Das bewegte Gehirn: Hirnforschung und Lernen
Das bewegte Gehirn: Hirnforschung und Lernen
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<strong>Das</strong> <strong>bewegte</strong> <strong>Gehirn</strong>:<br />
<strong>Hirnforschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lernen</strong><br />
„Fit für Österreich“<br />
Saalfelden, 23.10.2009<br />
Prof. Dr. Martin Korte<br />
Abt. für Zelluläre Neurobiologie<br />
TU Braunschweig<br />
Vor-Bedingungen des <strong>Lernen</strong>s<br />
Rolle von Sport <strong>und</strong> Bewegung<br />
Motivation<br />
<strong>Lernen</strong> <strong>und</strong> Gedächtnis<br />
food for brains<br />
<strong>Gehirn</strong>doping<br />
Selektivität ist eine Stärke unseres Gedächtnisses<br />
„Denken heißt, Unterschiede vergessen, heißt verallgemeinern,<br />
abstrahieren.“ (Jorge Luis Borges)<br />
<strong>Das</strong> Wissen unserer Zeit verdoppelt sich momentan alle 5 Jahre!<br />
<strong>Lernen</strong>de sollten also vor allem auf<br />
- die Selektivität des <strong>Lernen</strong>s vorbereitet sein -<br />
Skalierung durch Bildung / Wertesysteme<br />
Lehrende auf sollen vor allem<br />
– mit wenig Wissenselementen Botschaften vermitteln<br />
<strong>Lernen</strong> am Bildschirm: Wie lernt der Schimpanse?<br />
Wie lernt der Mensch?<br />
• immer<br />
• aber nicht immer, was andere möchten, dass er es lernt<br />
• er lernt mehr unbewusst als bewusst<br />
• er behält nicht immer, was er lernen möchte<br />
• nicht immer hat der das gelernt, was er später braucht<br />
• <strong>Lernen</strong> braucht:<br />
» Energie (Mehrfachzucker)<br />
» Sauerstoff (Eisen)<br />
» Flüssigkeit<br />
» Bewegung<br />
1
Bewegung<br />
Was haben Sport, Intelligenz <strong>und</strong> <strong>Gehirn</strong><br />
miteinander zu tun?<br />
Sprache als Sequenzplanung <strong>und</strong> -analyse analyse<br />
Die gleichen Areale sind involviert,<br />
wenn es um die Erzeugung <strong>und</strong><br />
Verarbeitung von Sprache geht.<br />
Die Planung einer Sequenz von<br />
Bewegungen (ballistische<br />
Wurfbewegungen) waren die<br />
Voraussetztung Voraussetztung für für Sprache Sprache <strong>und</strong> <strong>und</strong> für für<br />
vorausschauendes Handeln<br />
Intelligenz <strong>und</strong> Sport<br />
Bewegungen planen – Handlungen planen<br />
• Einen Stein zu werfen, dauert etwa 125ms.<br />
• Korrekturschleifen im <strong>Gehirn</strong> sind nicht schnell genug, genug um eine<br />
einmal angefangene Wurfbewegung zu korrigieren<br />
• bei Wurfbewegungen muss das <strong>Gehirn</strong> die<br />
letzten Sequenzen im voraus planen<br />
• dies könnte die Voraussetzung für das<br />
sequentielle q Planen von Abläufen ggenereller<br />
Natur sein (z.B. Sprache)<br />
Sport fördert IQ<br />
• Sport <strong>und</strong> musizieren sind eine gute Übung für Sprachen lernen, komplexe<br />
Planungen machen <strong>und</strong> kreatives Denken<br />
• Bewegungsreize sind für das <strong>Gehirn</strong> Wachstumsreize<br />
(Nervenwachstumsfaktoren wirken hierbei wie „<strong>Gehirn</strong>dünger“)<br />
• sportliche Betätigung fördert die <strong>Gehirn</strong>reifung (Synapsen- <strong>und</strong><br />
Nervenzellbildung) <strong>und</strong> verlangsamt das Altern des <strong>Gehirn</strong>s<br />
• durch einen erhöhten<br />
Vernetztheitsgrad der<br />
Nervenzellen Nervenzellen des des <strong>Gehirn</strong>s <strong>Gehirn</strong>s<br />
wird auch die Intelligenz<br />
gefördert<br />
2
<strong>Gehirn</strong>botenstoffe <strong>und</strong> Sport<br />
Sport führt zu einer Ausschüttung von spezifischen Botenstoffen:<br />
• Sport verbessert die Konzentrationsfähigkeit (bessere<br />
Durchblutung <strong>und</strong> Sauerstoffversorgung)<br />
• das Wohlbefinden wird steigern g (körpereigene ( p g Opiate p – ganz g legal) g )<br />
• die Motivation wird erhöht (über Dopamin)<br />
• die Aufmerksamkeit <strong>und</strong> die mentale Aktivierung werden steigern<br />
(Noradrenalin)<br />
• Selbstvertrauen wird gesteigert <strong>und</strong> Angstzustände vermindert (Serotonin)<br />
Vorbilder <strong>und</strong> Nachahmungslernen<br />
• Lehrer <strong>und</strong> Eltern vermitteln mehr Botschaften über Gesten<br />
<strong>und</strong> wie sie etwas sagen, als über Fakten (Vorbild sein)<br />
• Studien zeigen, dass die innere Einstellung über ein Thema<br />
sogar noch mehr zählt als als Fachwissen <strong>und</strong> Didaktik<br />
• Lehren = Pädagogik + Didaktik + Person<br />
Wie lernt der Mensch?<br />
• immer<br />
• aber nicht immer, was andere möchten, dass er es lernt<br />
• er behält nicht immer, was er lernen möchte<br />
• nicht immer hat der das gelernt, was er später braucht<br />
• er lernt mehr unbewusst als bewusst<br />
• <strong>Lernen</strong> braucht Energie, Sauerstoff<br />
Sauerstoff, Bewegung <strong>und</strong> Flüssigkeit<br />
• in der richtige Lernatmosphäre (soziale <strong>Gehirn</strong>e)<br />
• es kommt beim <strong>Lernen</strong> genauso auf<br />
• Aufmerksamkeit<br />
• Gefühle<br />
• Motivation<br />
• Selektion<br />
• <strong>und</strong> die richtigen Vorbilder an<br />
Steckbrief über Spiegelneurone<br />
3
Spiegelneurone in Aktion: die schmerzhafte Variante<br />
• Empathie<br />
Neuroanatomie der Spiegelneurone<br />
Motivationsstudie: Verbessert Belohnung die Motivation?<br />
Vorschulkinder wurden in 3 Gruppen eingeteilt:<br />
11.Gruppe: Gruppe: bekam eine Belohnung<br />
2.Gruppe: bekam überraschend eine Belohnung<br />
3.Gruppe: bekam zu keinem Zeitpunkt eine Belohnung<br />
Ergebnis:<br />
Gruppe 3 malte nach dem Test viel häufiger <strong>und</strong> viel lieber als die<br />
Gruppe 1<br />
4
Nichts ist stärker als die innere Motivation<br />
Motivation<br />
Belohnung<br />
intrinsisch extrinsisch<br />
intrinsisch BBelohnung l h<br />
extrinsisch<br />
Motivation<br />
Wie Lust auf eine Tätigkeit im <strong>Gehirn</strong> entsteht<br />
• je überraschender ein Ergebnis, umso größer die hirneigene Belohnung<br />
• Nervenzellen berechnen im vorhinein den zu erwartenden Ertrag einer<br />
Handlung<br />
Stirnlappen<br />
Dopamin: Antriebsstoff für das <strong>Gehirn</strong><br />
Stirnlappen<br />
Dopamin<br />
System<br />
Alternative:<br />
Dopamin steuert:<br />
die selektive Aufmerksamkeit<br />
spielt eine Rolle bei der Bewegungskontrolle (Rhythmus)<br />
beim Arbeitsgedächtnis <strong>und</strong> beim Erwartungssystem des <strong>Gehirn</strong>s (Motivation)<br />
Atmosphärisches nüchtern im <strong>Gehirn</strong> betrachtet<br />
Basalganglien<br />
• Dopamin: Leistung, Aufmerksamkeit (Arbeitsgedächtnis)<br />
• Opinoide: “Wohlfühldroge” / Euphorie (endogene Opiate), Belohnung<br />
• Oxytoxin: soziale Bindung, persönlicher Einsatz, Vorbilder, für<br />
bestimmte Menschen besonders einsetzen<br />
Vorausetzung dafür, dass dieser Motivations-Cocktail auch<br />
ausgeschüttet wird:<br />
• Interesse<br />
• soziale Anerkennung<br />
• persönliche Wertschätzung<br />
• gute Vorbilder<br />
• Chance auf Erfolg<br />
• Fairness<br />
• Ansprüche stellen<br />
5
Demotivationskampagnen verhindern<br />
Tipps für <strong>Lernen</strong>de:<br />
- Lernstoff nicht eintrichtern<br />
- Zusammenhänge verstehen<br />
- eigene Problemlösungen suchen<br />
- Selbstversuche<br />
- klare Standards <strong>und</strong> Grenzen setzen<br />
(dem <strong>Gehirn</strong> Orientierung geben)<br />
- Reizüberflutung des <strong>Gehirn</strong>s<br />
verhindern<br />
Tipps für Lehrer <strong>und</strong> Eltern<br />
• sehr genau die Motivationslage der<br />
Kinder beachten, keine äußere<br />
Motivation ist so stark wie der<br />
innere Antrieb<br />
• Belohnungen variieren<br />
• Ziele so setzen, dass sie herausfordern,<br />
aber nicht überfordern<br />
Die verschiedenen Gedächtnissysteme des <strong>Gehirn</strong>s<br />
Bewußtes Gedächtnis (explizit) Flaschenhalstrukturen Unbewußtes Gedächtnis des (implizit) Gedächtnisses<br />
Autobiografisches Fakten- Prozedurales<br />
Gedächtnis gedächtnis Gedächtnis<br />
Priming<br />
Li Limbisches bi h<br />
System<br />
Limbisches System<br />
(Hippocampus)<br />
Großhirnrinde<br />
Limbisches System<br />
(Hippocampus)<br />
Großhirnrinde<br />
Kleinhirn<br />
Basalganglien<br />
Großhirnrinde<br />
Knotenpunkte des Wissens schaffen<br />
• 91119893101990<br />
• 9.11.1989.3.10.1990 (Arbeitsgedächtnis die Arbeit<br />
erleichtern) l i ht )<br />
• hqwpnjhfdhdroiupgfgfsq<br />
• jetzt noch mehr Buchstaben (48):<br />
• hamburgberlinfrankfurtmünchenvenedigflorenzrom<br />
Kategorienbildung, die der Erinnerung hilft:<br />
„Stadtkategorie“ <strong>und</strong> Geografiekenntnisse (Nord-Südgefälle)<br />
Erinnerungsvermögen verbessern durch „Knotenpunkte des<br />
Wissens“!<br />
6
Schnell sein ist das wichtigste!<br />
• Welche Farbe hat der Schnee?<br />
• Welche Farbe hat ein Schimmel (Pferd)?<br />
• Welche Farbe hat die Bettdecke im Hotel?<br />
• Welche Farbe hat das Papier im Kopierer?<br />
• Welche Farbe hat Kalk?<br />
• Was trinkt eine Kuh?<br />
27<br />
Synapse Synapse: Kontaktstelle zwischen Nervenzellen<br />
26<br />
Assoziationen <strong>und</strong> ihre Bedeutung:<br />
Zelluläre Gr<strong>und</strong>lagen: Wie entstehen Gedächtnisspuren?<br />
HIPPOCAMPUS<br />
Übung hinterlässt seine Spuren im <strong>Gehirn</strong><br />
Veränderungenn<br />
in der<br />
grauen Subbstanz<br />
Synapse<br />
mit<br />
Vesikeln<br />
7
Medizin-Studenten im “Lerntest”<br />
Draganski, JNS, 2006<br />
Mandelkern: schnelle Erkennung von gefährlichen Situationen<br />
Angst produziert aber auch einen kognitiven Stil:<br />
• rasches Ausführen einfacher, gelernter Regeln<br />
• lockeres assoziieren wird erschwert<br />
• Angst sperrt die Gedanken in enge Denkmuster ein (wenn man schnell reagieren<br />
muss, ist das gut)<br />
• positive Emotionen <strong>und</strong> entspannende Atmosphären stärken das <strong>Lernen</strong> <strong>und</strong> den<br />
Abruf von Erinnerungen<br />
31<br />
Die verschiedenen Gedächtnissysteme des <strong>Gehirn</strong>s<br />
Limbisches Bewußtes System Gedächtnis fragt bei (explizit) jeder Flaschenhalstrukturen Unbewußtes Gedächtnis des (implizit) Gedächtnisses<br />
Situation:<br />
Warum Autobiografisches<br />
soll ich hinhören, <strong>Lernen</strong> Faktenoder<br />
Üb Üben? ? Gedächtnis gedächtnis<br />
Prozedurales<br />
Gedächtnis<br />
Priming<br />
Li Limbisches bi h<br />
Was ist die Belohnung?<br />
System<br />
Und diese Vorhersage geschieht<br />
aufgr<strong>und</strong> von gemachten Erfahrungen –<br />
<strong>und</strong> die meisten sind hier unbewusst.<br />
das Gedächtnis wirkt damit auch immer<br />
in die Zukunft hinein, es strukturiert<br />
Limbisches System Limbisches System<br />
vermittelt Kleinhirn<br />
die Gefühle, Affekte,<br />
(Hippocampus)<br />
Welt, die wir wahrnehmen (Hippocampus) <strong>und</strong> was<br />
Großhirnrinde Motivation <strong>und</strong><br />
Basalganglien<br />
Großhirnrinde<br />
ist der eigentlich Kontrolleur des<br />
wir lernen wollen. Großhirnrinde<br />
Lernerfolges<br />
Die vier Gedächtnissysteme des <strong>Gehirn</strong>s<br />
Bewußtes Gedächtnis (explizit)<br />
Autobiografisches<br />
Gedächtnis<br />
Limbisches System<br />
(Hippocampus)<br />
Großhirnrinde<br />
Fakten-<br />
gedächtnis<br />
Limbisches System<br />
(Hippocampus)<br />
Großhirnrinde<br />
Unbewußtes Gedächtnis (implizit)<br />
Prozedurales<br />
Gedächtnis<br />
Priming<br />
Kleinhirn<br />
Basalganglien<br />
Großhirnrinde<br />
8
33<br />
Wahrnehmung als Erinnerungsleistung<br />
was es zu vermeiden gilt:<br />
Stress<br />
Angst<br />
Überlastung<br />
Alkokol, Drogen<br />
Schlafmangel<br />
Ges<strong>und</strong>e Ernährung ,<br />
welche dem Gedächtnis nützt:<br />
• Mehrfachzucker, geben dem <strong>Gehirn</strong> kontinuierlich Energie<br />
• Brot, Nudeln, Reis, Hülsenfrüchte, Kartoffeln<br />
• ungesättigte Fettsäuren (das <strong>Gehirn</strong> ist unser fetthaligstes Organ)<br />
• Omega-6 <strong>und</strong> Omega-3 Fettsäuren<br />
• sind in Rapsöl, Nussöl, Nüsse<br />
• 2x die Woche: Lachs, Thunfisch, Hering, Makrele, Forelle<br />
• Vitamin B1 (ermöglichti l die Verwertung von Traubenzucker)<br />
• Linsen,, Schinken, Leber<br />
• Folsäure (vor allem Mangel im Alter)<br />
• Kresse, Spinat, Brokkoli, Eier<br />
• Vitamin E (verlangsamt Alterungsprozesse im <strong>Gehirn</strong>), Maisöl, Mais, Sonnenblume<br />
9
7 goldene Regeln der geistigen Vorsorge<br />
1. Trinken Sie Kaffee (aber nicht mehr als 3 Tassen am Tag)<br />
2. Bewegen g Sie sich: 20 min am Tag g sind das Minimum<br />
3. Betreiben Sie <strong>Gehirn</strong>jogging: hier hilft nur intensives Üben<br />
4. Fangen Sie Radikale (Antioxidantien): Tomaten, Brokkoli, Zucchini<br />
5. Essen Sie Fisch: Omega-3-Fettsäuren (Lachs, Sardellen, Sardine)<br />
6. mediterane Küche: Olivenöl, Pasta, frisches Gemüse (wenig Kalorien)<br />
7. Trinken Sie Wein (aber wenig: 15mg Alkohol, 0,2l Wein/Tag)<br />
37<br />
Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag<br />
putzen Sie mit<br />
der falschen<br />
Hand die<br />
Zähne, auf<br />
einem Bein<br />
stehend<br />
duschen Sie<br />
morgens mit<br />
geschlossenen<br />
Augen<br />
benutzen Sie<br />
die<br />
Computermaus<br />
mit der<br />
„falschen<br />
Hand“<br />
wenn Sie im<br />
Sitzen<br />
arbeiten,<br />
stehen Sie ein<br />
bis dreimal<br />
pro St<strong>und</strong>e<br />
kurz auf<br />
Fitnessplan für das <strong>Gehirn</strong><br />
legen Sie<br />
etwas an<br />
einen<br />
anderen,<br />
ungewohnten<br />
Platz<br />
beschließen<br />
Sie den Tag<br />
mit einer<br />
Partie Schach<br />
oder lernen<br />
sie ein neues<br />
Spiel<br />
denken Sie sich<br />
eine verrückte<br />
Geschichte zu<br />
jedem<br />
Menschen, dem<br />
Sie auf der<br />
Arbeit<br />
begegnen, aus<br />
Mittagessen im<br />
freien<br />
lösen Sie ein<br />
Sudoku<br />
versuchen<br />
Sie aufzuzählen,<br />
wie<br />
viele Ampeln<br />
Sie auf dem<br />
Weg zur<br />
Arbeit haben<br />
überlegen<br />
Sie, wie die<br />
Namen von<br />
Kollegen<br />
rückwärts<br />
gesprochen<br />
werden<br />
lesen Sie die<br />
Überschriften<br />
der Zeitung<br />
falsch herum<br />
lernen Sie<br />
ihren<br />
Einkaufszettel<br />
zu Hause mit<br />
Hilfe von<br />
Eselsbrücken<br />
auswendig<br />
lösen sie ein<br />
Kreuzworträtsel<br />
lesen Sie<br />
abends ein<br />
Buch statt<br />
fernzusehen<br />
gehen Sie an<br />
einen neuen<br />
Ort spazieren<br />
Intelligenz ist weniger statisch als man denkt<br />
• noch in der 1930er Jahren bewältigen z. B. Bewohner im<br />
US-B<strong>und</strong>esstaat Kentucky ihr Leben mit einem IQ von 60-70!<br />
• durch bessere Ernährung <strong>und</strong> höhere Anforderungen (Verstädterung, neue<br />
Techniken bessere Schulsysteme )<br />
• das <strong>Gehirn</strong> war in den letzten Jahrzehnten vermehrt gezwungen war, neue<br />
Fertigkeiten zu lernen <strong>und</strong> dabei steigert es seine Leistungsfähigkeit<br />
• IQ stagniert seit 1995<br />
• GGründe: ü d weniger i B Bewegung, schlechtere hl ht EErnähung, äh CComputer/Fernsehen t /F h <strong>und</strong> d<br />
es wird weniger gelesen/vorgelesen!<br />
• <strong>Gehirn</strong>jogging als „Gegenmaßnahme“<br />
38<br />
Ende<br />
39<br />
10
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