Neurowissenschaften - können momentan keine genussfertigen Rezepte für einen besseren Schulunterricht anbieten können aber über die Prinzipien des Lernens und über Lernprozesse Aussagen machen

Das Gehirn besitzt kein “Zentrum fürs Lernen“ … ….. vielmehr wird das Gehirn plastisch (= verformbar) an die Umwelt angepasst. Das ermöglicht Lernen !

am Lernen – schon im Embryo. Zwei wichtige Erkenntnisse aus den Neurowissenschaften: 1. das Gehirn ist dauernd und immer am Lernen – schon im Embryo. 2. Lernen bedeutet eine neue oder eine veränderte Verbindung zwischen Nervenzellen

Was bedeutet das genau? Lernen ist - neurobiologische betrachtet - eine neue Verbindungen zwischen Nervenzellen aufzubauen - oder - zu verstärken eine bestehende Verbindungen zu schwächen zu löschen Was bedeutet das genau?

Ein Teil unseres Körpers besteht aus Zellen

Nervenzellen unterscheiden sich von allen anderen Körperzellen durch eine wichtige Eigenschaft: Sie repräsentieren etwas, d.h. sie stehen für etwas

=> sehr, sehr viele Verbindungen => sehr komplexes Nervenzellen- Unser Gehirn hat etwa 100‘000‘000‘000 Nerven-zellen. Jede Nervenzelle hat eine Verbindung mit bis zu 10‘000 anderen Nervenzellen => sehr, sehr viele Verbindungen => sehr komplexes Nervenzellen- Netzwerk

Die Nervenzellen des Gehirns können bio-elektrische Aktivität aufbauen und weiterleiten. Diese Weiterleitung dieser bio- elektrischen Aktivität ist die Basis von Informationsverarbeitung und Lernen

ZWEI FRAGESTELLUNGEN 1. Wie wird Information von den Sinnes- organen ins Gehirn weitergeleitet? 2. Wie lernt das Gehirn aufgrund dieser Information

- Eingangsbereich (Dendriten) - Zellkörper (Soma) Nervenzellen unterscheiden sich in ihrer Form, besitzen jedoch die gleiche Grund-struktur: Purkinje: Kleinhirn, hemmend; Pyramidel: 80% des Cortex, erregend - Eingangsbereich (Dendriten) - Zellkörper (Soma) - Ausgangsbereich (Axon).

Nervenzellen gehen mit anderen Nervenzellen Verbindungen ein (Nervenzellen-Netzwerke). Diese Verbindungen nennt man Synapsen

Arten von Synapsen

Versuchen Sie die Druckfarbe der Wörter in untenstehender Liste zu benennen.

Nervenzellen können Aussenreize in einen elektrischen Impuls umwandeln

Das Gehirn empfängt Information - in Form von elektrischen Impulsen - von den Sinnesorganen (z.B Ohr, Auge etc).

Licht- oder Schallimpulse (vom Auge bzw. Ohr), z.B., laufen als bio-elektrischer Impuls einer Nervenzelle entlang, dann müssen sie über eine Synapse. Der bio-elektrischer Impuls wird in der Synapse auf chemischen Weg zur nächsten Nervenzelle übertragen

Die Weiterleitung von Information innerhalb einer Nervenzelle ist bio-elektrisch. Die Weiterleitung von Information zwischen den Nervenzelle ist chemisch und findet an den Synapsen statt.

Der Informations-Impuls läuft mit hoher Geschwindigkeit das Axon hinunter

Wenn der Informations-Impuls die Synapse erreicht, löst es die Ausschüttung eines chemischen Botenstoffs (Neurotrans-mitter) aus.

Die signalempfangende Nervenzelle besitzt Empfangsstationen (Rezeptoren) die in der Lage sind, wieder einen elektrischen Impuls zu generieren sobald der Botenstoff sich dort einlagert. signalempfangende Nervenzelle

Aber: Die Erregung einer einzelnen Synapse würde niemals zum Weiterleiten von Informations-Impulsen führen.

Nur wenn bei der signalempfangende Nervenzelle die Summe aller ankommenden (erregenden und hemmenden) Impulsen eine bestimmte Reizschwelle erreicht wird ein Aktionspotential ausgelöst und nur dann wird die bio-elektrische gespeicherte Information wiederum über die Nervenzelle bis zur nächsten Synapse geleitet.

Information wird so mit bis zu 120 m/s oder nahezu 450 km/h Information wird so mit bis zu 120 m/s oder nahezu 450 km/h! von Nervenzelle zu Nervenzelle weitergeleitet.

Wir wissen jetzt wie Information im Gehirn weitergeleitet wird. Was haben Nervenzellen und Synapsen mit Lernen zu tun?

ZWEI FRAGESTELLUNGEN 1. Wie wird Information von den Sinnes- organen ins Gehirn weitergeleitet? 2. Wie lernt das Gehirn aufgrund dieser Information?

Das heisst: Lernen findet an den Synapsen statt

Zwei weitere Erkenntnisse aus den Neurowissenschaften: 1. Synapsen unterscheiden sich in ihrer Stärke 2. Die Stärke der Synapsen werden durch Lernen und Erfahrung beeinflusst, d.h. die Stärke der Synapse ist gebrauchs-abhängig

Je häufiger Nervenzellen gleichzeitig aktiv sind - desto stärker wird ihre synaptische Verbindung - und - desto höher wird die Wahrscheinlichkeit, dass sie später beim gleichen Sinnesreiz eher aktiv werden als andere Nervenzellen

Dieses Modell nennt man Gedächtnisspuren-modell Dieses Modell nennt man Gedächtnisspuren-modell. Informationen werden auf elektro-chemischem Wege in speziell dafür vorgesehenen Nervenbahnen weitergeleitet und hinterlassen dabei sogenannte Gedächtnisspuren. 4 + 3

Das Erinnern einer Information kann damit als das Wiederfinden und erneute Durchlaufen der mit einer Information assoziierten Gedächtnisspur verstanden werden. 4 + 3

Nervenzellen werden nicht einzeln aktiv, sondern in Verbänden, d. h Nervenzellen werden nicht einzeln aktiv, sondern in Verbänden, d.h. eine grosse Anzahl Nervenzellen werden gleichzeitig aktiv. Bestimmte Aktivitätsmuster bzw. Gedächtnis-spuren entsprechen einem bestimmten mentalem Zustand.

Die Stärke einer Gedächtnisspur wächst mit Häufigkeit ihres Gebrauchs (Aktivierung) Wird ein Gedächtnisspur gut mit dem zuvor bereits bestehenden Wissen vernetzt (vernetztes Lernen), kann die Gedächtnisspur relativ lange erhalten bleiben und kann schnell wieder durch interne Auslöser oder externe Reize wider aktiviert werden.

Oft sind in Gedächtnisspuren nicht die konkreten Informationen des Einzelfalls gespeichert, sondern allgemein gültige Grundsätze ("Regel-Lernen") "Regel-Lernen" ermöglicht einen auto-matischen Umgang mit neuen (fremden) Situationen und Problemen, auch ohne dass wir die Regeln explizit kennen.

Beispiel von "Regellernen": deutsche Grammatik Verben, die auf "-ieren" enden, bilden das Partizip Perfekt ohne "ge"… -> laufen - gelaufen -> spazieren - spaziert (nicht: gespaziert) -> marlieren - sie hat … -> beffeln - ich habe …

Einfache Formen des Lernens - Habituation - Sensitivierung -->Tiermodell

Die einfachste Form des Lernens ist die Habituation oder Gewöhnung. Dabei wird ein Reiz, der normalerweise eine Reaktion hervorruft, durch häufige Wiederholung als irrelevant eingestuft und die Reaktion darauf vermindert.

Die Habituation findet an der Synapse statt: bei häufiger Stimulation schüttet die Synapse weniger Neurotransmitter aus. Die bio-elektrische Aktivität wird abgeschwächt. Beispiel: Seehase (Meeresschnecke)

Beispiel beim Menschen: Verhaltenstherapie bei Phobien

Beispiel beim Menschen: Tinnitustherapie

Eine weitere Form des Lernens ist die Sensitivierung. Die Sensitivierung ist kontextabhängig. Dabei gibt es eine verstärkte Reaktion auf ein plötzlich auftretenden oder neuen Reiz.

Die Sensitivierung findet auch an der Synapse statt: eine zusätzliche (axoaxonische) Synapse mit dem Neurotransmitter Seratonin verstärkt die Ausschüttung von Neurotransmitter. Die bio-elektrische Aktivität wird verstärkt. Beispiel: Seehase (Meeresschnecke)

Beispiel beim Menschen: Schnelle Reaktion auf Startschuss

Beispiel beim Menschen: Gefahr Flucht- und Vermeidereaktionen ist empfindlicher, d.h. man reagiert schneller und stärker

----> Gruppenarbeit Altes Chinesisches Sprichwort (wird von der Hirnforschung bestätigt) Sagst Du es mir so vergesse ich es Zeigst Du es mir so erinnere ich mich vielleicht Lässt Du mich teilnehmen so merke ich es mir ----> Gruppenarbeit