Die molekularen Vorgänge des Lernens
Lernen durch Ausschluss
- Kinder lernen neue Begriffe bzw. die Bedeutung eines Wortes durch Ausschluss.
- 20 Gegenstände sind bekannt, so muss #21 dem neuen Begriff entsprechen.
Lernen durch Nachahmen
- fast auschließlich bei höheren Primaten und Menschen (vgl. nachäffen)
Lernen durch Einsicht – kognitives Lernen
- planen „in Gedanken" einer neuen Situation
- ohne Ausprobieren lernen
- Voraussetzung „inneres Modell" der Wirklichkeit
- Nachweis: kein anderes Tier hat es vorher gezeigt
Beispiel
- Schimpanse kann durch Bau eines Werkzeugs an Nahrung kommen
- Bienen kombinieren Blumenmuster mit Nahrungsqualität und übernehmen diese Erfahrung in ihr Suchverhalten
- Sie können "im Kopf" eine bestimmte Wegstrecke zurücklegen und simulieren z.B. den Ablauf eines Wettkampfs oder eines bestimmten Ereignisses
Kennzeichen des kognitiven Lernens ist die Fähigkeit Informationen zu generalisieren und zu abstrahieren. Wie auch im Abitur gefordert sind Transferleistungen das was kognitives Lernen auszeichnet.
Die Speicherung bzw. Verarbeitung und Aufnahme von Informationen erfolgt im Gehirn. Dadurch kann sich das Lebewesen auf die jeweilige Situation einstellen.
Merke
kognitives Lernen = abstrahieren und generalisieren
Die Leistung des Gedächtnisses wird in verschiedene Prozesse unterteilt.
- sensorisches Gedächtnis
- Kurzzeitgedächtnis (Arbeitsgedächtnis)
- Langzeitgedächtnis
So werden Informationen im sensorischen Gedächtnis nur wenige Bruchteile einer Sekunden aufbewahrt. Sind diese Eindrücke wichtig genug, gelangen sie in das Kurzzeitgedächtnis (Sekunden bis wenige Minuten), wird die Information als wirklich wichtig interpretiert, so wird sie im Langzeitgedächtnis für ein Leben gespeichert.
Was wirklich wichtig ist, ist von Person zu Person und von Situation zu Situation sehr unterschiedlich. Die Organisation der Informationsspeicherung ist sehr komplex. Hier sind es Untersuchungen an Amnesiepatienten die einen kleinen Einblick in die Struktur der Gehirnteile geben.
Beispiel
Untersuchungen mit Demenzpatienten geben wichtige Aufschlüsse was uns Menschen "wirklich wichtig" ist. Hier stellt man fest, dass nicht berufsspezifisches Fachwissen oder das Abiturwissen ausschlaggebend ist, sondern es sind viele Eindrücke aus der Kindheit oder von den eigenen Kindern die den Weg in das nicht auszulöschende Langzeitgedächtnis finden!
Grundsätzlich kann das Langzeitgedächtnis in zwei Kategorien unterteilt werden.
1. das implizite Gedächtnis
hier werden Informationen abgelegt, die über einfache klassische Konditionierung erlernt wurden bzw. über nicht-assoziatives Lernen. Wahrnehmungsvermögen und motorische Geschicklichkeit fallen ebenso in diesen Bereich.
Beispiel
Fahrradfahren oder filigrane Bastelarbeiten (Origami, Sticken,...) benötigt bzw. fördert die Entwicklung des impliziten Anteils des Gedächtnisses.
2. das deklarative Gedächtnis
Diese Arbeitsweise des Gedächtnisses ist wesentlich komplexer! Neben dem eigentlichen Ereignis werden alle zu dieser Zeit empfundenen oder aufgenommenen Eindrücke abgespeichert. So werden Informationen wie Geruch, Stimmung, Töne usw. ebenso mit im Langzeitgedächtnis dokumentiert wie das eigentliche Ereignis.
Merke
Abspeichern von Information
=> sensorisches Gedächtnis - Kurszeitgedächtnis - Langzeitgedächtnis
Die molekularen Grundlagen des Lernens
Merke
synaptische Theorie = „use it or loose it"
Die molekularen Grundlagen des Lernens konnten vom späteren Nobelpreisträger Eric Kandl an der Meeresnacktschnecke Aplysia gezeigt werden. So kommt es zu einer Anpassung (Habituation) eines monosynaptischen Reflexes, wenn die Meeresschnecke oft an der gleichen Stelle gereizt wird.
Reflex:
Wasserstrahl trifft auf Atemöffnung -> Kiemenmuskulatur wird zusammen gezogen.
Durch eine klassische Konditionierung wird der Reiz Wasserstrahl mit einem gleichzeitigen Elektroschock am Schwanz kombiniert. Nach einigen Durchführungen der Reizkombination ist der Elektroschock ausreichend um die Kiemenmuskulatur zu aktivieren.
Kandl und seine Mitarbeiten konnten feststellen, dass das sensible Neuron (Atemöffnung) nicht nur mit dem Motoneuron, sondern auch über ein Interneuron mit dem Schwanz verbunden ist.
Das Interneuron schüttet bei Reizung den Neurotransmitter Serotonin aus, welcher in den Signalweg des sensiblen Neurons aktivierend eingreift.
Der Serotonin-Rezeptor ist ein G-Protein, das Adenylatcyclase freisetzt. Diese wandelt ATP in cAMP um, welches eine Proteinkinase aktiviert. Die Proteinkinase vermindert den Kaliumfluss aus der Zelle heraus, damit wird diese leichter erregbar! Nur sehr kleine Mengen des Neurotransmitters Serotonin sind über die Verstärkung mit dem second messenger cAMP nötig, eine Transmitterausschüttung des sensiblen Neurons zu ermöglichen.
Untersuchungen bei Drosophila zeigen ebenso einen cAMP-Signalweg. Hier konnten einzelne Gene direkt der Funktion in der Informationsweitergabe zugeordnet werden.
Reifung von Nervenzellen
"Schlafen hilft beim Lernen"
Diese alte Weisheit stimmt tatsächlich, denn Nervenzellen werden aus Stammzellen im Gehirn gebildet die heranreifen müssen. Wird der REM-Schlaf (rapid-eye-movement) gestört, so vermindert sich die Neurogenese bei Mäusen drastisch.
Methode
Nicht vergessen: Pausenzeiten und Schlafzeiten in die abschließende Abiturlernphase einplanen! Das Wissen muss "in Ihren Nervenzellen reifen können", sonst haben Sie sich die Lernarbeit umsonst gemacht!
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Wie erfolgt Lernen?
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