinen Zahlen und einfachen Rechenoperationen. Sie haben Schwierigkeiten, Zahlen zu verstehen, gehörte Zahlen in geschriebene Ziffern umzuwandeln oder umgekehrt, und sie verstehen grundlegende Rechenkonzepte wie "mehr" und "weniger" nicht.
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Psychische Folgen
Die ständigen Misserfolge beim Rechnen können bei Kindern Ängste vor dem Mathematikunterricht oder der Schule und eine geringe Leistungsmotivation entwickeln. Dies kann die Rechenstörung zusätzlich verschlimmern und die Lebensqualität der Kinder beeinträchtigen.
Häufigkeit, Verlauf und Ursachen
Etwa drei bis sechs Prozent der Kinder im Schulalter sind von einer Rechenstörung betroffen. Ohne gezielte Therapie bleibt die Rechenstörung meist bis ins Erwachsenenalter bestehen und kann zu deutlichen Beeinträchtigungen in der Schule, im Berufsleben und im Alltag führen. Die Ursachen der Rechenstörung sind noch nicht genau bekannt, es wird jedoch angenommen, dass genetische Faktoren und Besonderheiten der Hirnfunktionen eine wichtige Rolle spielen.
Neurologische Faktoren bei Dyskalkulie
Arithmetische Defizite könnten mit zerebralen Besonderheiten einhergehen, die zu einem gestörten Mengenverständnis führen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass es eine Art angeborenen Zahlensinn (number sense) gibt, der im Parietallappen lokalisiert ist. Dyskalkulie-Betroffene zeigen in diesen Bereichen eine deutlich geringere Aktivierung. Neben dem Mengenverständnis werden für Rechenvorgänge auch Zählfertigkeiten, visuelle Dekodierleistungen, sprachliche Fähigkeiten, das Arbeitsgedächtnis und die Aufmerksamkeit benötigt. Daher ist davon auszugehen, dass bei einer Dyskalkulie noch weitere Gehirnareale bzw. neuronale Netzwerke verschiedener Regionen betroffen sind, zum Beispiel der Frontallappen und der Präfrontalkortex.
Diagnose und Behandlung
Bei Problemen beim Umgang mit Zahlen und beim Rechnen zu Beginn der Schulzeit sollte frühzeitig eine Diagnostik zur Rechenstörung durchgeführt werden. Die Diagnose wird anhand psychometrischer Tests gestellt, bei denen die Fähigkeiten im Rechnen und die allgemeine Intelligenz erfasst werden. Eine Rechenstörung wird diagnostiziert, wenn die Leistung im Rechnen deutlich unter der allgemeinen Intelligenzleistung des Kindes bzw. unter dem Altersdurchschnitt im Rechnen liegt. Eine neurologische Untersuchung kann notwendig sein, um Reifungsverzögerungen des Kindes zu erfassen.
Therapieansätze
Die Behandlung einer Dyskalkulie sollte frühzeitig beginnen und einen mehrdimensionalen Therapieansatz umfassen:
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- Aufklärung der Eltern und Lehrer über die Störung (Psychoedukation)
- Gezielte Förderung der Rechenfähigkeiten (Dyskalkulie-Therapie)
- Regelmäßige Elternberatung
- Psychotherapeutische Maßnahmen
- RS-spezifische Therapiemaßnahmen
Im Zentrum der Therapie steht eine gezielte Förderung der Rechenfähigkeiten, die von einem ausgebildeten Dyskalkulie-Therapeuten durchgeführt werden sollte. Die Übungen sollten sich individuell an den Problemen des Kindes orientieren und zunächst mit greifbaren Gegenständen, später mit Arbeitsblättern und schließlich mit Kopfrechnen geübt werden. Zusätzlich werden häufig auch Fähigkeiten der visuell-räumlichen Wahrnehmung und des Gedächtnisses trainiert.
Elternunterstützung
Die Eltern spielen eine wichtige Rolle bei der Förderung ihres Kindes. Sie sollten regelmäßig mit ihrem Kind die Rechenfähigkeiten üben, ihm viel Geduld und Verständnis entgegenbringen, es für seine Anstrengungen loben und es bei Fehlern oder Schwierigkeiten nicht kritisieren. Weiterhin sollten sie ihr Kind emotional unterstützen und sein Selbstvertrauen fördern, um so mit der Rechenstörung verbundene Ängste und andere emotionale Probleme zu verringern.
Nachteilsausgleich in der Schule
Wurde die Diagnose einer Rechenstörung gestellt, können die Eltern in einigen Bundesländern einen Nachteilsausgleich beantragen, bei dem die Notengebung im Fach Mathematik ausgesetzt wird. Zudem können die Kinder bei Prüfungen einen Zeitzuschlag erhalten und dürfen ggf. weitere Hilfsmittel verwenden.
Angst vor Mathematik und ihre neuronalen Auswirkungen
Die Rolle der Angst
Die Angst vor Mathematik kann die Rechenleistung erheblich beeinträchtigen. Studien haben gezeigt, dass bei Menschen, die unter Matheangst leiden, bei der Konfrontation mit Mathematik die gleichen Hirnareale aktiviert werden, die bei Schmerz aktiviert werden. Zudem lösen Menschen mit Matheangst Rechenaufgaben schlechter, da sie sich mehr mit ihren Ängsten beschäftigen als mit den eigentlichen Aufgaben. Dies zeigt sich neuronal, indem die Amygdala, das Emotionszentrum im Gehirn, bei matheängstlichen Personen aktiver ist, während der präfrontale Cortex, der für Denk- und Arbeitsgedächtnisprozesse zuständig ist, weniger aktiv ist.
Pädagogische Implikationen
Bislang gibt es nur wenige Ansätze, um die Forschungsergebnisse in den pädagogischen Schulalltag einfließen zu lassen. Es ist wichtig, Strategien zu entwickeln, um Matheangst zu reduzieren und eine positive Lernumgebung zu schaffen.
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Teilleistungsstörungen und ihre Auswirkungen auf mathematische Fähigkeiten
Definition und Ursachen
Unter einer Teilleistungsschwäche oder Teilleistungsstörung wird eine erhebliche Leistungsminderung gesehen, die nicht durch die allgemeine Minderung der Intelligenz, offensichtliche Erkrankungen, mangelnde Förderung oder eine neurologische Erkrankung zu erklären ist. Die Ursache einer Teilleistungsstörung ist noch nicht ausreichend erforscht, es wird jedoch angenommen, dass es sich um Reizverarbeitungsschwächen im Gehirn handelt.
Formen der Teilleistungsstörung
Eine Teilleistungsstörung kann sich in verschiedenen Formen äußern, zum Beispiel als rezeptive Sprachstörung, Lese-Rechtschreibschwäche oder Rechenschwäche. Entwicklungsstörungen können einzeln oder kombiniert auftreten.
Folgen und Behandlung
Eine frühzeitige Erkennung und Behandlung der Teilleistungsstörung ist wichtig, um negative Auswirkungen auf das Selbstbewusstsein und die schulische Laufbahn der Betroffenen zu vermeiden. Die Behandlung umfasst in der Regel eine fachkundige Hilfe und gegebenenfalls eine Psychotherapie.
Arbeitsgedächtnis und Teilleistungsstörungen
Studien belegen, dass die Ursache einer Teilleistungsstörung im Arbeitsgedächtnis liegen kann. Ein schlecht funktionierendes Arbeitsgedächtnis kann zu Dyskalkulie, Leseschwäche und anderen Lernschwierigkeiten führen. Moderne Programme wie NeuroNation setzen an diesem Punkt an und verbessern das Arbeitsgedächtnis, um die kognitiven Fähigkeiten des Anwenders nachhaltig zu steigern.
Strategien zur Verbesserung des Arbeitsgedächtnisses
Eltern können ihre Kinder dabei unterstützen, ihr Arbeitsgedächtnis zu verbessern, indem sie kleine Dinge üben, Aufgaben in kleinere Teilaufgaben sortieren, Reime und Lieder verwenden, Routinen schaffen und Spiele spielen, die das Gedächtnis trainieren.
Mathematik lernen: Training und Gehirnjogging
Die Bedeutung des Trainings
Unser Gehirn lässt sich trainieren, so auch die Affinität zu Zahlen in Form von regelmäßigen Rechenübungen. Das konsequente Befassen mit Mathe-Aufgaben verbessert unser Zahlenverständnis und erleichtert kognitive Fertigkeiten wie beispielsweise das Kopfrechnen.
Gehirnjogging-Portale
Viele Menschen nutzen die Möglichkeit, sich im Internet weiterzubilden und schulen ihre Rechenfähigkeiten mit Online-Mathematikaufgaben auf Gehirnjogging-Portalen. Durch die spielerische Verbindung mit der Materie "Zahlen" wird ein Motivationsfaktor geschaffen, der den Lernerfolg nicht nur vereinfacht, sondern nachweislich beschleunigt.
NeuroNation
Das Gehirnjogging-Portal von NeuroNation bietet eine Vielzahl von Mathematik-Aufgaben, die auf Zahlen- und Logikrätseln basieren. Zudem werden Gedächtnis, Sprache, Logik und Sensorik angesprochen.
Die Rolle der Kinder- und Jugendärzte bei der Erkennung von Rechenschwäche
Früherkennung
Kinder- und Jugendärzte spielen eine wichtige Rolle bei der Beurteilung von Teilleistungsstörungen, da sie die Kinder im Vorschulalter kontinuierlich im Rahmen der Früherkennungsuntersuchungen sehen und die Entwicklung gut beurteilen können. Bei der Vorsorgeuntersuchung U10 im siebten bis achten Lebensjahr werden auch Teilleistungsstörungen im Lesen, Schreiben und Rechnen festgestellt.
Symptomfragebogen
Der Arbeitskreis des Zentrums für angewandte Lernforschung hat in Zusammenarbeit mit dem Mathematischen Institut zur Behandlung der Rechenschwäche in München einen Symptomfragebogen entwickelt, der Kinder- und Jugendärzten helfen soll, Hinweise auf eine Rechenschwäche zu erkennen und eine weitergehende Diagnostik zu veranlassen.
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