Vortrag - Landeselternrat Sachsen
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Dresden, 19. April, 2008<br />
Was passiert im Gehirn?<br />
AD(H)S, Legasthenie, Dyskalkulie und Hochbegabung<br />
Jörg Bock<br />
Institut für Biologie, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Lese-Rechtschreib-Schwäche (LRS):<br />
Bezeichnung für alle Störungen, die dazu führen, dass<br />
Lesen und/oder Schreiben nicht oder nur schlecht<br />
erlernt werden kann.<br />
Dyslexie (Legasthenie):<br />
Entwicklungsstörung der Lese-Rechtschreib-<br />
Fertigkeiten bei normal entwickelter Intelligenz.<br />
Schwächen beim Erlernen von Lesen, Schreiben oder<br />
Rechtschreibung, die nicht durch körperliche<br />
Gebrechen (z.B. an Ohr oder Auge), allgemeine<br />
geistige Minderbegabung oder unzureichenden<br />
Unterricht verursacht sind.<br />
Dyskalkulie (Rechenschwäche):<br />
Entwicklungsverzögerung des mathematischen<br />
Denkens bei Kindern, Jugendlichen und auch<br />
Erwachsenen.<br />
Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung<br />
(ADHS)<br />
Hirnbiologische Ursachen ?
Sekundärer motorischer Cortex<br />
Prämotorischer Cortex<br />
(Koordination komplexer<br />
Bewegungen)<br />
Präfrontaler Assoziationscortex<br />
(bewusstes Planen;<br />
Entscheidungsfindung,<br />
Persönlichkeitseigenschaften)<br />
Frontallappen<br />
Broca-Areal<br />
(Sprachbildung, motorisch)<br />
Primärer auditorischer<br />
Cortex<br />
Limbischer Assoziations Cortex<br />
(Motivation, Emotion, Gedächtnis)<br />
Gehirn<br />
Funktionelle Gliederung<br />
Primärer motorischer Cortex<br />
(bewusste Bewegung)<br />
Temporallappen<br />
Sulcus centralis<br />
Somatosensorischer Cortex<br />
Posteriorer Parietalcortex<br />
(Integration somatosensorischer<br />
und visueller Informationen)<br />
Parietallappen<br />
Wernicke-Areal<br />
(Sprachverständnis)<br />
Parietal-temporaloccipitaler<br />
Assoziationscortex<br />
(Integration aller sensorischer<br />
Eingänge für Sprache)<br />
Okzipitallappen<br />
Primärer visueller<br />
Cortex
Dyslexie<br />
Entwicklung der Lesefähigkeiten<br />
Defizit oder Entwicklungsverzögerung ?<br />
Shaywitz & Shaywitz, 2005
Dyslexie<br />
Sprachentwicklung und Legasthenie
Dyslexie<br />
Magnozelluläre Theorie<br />
Beeinträchtigung d.<br />
magnozellulären Systems<br />
(vor allem visuell)<br />
Sensorische Defizite<br />
Kognitive Defizite<br />
Defizite auf ‚Verhaltensebene‘:<br />
- motorische, visuelle<br />
u. auditorische Fähigkeiten<br />
- Bedeutung/Inhalt von Lauten<br />
- Lesefähigkeiten<br />
Ramus, 2003
So sieht ein von ADHS und Legasthenie betroffenes Kind den Text:
Dyslexie<br />
Störungen der auditiven Differenzierung<br />
Fischer & Hartnegg, 2004
Dyslexie<br />
Phonologische Theorie (Gestörte Lautverarbeitung)<br />
Umkodierung von Sprachlauten<br />
in Schriftsymbole<br />
(Phonem-Graphem-Konversion)<br />
Verarbeitung<br />
von Sprachlauten<br />
Hirnbiologische Störung<br />
Kognitive<br />
(Wahrnehmungs-) Defizite<br />
Defizite auf ‚Verhaltensebene‘:<br />
- Bedeutung/Inhalt von Lauten<br />
- Lesefähigkeiten<br />
Ramus, 2003
Biologie<br />
Kognition<br />
Verhalten<br />
Dyslexie<br />
Moderne Theorie<br />
Ramus, 2004
phonologische<br />
Verarbeitung<br />
Dyslexie<br />
Verminderte Funktionalität v. sprach- und leserelevanten Gehringebieten<br />
Wortbedeutung<br />
Erkennung v.<br />
Buchstaben<br />
Démonet et al., 2004
Dyslexie<br />
Veränderte Gehirnaktivität bei Dyslexikern<br />
Gehirnaktivierung während visueller Präsentation von sich reimenden Pseudowörtern<br />
Shaywitz & Shaywitz, 2005
Dyslexie<br />
Veränderte Gehirnaktivität bei Dyslexikern<br />
Gehirnaktivität nach systematischer Förderung (Experimental Intervention, EI)<br />
blau, lila<br />
=<br />
1 Jahr EI<br />
gelb, rot<br />
=<br />
3 Jahre EI<br />
Shaywitz & Shaywitz, 2005
Dyslexie<br />
‚Poor Reader‘ verwenden andere Hirnsysteme<br />
Funktionelle Verbindungen d. linken temporal/okzipitalen Region<br />
während einer Leseaufgabe (Real Words)<br />
Verbindungen zum Lese-<br />
/Sprachsystem d. linken<br />
Gehirnhälfte (Broca-Areal)<br />
Verbindungen zu präfrontalen<br />
Gedächtnis-(Assoziationsarealen)<br />
d. rechten Gehirnhälfte<br />
Shaywitz & Shaywitz, 2005
Grauer Bereich = Arbeitsgedächtnis<br />
Dyskalkulie<br />
Entwicklung mathematischer Fähigkeiten<br />
Aster & Shalev, 2007
Dyskalkulie<br />
Reduziertes Volumen grauer Substanz in frontalen und parietalen Gehirnarealen<br />
Rotzer et al., 2008
Dyskalkulie<br />
Reduziertes Volumen weißer Substanz in frontalen und<br />
parahippocampalen Gehirnarealen<br />
Rotzer et al., 2008
Dyskalkulie<br />
Reduzierte Gehirnaktivität bei bestimmten Rechenaufgaben (approximate calculation)
AD(H)S<br />
Vererbung
AD(H)S<br />
Umweltfaktoren<br />
Risikofaktoren für das Auftreten von AD(H)S<br />
Gen x Umwelt Interaktionen !
AD(H)S<br />
Developmental delay (Entwicklungsverzögerung) hypothesis !<br />
Gilt vor allem für den Präfrontalcortex
AD(H)S<br />
Verminderte Kortexdicke bei ADHS-Patienten (Kinder/Judendliche)<br />
Shaw et al., 2006
AD(H)S<br />
Verminderte Kortexdicke bei ADHS-Patienten (Erwachsene)<br />
Makris et al., 2007
Gelb<br />
=<br />
erhöhter<br />
Blutfluss<br />
Blau<br />
=<br />
Verminderter<br />
Blutfluss<br />
AD(H)S<br />
Veränderte Gehirnaktivität bei ADHS-Patienten<br />
Lee et al., 2005<br />
ohne Methylphenidatbehandlung<br />
mit Methylphenidatbehandlung
Lese-Rechtschreib-Schwäche (LRS):<br />
Bezeichnung für alle Störungen, die dazu führen, dass<br />
Lesen und/oder Schreiben nicht oder nur schlecht<br />
erlernt werden kann.<br />
Dyslexie (Legasthenie):<br />
Entwicklungsstörung der Lese-Rechtschreib-<br />
Fertigkeiten bei normal entwickelter Intelligenz.<br />
Schwächen beim Erlernen von Lesen, Schreiben oder<br />
Rechtschreibung, die nicht durch körperliche<br />
Gebrechen (z.B. an Ohr oder Auge), allgemeine<br />
geistige Minderbegabung oder unzureichenden<br />
Unterricht verursacht sind.<br />
Dyskalkulie (Rechenschwäche):<br />
Entwicklungsverzögerung des mathematischen<br />
Denkens bei Kindern, Jugendlichen und auch<br />
Erwachsenen.<br />
Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung<br />
(ADHS)<br />
Hirnbiologische Ursachen ?
Gehirnentwicklung
Lern- und Erfahrungsprozesse modulieren die<br />
genetischen und molekularen Entwicklungsprogramme<br />
Nach der Geburt<br />
Geburt<br />
Vor der Geburt<br />
Moleküle<br />
G e n e<br />
„basic networks“<br />
Umwelt<br />
Erfahrungen<br />
Emotionen<br />
Lernen<br />
„fine-tuning“<br />
Vorteil: Optimal an die Umweltbedingungen angepaßte Schaltkreise des<br />
Gehirns (sensorisch, motorisch und emotional)<br />
Stress Stress<br />
Nachteil: Vulnerabilität, d.h. Anpassung an negative oder fehlende<br />
Umweltstimulation („funktionelle Narben“), die die intellektuellen und<br />
emotionalen Fähigkeiten langfristig einschränken
Postnatales Hirnwachstum
Postsynapse<br />
= Empfänger<br />
Präsynapse<br />
= Sender
Innerhalb der ersten drei<br />
Lebensjahre werden<br />
Synapsen mit<br />
erstaunlicher<br />
Geschwindigkeit gebildet.<br />
Während der ersten 10<br />
Lebensjahre besitzt das<br />
Kind doppelt so viele<br />
Synapsen wie ein<br />
Erwachsener<br />
Postnatale Veränderungen<br />
synaptischer Verschaltungen<br />
Geburt 6 Jahre 14 Jahre<br />
From Rethinking the Brain; New Insights into Early Development
Postnatale Veränderungen synaptischer Verschaltungen<br />
Prinzip “Use it or lose it“ ?<br />
aus Carlson, Physiologische Psychologie
Emotionale Lern- und Erfahrungsprozesse wirken als<br />
„Bildhauer“ im Gehirn<br />
Festlegung von Verschaltungsmustern und Denkkonzepten?
Neugier,<br />
Begeisterung,<br />
Interesse<br />
(emotional)<br />
die Worte<br />
des<br />
Lehrers<br />
(neutral)<br />
Neuron im<br />
Hörcortex<br />
Neuron im ventralen<br />
Tegmentum<br />
(Dopamin)<br />
starke<br />
Synapse<br />
schwache<br />
Synapse<br />
Assoziatives<br />
Lernen<br />
Neuron im<br />
Präfrontalcortex
Kritische Zeitfenster während der Hirnentwicklung<br />
menschliches Gehirn<br />
Prinzip “Use it or lose it“<br />
aus Carlson, Physiologische Psychologie
Kritische Zeitfenster während der Hirnentwicklung<br />
Limbisches System, Emotionale Entwicklung<br />
aus Kalat, Biological Psychology<br />
Unreife limbische Areale (während früher Entwicklungsphasen) sind<br />
“experience-expectant“ critical period
Kritische Zeitfenster während der Hirnentwicklung<br />
adapted from Doherty, 1997<br />
kritisches Zeitfenster<br />
Beendigung des kritischen Zeitfensters
Sekundärer motorischer Cortex<br />
Prämotorischer Cortex<br />
(Koordination komplexer<br />
Bewegungen)<br />
Präfrontaler Assoziationscortex<br />
(bewusstes Planen;<br />
Entscheidungsfindung,<br />
Persönlichkeitseigenschaften)<br />
Frontallappen<br />
Broca-Areal<br />
(Sprachbildung, motorisch)<br />
Primärer auditorischer<br />
Cortex<br />
Limbischer Assoziations Cortex<br />
(Motivation, Emotion, Gedächtnis)<br />
Gehirn<br />
Funktionelle Gliederung<br />
Primärer motorischer Cortex<br />
(bewusste Bewegung)<br />
Temporallappen<br />
Sulcus centralis<br />
Somatosensorischer Cortex<br />
Posteriorer Parietalcortex<br />
(Integration somatosensorischer<br />
und visueller Informationen)<br />
Parietallappen<br />
Wernicke-Areal<br />
(Sprachverständnis)<br />
Parietal-temporaloccipitaler<br />
Assoziationscortex<br />
(Integration aller sensorischer<br />
Eingänge für Sprache)<br />
Okzipitallappen<br />
Primärer visueller<br />
Cortex
Welchen Einfluß haben Störungen der sozioemotionalen<br />
Umwelt auf die Entwicklung des Gehirns?
Kaspar Hauser<br />
ca. 1811 - 1833
Kritischer Einfluß des Kind-Mutter Kontaktes auf die<br />
Verhaltensentwicklung:<br />
Tierexperimentelle Untersuchungen von Harlow &<br />
Harlow, Lorenz .... und anderen...
Positive emotionale<br />
Erfahrungen<br />
(soziale Kontakte)<br />
Frühkindliche Lernprozesse<br />
Entwicklung Entwicklung sozialer sozialer und und<br />
intellektueller intellektueller Fähigkeiten Fähigkeiten<br />
Negative emotionale<br />
Erfahrungen/Stress<br />
(soziale Deprivation,<br />
Mißhandlung etc.)<br />
Lernstörungen Lernstörungen und und<br />
psychosoziale psychosoziale Erkrankungen<br />
Erkrankungen
Stress<br />
Was ist Stress?<br />
• Stress ist wenn unser<br />
Wohlbefinden bedroht<br />
ist (oder scheint)<br />
UND<br />
• Wir versuchen uns vor<br />
dieser Bedrohung zu<br />
schützen bzw. zu<br />
verteidigen
Soziale Kontrolle der Stressantwort<br />
während der frühen Entwicklung<br />
Increase in Cortisol<br />
0.7<br />
0.6<br />
0.5<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
0<br />
2 4 6 12 15 18<br />
Age in Months<br />
Crying<br />
Social Buffering?
Soziale Kontrolle der Stressantwort<br />
während der frühen Entwicklung<br />
Bsp. Betreuungseinrichtung<br />
Sensitive and Responsive<br />
To<br />
Cold and Distant
∆ Cortisol<br />
Soziale Kontrolle der Stressantwort während der<br />
frühen Entwicklung<br />
Bsp. Betreuungseinrichtung<br />
0.25<br />
0.2<br />
0.15<br />
0.1<br />
0.05<br />
0<br />
-0.05<br />
-0.1<br />
High Low<br />
Sensitive/Responsive Care
Frühe Lern-/Erfahrungsprozesse<br />
• Frühe Erfahrungen modulieren bzw. prägen das limbische System<br />
(“Emotionssystem”) des Gehirns.<br />
• In der frühen Kindheit wird im Wechselspiel zwischen Kind und Bezugsperson<br />
die “Grammatik” und die “Sprache” der Gefühle erworben und somit die<br />
emotionalen Kapazitäten im späteren Leben festgelegt.<br />
• Defizite der emotionalen Umwelt führen zur fehlerhaften Entwicklung<br />
emotionaler Schaltkreise im Gehirn.<br />
• Der Einfluss dieser Erfahrungen ist geschlechtssepzifisch<br />
• Der Einfluss dieser Erfahrungen ist abhängig von spezifischen<br />
Entwicklungszeitfenstern (und spezifisch für jedes Gehirnareal).<br />
• Durch Störungen oder inadäquate Förderung während dieser<br />
Entwicklungsphasen entstandene Defizite sind nach Ablauf der sensiblen Phasen<br />
nur noch bedingt korrigierbar, dies gilt sowohl für die Hirnentwicklung als auch<br />
für das Verhalten.
Optimale<br />
Förderung ?
Schlussfolgerungen<br />
Frühkindliche Lernprozesse<br />
More than just learning your ABC !<br />
Die geistige und emotionale (!!) Förderung des Kindes durch Eltern und<br />
Erzieher/Lehrer stellt die Weichen für das (vor-) schulische Lernen.
Kritische Zeitfenster während der Hirnentwicklung<br />
adapted from Doherty, 1997<br />
kritisches Zeitfenster<br />
Beendigung des kritischen Zeitfensters
%<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
60<br />
70<br />
80<br />
Hochbegabung<br />
Intelligenz(test)<br />
90<br />
100<br />
IQ<br />
110 120 130 140<br />
Hochbegabung
Hochbegabung<br />
Hirnsysteme<br />
Lee et al., 2006
Hochbegabung<br />
Modelle<br />
Triadisches Interpendenzmodell nach Mönks<br />
Gen x Umwelt Interaktionen !
Hochbegabung<br />
Modelle<br />
Gen x Umwelt Interaktionen !
Positive Erfahrungen (z.B.<br />
Erfolge!) und Lernen<br />
verändern die Hirnfunktionen<br />
Lernleistungen, soziale<br />
Kompetenz, emotionale<br />
Stabilisierung,<br />
Limbisches System: kognitive<br />
und emotionale Interaktion mit<br />
der Umwelt<br />
Sozio-emotionales und<br />
intellektuelles Umfeld<br />
(Familie, Schule)<br />
Optimale<br />
Entwicklung der<br />
Hirnfunktionen<br />
?
Ein Teufelskreis....<br />
Verhaltensstörungen:<br />
(Hyperaktivität, Aufmerksamkeitsstörungen,<br />
Angststörungen, Aggressivität)<br />
Lernstörungen<br />
reversibel?<br />
„dejustierte“ limbische<br />
Funktionen: pathologische<br />
Wahrnehmung der Umwelt<br />
gestörtes sozioemotionales<br />
Umfeld<br />
(Familie, Schule)<br />
unter- oder<br />
fehlentwickelte<br />
Hirnfunktionen<br />
?
Change language