Offene Fenster

Wer es im Leben zu etwas bringen will, muss früh trainieren. Die kognitiven Funktionen des menschlichen Gehirns entwickeln sich in zwei entscheidenden Phasen. Werden diese Zeitfenster verpasst, lässt sich das Versäumte nicht mehr nachholen. Die Wissenschaft weiß das schon lange, Politik und Pädagogik offenbar nicht.
Wolf Singer, Direktor am Max-Planck-Institut für Hirnforschung, erklärt, wie Lernen und Gehirn zusammenhängen.




McK: Professor Singer, wir würden gern lernen, was Lernen ist. Beginnen wir vielleicht mit einer alltäglichen Szene. Ein Spielplatz, zwei Kinder spielen im Sandkasten, ein anderes schaukelt. Was sieht der Hirnforscher?

Wolf Singer: Das Kind auf der Schaukel übt sein Gleichgewichtssystem und seine motorischen Reflexe, es optimiert Verschaltungen im Gehirn. Die Kinder im Sandkasten erproben ihre gestalterischen Fähigkeiten und studieren die Eigenschaften von Objekten. Sie erzeugen Formen und geben dem Gestaltungsdruck ihrer Seele nach. Es geht beim Spielen immer um die Erforschung von Gesetzmäßigkeiten und um die Ausformung der eigenen Fähigkeiten – auf der Schaukel wie im Sandkasten.

Ein anderes Kind wird im Kinderwagen vorbeigeschoben, und es beobachtet die Szene. Was passiert nun?

Auch dieses Kind lernt. Es lernt, Objekte vom Hintergrund zu unterscheiden und seine Augen so zu bewegen, dass es trotz seiner Eigenbewegung die Welt konstant hält. Es übt motorische Reflexe und entwickelt Wahrnehmungsstrategien. Motorische Fähigkeiten wie beim Schaukeln oder gestalterische wie im Sandkasten wird es durch Beobachten jedoch nicht erwerben können.

Das bedeutet also: Lernen ist Handeln.

Das Selbermachen ist entscheidend. Sinnessignale können nur dann strukturierend auf die Hirnentwicklung Einfluss nehmen, wenn sie eine Folge von Interaktion mit der Umwelt sind.
Es gibt in diesem Zusammenhang einen berühmten Versuch aus dem Jahr 1963 von Alan Hein und Richard Held, zwei Forschern am MIT, mit zwei Kätzchen, die in einem Karussell sitzen. Eines der beiden Kätzchen hatte die Pfoten am Boden und trieb das Karussell an. Das andere saß in einer Gondel und wurde passiv transportiert. Es zeigte sich, dass nur das aktive Tier lernte, seine Motorik durch visuelle Reize zu steuern. Das passive Tier profitierte nicht, obwohl es die gleichen visuellen Erfahrungen machte wie das aktive. Seine visuomotorische Koordination entwickelte sich nicht weiter.

Wie kann das sein? Beide Katzen haben doch dasselbe gesehen.

Zum Zeitpunkt der Geburt sind bereits alle Nervenzellen des Gehirns angelegt, aber in bestimmten Bereichen noch nicht miteinander verbunden. Es folgt ein Wachstumsprozess, der sich bis zur Pubertät hinzieht, in dessen Verlauf sich die Nervenzellen vernetzen. Dabei kommt es zu einem stetigen Umbau dieser Verbindungen, wobei nur etwa ein Drittel der einmal angelegten erhalten bleibt. Welche bleiben, hängt von der Aktivität ab, die sie vermitteln. Verbindungen, die oft zusammen aktiv sind, bleiben erhalten. Erfahrung und Übung wirken also strukturierend auf die Entwicklung von Verbindungsarchitekturen ein.

So viel zum Thema Fernsehen und Lernen.

Das ist genau das Problem des Fernsehens. Der Kameramann entscheidet, was die Kinder sehen. Sie können aus dem Reichtum der Welt nicht mehr auswählen, was sie interessiert. Damit beraubt man sie einer ganz wichtigen kognitiven Funktion: der Steuerung der selektiven Aufmerksamkeit. Wo Fernsehen die Wirklichkeit ersetzt, hat das fatale Folgen. Aus Amerika gibt es Studien, die zeigen, dass die Aufmerksamkeitsspanne von Kindern, die viel fernsehen, tatsächlich verkürzt ist. Sie können komplexere Zusammenhänge nicht mehr überblicken.

Wie wichtig ist die Umwelt für unser Lernen?

Umwelt ist immer vorhanden. Ab dem Moment der Zeugung stehen unsere Gene in einem kontinuierlichen Austausch mit ihrer molekularen Umgebung. Dieser Dialog führt zur Bildung zunehmend komplexer Strukturen. Wie eine Zelle sich entwickelt, hängt von ihrer Umgebung ab. Zellen erkennen über Rezeptormoleküle, an welcher Stelle des Embryos sie sich befinden, und entwickeln sich dann je nach Lage zu Muskel-, Leber- oder Nervenzellen, die später das Gehirn ausbilden. Mit der Geburt vollzieht sich ein dramatischer Sprung in der Hirnentwicklung: Die Sinnesorgane nehmen nun Signale aus der „echten“ Umwelt auf. Aus der Sicht der sich entwickelnden Hirnstrukturen weitet sich dabei aber lediglich das Milieu aus, das auf ihre Entwicklung einwirken kann.

Wie wird aus dieser Welterfahrung Gehirnentwicklung? Verschalten sich die Neuronen entsprechend den Sinneserfahrungen, entsteht dadurch aus der Tabula rasa die kindliche Persönlichkeit?

Tabula rasa stimmt insofern nicht, als die neugeborenen Gehirne aufgrund ihrer genetischen Vorgaben schon über sehr viel Struktur verfügen. Damit sind wichtige Programmierungen vorgegeben, nämlich die Art, wie wir denken, wahrnehmen und wie wir Informationen verarbeiten. Natürlich sind die Inhalte nicht a priori da. Das gilt besonders für Kulturwissen. Normales Weltwissen aber ist schon sehr wohl vorhanden.

Welches zum Beispiel?

Neugeborene haben ein gewisses physikalisches Vorwissen. Zum Beispiel darüber, dass der Raum drei Achsen hat. Dass sich Objekte kohärent bewegen, wenn sie sich bewegen. Die Neugier ist vorgegeben, die Grundstruktur von Sprache oder das Vorwissen, dass es Agenten gibt, die etwas tun, und Objekte, mit denen etwas getan wird, und dass es Definitionen geben muss für die Relationen, die dabei entstehen. Das Wissen um derartige Regeln ist bereits durch genetisch bestimmte Verschaltungsmuster im Gehirn vorhanden.

Wie geht es weiter? Gibt es eine Art inneren Stundenplan, der vorgibt, was der Mensch wann lernt?

Ja, den gibt es. Hirnstrukturen reifen zu unterschiedlichen Zeitpunkten aus und bedürfen in den Reifephasen der Aktivität, also der Erfahrung, um sich adäquat ausbilden zu können. Diese Fenster gehen zu verschiedenen Zeiten auf und wieder zu. Dabei ist die Plastizität und auch die Vulnerabilität der neuronalen Architekturen zu Beginn dieser kritischen Phasen am höchsten und nimmt dann mit der Zeit kontinuierlich ab.

Der kindliche Wissensdrang muss also tatsächlich immer sofort gestillt werden?

Genau. Wenn diese Fenster aufgehen, suchen die Kinder aktiv diejenigen Inhalte, die sie brauchen, um die Entwicklungsprozesse zu strukturieren. Das Gehirn weiß, wann es welche Informationen benötigt. Kinder fangen zu einem bestimmten Zeitpunkt an zu laufen. Das Gleiche gilt für die Sprache. Da geht zum Beispiel ein Entwicklungsfenster auf, und die Kinder bilden Inversionssätze. Vorher fragten sie durch Verlagerung der Betonung: „Puppe ist gut?“ Plötzlich fragen sie: „Ist Puppe gut?“ Ähnliches gilt für andere Kompetenzen. Die letzten dieser Fenster schließen sich erst zum Ende der Pubertät. Das sind die Lernfenster für den Erwerb komplexer sozialer Fertigkeiten. Jugendliche suchen, während sie soziale Kompetenzen ausbilden müssen, soziale Umfelder. Wenn diese nicht erschlossen werden können, wird möglicherweise eine soziale Kompetenz nicht genügend ausgebildet.

Kann man, was man als Kind verpasst hat, nicht irgendwann nachlernen?

Nicht in jedem Fall. Das eindruckvollste Beispiel für irreversible Prägungsprozesse stammt aus der Klinik. Früher litten Neugeborene häufig an infektionsbedingten Hornhauttrübungen. Die Kinder konnten keine visuellen Signale aufnehmen. Als es möglich wurde, Hornhaut zu transplantieren, stellte man fest, dass sich die Sehfähigkeit nicht wiederherstellen ließ, wenn die Operation erst im Jugend- oder Erwachsenenalter vorgenommen wurde. Das Ausbleiben visueller Signale in der Entwicklungsphase hatte dazu geführt, dass Verbindungen zwischen dem Auge und der Hirnrinde eingeschmolzen wurden, weil sie nicht genutzt worden waren.

Gilt dieser neuronale Darwinismus auch für komplexere Verhaltensweisen?

Das scheint der Fall zu sein. Nehmen Sie das Fahrradfahren. Es erfordert eine kontraintuitive Bewegung: Wenn Sie nach links wollen, müssen Sie zuerst einen kleinen Bogen nach rechts machen, in der Folge neigen Sie sich leicht nach links, und aus der Gegenbewegung heraus, die den Sturz verhindert, entsteht dann die Linkskurve. Wenn Sie das als Kind nicht lernen, lernen Sie es als Erwachsener nur sehr, sehr schwer. Ich kenne Menschen, die als Erwachsene am Fahrradfahren gescheitert sind. Ein anderes Beispiel ist die Sprachsegmentierung. Asiaten können R und L akustisch nicht unterscheiden. In deren Sprachraum kommen diese Phoneme nicht vor, also lernen sie auch die Kategoriegrenze nicht. Was Hänschen nicht übt, lernt Hans nimmermehr.

Aber Hans kann etwas auf Zettel schreiben und sie an den Badezimmerspiegel hängen. Oder er sucht sich einen guten Trainer.

Das kann er eben nicht. Der Erwerb der Muttersprache ist ein gutes Beispiel. Die Worte und Phoneme seiner Muttersprache segmentiert der Mensch automatisch. Diese Fähigkeit erwerben Kleinkinder mühelos. Deshalb bereitet es in einer muttersprachlichen Tischgesellschaft auch überhaupt keine Schwierigkeiten, die Sprecher zu unterscheiden. In einer Fremdsprache, die erst ab dem fünften oder sechsten Lebensjahr erlernt wurde, gelingt das schon nicht mehr, weil Segmentierung aufmerksamkeitsgesteuert erfolgen muss. Dies ist erstens sehr anstrengend und stößt zweitens an Grenzen. Es gelingt nicht mehr, wenn zu viele Menschen an einem Tisch sitzen.

Dann sind wir also weniger unseres Glückes Schmied, als wir landläufig annehmen?

Gewisse Leistungen lassen sich kompensatorisch ausgleichen. Wir können als Erwachsene auch noch Sprachen lernen oder Instrumente – allerdings nur bis zu einem gewissen Grad.
Je älter man wird, umso schmerzlicher wird einem das bewusst. Denkstrukturen, die nicht entwickelt wurden, lassen sich dann nur noch schwer ausbilden. Taubstumme beispielsweise, die mit einer nichtsyntaktischen Zeichensprache aufgewachsen sind, haben mitunter Schwierigkeiten, sich komplexe Zusammenhänge vorzustellen. Daher benutzt man heute nur noch hoch strukturierte Zeichensprachen.

Sind das alles neue entwicklungsphysiologische Erkenntnisse?

Nein, das alles weiß man schon seit vielen Jahren, wobei die ersten soliden Daten in Tierversuchen gewonnen wurden. Inzwischen ist gesichert, dass diese Erkenntnisse auf den Menschen übertragbar sind. Die Zeitfenster sind immer genauer definiert worden, und die Mechanismen, die diesen Prozessen zugrunde liegen, sind weitestgehend aufgeklärt.

Bis in die Vorschulpädagogik oder in die Grundschulen scheinen die Erkenntnisse nicht gedrungen zu sein. Ist das nicht verwunderlich?

Das ist skandalös. Viele Einrichtungen sind kaum mehr als Kleinkind-Aufbewahrungsstätten mit einer völlig ungenügenden Betreuungsrelation und meist nicht hinreichend geschultem Personal. Diese Bedingungen zwingen dann leider dazu, die Gruppen so zu organisieren, dass lediglich die Disziplin eingehalten wird, damit die Kinder nicht Schaden nehmen. Diese festen Strukturen und die Gruppengröße passen überhaupt nicht zu der Entwicklung und den Bedürfnissen der Kinder. Es fehlen beispielsweise Rückzugsmöglichkeiten, Ruhephasen, die nötig sind, damit die Kinder das Gelernte verarbeiten. Zudem sind die Gruppen nach Alter strukturiert und nicht nach psychischer Reife. Wir müssten über das Zusammenführen sehr verschiedener Altersgruppen nachdenken. Die Älteren würden Verantwortung übernehmen, die Jüngeren sich bei den Älteren etwas abschauen. Kinder lernen sehr gern von Kindern. Aber all diesen an sich trivialen Botschaften wird kaum Rechnung getragen.

Wie passen denn Vorgaben wie Stundenpläne oder Curricula in die Dramaturgie des Lernens?

Sie sind notwendig, aber nicht hinreichend flexibel. Jedes Kind reift nach seiner eigenen Uhr. Vor allem die Zäsur zwischen Kindergarten und Schule müsste fließender sein. Es gibt Kinder, die sind mit fünf schulreif, andere erst mit sieben. Das ist normal. Die Spätentwickler erlernen in diesen Phasen oft wertvolle Inhalte. Sich langsam zu entwickeln ist kein Makel.

Aber ein fließender Übergang würde das Ende des dreigleisigen Schulsystems bedeuten. Wäre das Ihre Empfehlung?

Zumindest müssten die Übergänge weicher werden. Es sollte möglich sein, innerhalb des gleichen Systems schnell und langsam zu gehen. Es kann ja auch sein, dass jemand am Anfang spurtet und dann die Geschwindigkeit verändert. Bei uns gilt das noch als Makel und heißt sitzen bleiben.

Wie reagieren Lehrer auf Ihre Vorschläge?

Äußerst positiv. Es gibt viele, die gern so arbeiten würden. Ich bekomme sehr viele Anfragen von allen möglichen Einrichtungen mit staatlicher, kirchlicher oder privater Trägerschaft, die sich um die Verbesserung des Bildungssystems bemühen. Sie nehmen diese Argumente dankbar auf. Aber es mangelt an den realen Möglichkeiten. Man brauchte mehr Lehrer, mehr Klassenräume, flexiblere Pläne und Lehrmittel.

Und damit brauchte man mehr Geld.

Natürlich, die Umsetzung dieser Erkenntnisse ist teuer. Sie müssen das Personal wesentlich besser ausbilden. Kindergärtner sollten eine entwicklungspsychologische Ausbildung erfahren und mehr über die Inhalte der Prozesse lernen, die sie strukturieren müssen. Es bedürfte besserer Betreuungsrelationen, also mehr Personal pro Kind. Auch mehr und andere Räumlichkeiten wären nötig. Die musischen Fähigkeiten müssen ausgebildet werden, dazu braucht man Instrumente und jemanden, der sie beherrscht. Das alles kostet. Aber die Politik hat offenbar wenig Interesse an dem Thema, weil sich die Folgen der Vernachlässigung erst eine Generation später zeigen.

Das gilt nicht für jede Regierung. Die britische Labour-Partei unterstützt die Gründung so genannter Early Excellence Center ...

Auch in Frankreich ist es anders. Dort wurden Kinder schon immer länger und besser betreut – allerdings auch mehr verschult.

Gibt es hier zu Lande jemanden, der daran arbeitet, den Fahrplan des Lernens umzusetzen?

Die Neuropädagogik wird zu einer beachteten Disziplin. Es geht ja nicht nur um Entwicklungsfenster, sondern auch um die Frage, was zum Beispiel gute Bedingungen des Lernens sind. Wie viel Ruhe brauchen Gehirne? Inwieweit muss der Schlaf-Wachrhythmus berücksichtigt werden? Jugendliche schlafen zum Beispiel zu wenig. Sie gehen zu spät ins Bett, müssen aber morgens sehr früh aus dem Haus. Ein Teil des hyperkinetischen Syndroms scheint auf Schlafmangel zu beruhen.

Welche Bedingungen sind noch gut für das Lernen? Musik von Mozart nachts am Kinderbett?

Das wohl kaum. Das Wichtige ist: Die Inhalte müssen klar strukturiert sein. Und Lernen muss Spaß machen. Angst hilft vielleicht, um mal eine Nacht durchzupauken. Aber die eigene Neugier zu befriedigen, sich selbst zu belohnen ist nach wie vor das Allerbeste. Dafür die Bedingungen zu schaffen ist die Grundaufgabe der Pädagogik.

Literatur

Wolf Singer: Ein neues Menschenbild? – Gespräche über Hirnforschung. Suhrkamp Verlag, Frankfurt a. M., 2003; 300 Seiten; 9 Euro

Wolf Singer: Der Beobachter im Gehirn – Essays zur Hirnforschung. Suhrkamp Verlag, Frankfurt a. M., 2002; 237 Seiten; 11 Euro

Nelson Killius, Jürgen Kluge, Linda Reisch (Hrsg.): Die Bildung der Zukunft. Edition Suhrkamp, Frankfurt a. M., 2003; 362 Seiten; 13 Euro

Nelson Killius, Jürgen Kluge, Linda Reisch (Hrsg.): Die Zukunft der Bildung.

Edition Suhrkamp, Frankfurt a. M., 2002; 180 Seiten; 10 Euro