Weitere lernpsychologisch relevante Behavioristen

Edwin R. Guthtrie war ein Pawlow-Anhänger und entdeckte die Bedeutung der raumzeitlichen Nähe (Kontiguität) von Reiz und Reaktion: Diese und nicht das Effektgesetz, seien für Lernvorgänge verantwortlich.

Er vertrat die Meinung, daß jede auf einen Reiz folgende Reaktion diesem Reiz wieder folgt, wenn er wiederholt wird. Der Prozess des Lernens bedeutete für Guthrie die Aneignung von Reiz-Reaktions-Verbindungen. Kritische Einwände, der Mensch würde sich in gleichen Situationen oft anders verhalten, wies Guthrie zurück und behauptete, die Reaktionen könnten nur deshalb unterschiedlich sein, weil auch die Reize nicht genau identisch wären.

Guthries Theorie ist umstritten und wurden oft als "Ein-Schuß-Theorie" bezeichnet, da der ganze Lernprozeß nach einem einzigen Durchgang abgeschlossen ist. Dennoch haben seine Ansichten darüber, wie man eine Gewohnheit durch eine andere ersetzen kann, in der Pädagogik Bedeutung gefunden. Er entwickelte drei Methoden um unerwünschtes Verhalten, abzustellen:

• Ermüdungsmethode: Bei dieser Methode wird ein Reiz, der eine bestimmte unerwünschte Reaktion hervorruft, wiederholt dargeboten. Diese Methode läßt sich am Beispiel des Rodeo-Reitens verdeutlichen. Nach einem langen Rodeo-Ritt ist das Pferd so müde, daß es die bisherige Reaktion des Buckelns nicht mehr zeigt und statt dessen eine neue - gewünschte-Reaktion zeigt. 
• Schwellenmethode: Bei der Schwellenmethode werden Reize unterschwellig dargeboten, sodaß die unerwünschte Reaktion nicht ausgelöst wird. Die Reizstärke wird langsam gesteigert, bis die unerwünschte Reaktion von der neuen Reaktion überlagert wird.
• Methode der inkompatiblen Reize: Bei dieser Methode wird der Reiz dann dargeboten, wenn die Reaktion nicht stattfinden kann (z.B. durch fest binden des Pferdes). Auch hier wird die alte unerwünscte Reaktion durch eine neue ersetzt. 

Guthries Ansatz ist die natürliche Fortsetzung von Thorndike und Pawlow, er legte aber weniger Wert auf Experimente als vielmehr auf die plausible Interpretation von Alltagsverhalten (z.B. Mantelaufhängen). Guthrie hatte lediglich ein einziges Lerngesetz:

„Eine Kombination von Reizen, die mit einer Bewegung einhergeht, pflegt beim erneuten Auftreten diese Bewegung nach sich zu ziehen."

Guthrie versuchte zu beweisen, daß sein einfaches Gesetz für alle Lernformen gilt. Wegen der starken Kontiguität gibt es für ihn keine Verzögerung zwischen Reiz und Reaktion (kein optimales Intervall). Die Reaktion beginnt gleichzeitig mit dem Reiz und verläuft in Unterschritten verdeckt, bis sie in die offene Reaktion mündet. Diese verdeckten Abläufe seinen die eigentlichen konditionierenden Ereignisse. Da man diese immer in sich mitführt, ermöglichen sie eine recht variable Reaktion auf verschiedene Umweltreize.

Guthries Theorie gilt allgemein als eher unvollständig. Um die so sicher dargelegten Theorien auf experimentelle Befunde zu beziehen, waren zahlreiche Zusatzannahmen und Konstruktionen notwendig.Trotzdem sind sie eine Bereicherung für die Psychologie, da sie konkretes Alltagsverhalten plausibel und einfach erklären.

Edwin R. Guthrie (1886-1959)

Thorndike formulierte das "Gesetz der Wirkung (Effekt)", das den Begriff "Lernen am Erfolg" beinhaltet. Zufällige Aktionen, die zu einer positiven Konsequenz für das Individuum führen, werden seiner Meinung nach selektiert und öfter eingesetzt.

Für ihn war die Verknüpfung von Reiz und Reaktion, nicht einfach nur durch Wiederholung und Kontiguität vorhanden, sondern ebenfalls an eine Verstärkung gebunden.

Diese Verstärkung bezieht sich auf die subjektive Wahrnehmung des Lernenden. Wenn die Verknüpfung von Reiz und Reaktion einen Zustand der Befriedigung (verstärkender Effekt) für das Individuum darstellt, wird die Verknüpfung gestärkt. Im Gegensatz dazu zieht der Effekt einer Nichtbefriedigung eine Schwächung der Verknüpfung nach sich.  

Neben dem Effektgesetz postulierte Thorndike noch weitere fünf Lerngesetze:

• Multiple Reaktion: Der Organismus reagiert in einer gegebenen Situation mit einer Vielzahl unterschiedlicher Reaktionen, wenn die erste Reaktion nicht zu einem befriedigendem Zustand führt. Man kann diesen Prozess auch als Versuch-Irrtum-Verhalten bezeichnen. Menschen lernen also situationsgerechte Reaktionen im Wesentlichen durch ausprobieren,. 
• Set oder Einstellung: Dieses Gesetz besagt, daß es zum Teil abhängig von einer Kultur oder Einstellung ist, welche Reaktion in einer Situation gezeigt wird. 
• Die Vorherrschaft von wichtigen Elementen: Der Lernende geht nur auf die zur Problemlösung relevanten Elemente ein. Irrelevante Aspekte werden selektiert. 
• Analoge Reaktion: Dieses Gesetz besagt, daß eine Reaktion übertragbar ist. Eine Person kann in einer für sie neuen Situation Reaktionen zeigen, die sie in anderen Situationen mit einigen identischen Elementen auch zeigen würde.
• Assoziatives Wechseln: Eine Reaktion kann ihre assoziativen Bindungen von einem Reiz zu einem anderen verlagern. Diese Reaktionen resultieren aus einem Konditionierungsprozeß.

Edward L. Thorndike (1874-1949)

Quelle der Grafik:
http://www.lern-psychologie.de/

Hebb nahm aufgrund von Beobachtungen an, daß zwischen Reiz und Reaktion "höhere Prozesse" ablaufen. Diese Prozesse kann man als Denkprozesse oder Denken bezeichnen, die nach Hebb unabhängig vom unmittelbaren sensorischen Input sind, aber mit diesem zusammenarbeiten, um zu bestimmen, welche der möglichen Reaktionen stattfinden soll und zu welcher Zeit. Er versuchte, diese These neurologisch und physiologisch zu belegen.

Die Überlegung, daßs zwischen Reiz und Reaktion höhere Prozesse ablaufen müssen, kam ihm durch Beobachtung. So stellte er fest, daß man zum Beispiel die Fangreaktion aufgrund eines auf einen zufliegenden Gegenstandes durchaus sehr gut anhand des S-R-Modells erklären kann, es bei komplexeren Aufgaben jedoch schwerer ist, da häufig zwischen Reiz und Reaktion eine längere Zeit vergeht.

Wird ein Reiz vom menschlichen Organismus empfangen, so wird eine Nervenzelle erregt, die nun weitere Zellen erregt (innerviert), bis letztlich eine Reaktion erfolgt. Hebbs Vorschlag basiert nun auf der Annahme, daß eine häufige Reizübertragung zwischen zwei Zellen die Übertragung auf Dauer erleichtert. Er bezeichnet diese Erleichterung der Impulsübertragung als Bahnung. Besteht eine solche Bahnung zwischen zwei Zellen, so ist es wahrscheinlicher, daß eine Impulsübertragung zu dieser Zelle statt findet, als zu einer anderen benachbarten Zelle. 

Werden nun regelmäßig bestimmte Zellen gemeinsam erregt und es kommt zwischen diesen zu Bahnungen, so bilden sich sogenannte Zellgruppierungen. Diese Gruppierungen repräsentieren jeweils relativ einfache sensorische Inputs. Betrachte ich zum Beispiel einen Stift, so werden viele verschiedene Zellgruppierungen erregt, die jeweils ein anderes Merkmal repräsentieren. Es werden zum Beispiel die Gruppierungen "Farbe", "Form", "Material","Nutzen" etc. innerviert. 

Hebb versuchte damit das klassische Konditionieren neurologisch erklären. Es kommt seiner Ansicht dadurch zu einer bestimmten Reaktion auf einen konditionierten Reiz, daß durch die wiederholte gemeinsame Darbietung von konditioniertem und unkonditioniertem Reiz eine Phasensequenz gebildet wurde, die beide Reize umfasste. Werden nun nur die Zellgruppierungen des konditionierten Reizes innerviert, so wird der Reiz über die gebahnten Nervenleitungen an die Zellgruppierungen des unkonditionierten Reizes vermittelt und es erfolgt eine Reaktion auf die gesamte Phasensequenz.

Diese Erklärung des Lernens durch das aktivierungsbedingte Verknüpfen wurde später neurologisch bestätigt: Die häufig wiederholte Aktivierung benachbarter Nervenzellen bewirkt die Überbrückung der Spalten zwischen diesen Neuronen diese Überbrückungen werden Synapsen genannt. Dieses Überbrücken geschieht dadurch, wenn die präsynaptische Nervenzelle, also jene vor dem Spalt, und die postsynaptische Zelle, also jene nach dem Spalt, zugleich aktiviert werden. Wenn das wiederholt geschieht, entsteht eine "verstärkte", aktivierungsabhängige relative Stabilisierung. Wiederholtes Feuern der Neuronen in Kontiguität, d.h. nebeneinander und praktisch gleichzeitig, verstärkt diese dynamisch verkörperte Verknüpfung. Durch eine solche Verstärkung von Synapsen zwischen feuernden Neuronen entsteht eine aktivierungsabhängige, relativ stabilisierte Musterbildung von Neuronennetzen (Neuronenassemblies). Man erhält somit ein dynamisches Gefüge in einem gemeinsam feuernden Neuronennetz, das sich auf bestimmte Reizmuster einspielt.

Früher dachte man, eine bestimmte Person wie die eigene Großmutter würde wie jedes andere Einzelwesen oder jeder Gegenstand in unserer Umwelt durch ein bestimmtes Neuron oder ein Neuronennetz gekennzeichnet, man sprach daher ironisch von einem "Großmutterneuron". Eine Realzuordnung, also die Referenz der Neuronen(aktivierungen) zu wirklichen Gegenständen der Außenwelt, geschieht aber nicht mit singulären "Gegenstandsneuronen", sondern ist wesentlich komplexer. Das Gefüge der Netzwerke ist vielmehr plastisch, jeweils zeitlich veränderbar und an Aktivierungsvorbedingungen angepasst. Christoph von der Malsburg hat die Hypothese aufgestellt, dass es plastischen Neuronennetze geben muss, die sehr schnell (d.h. aufgrund sehr weniger korrelierter Aktivierungen) verstärkt werden können. Diese können geradezu "blitzartig" eine relative, mehr oder minder kurzfristige Stabilität entwickeln. Er nahm an, dass das auf einer zu kombinierenden bzw. gemeinsamen Schwingungsgrundrate geschieht, der Grundschwingung von ca. 20-70 Hertz, mit denen die Neuronen gemeinsam feuern bzw. die Impulse im Neuron, im Axon, weitergegeben werden; es ist die sog. 40H-Schwingung. Dieser 40H-Schwingungen überlagern sich dann Modulierungen, die charakteristisch sind, und eine spezifische Modulierung entspricht einem bestimmten, dynamisch sich bildenden bzw. erhaltenden Netzwerk. Dabei schwingen dann entsprechende Neuronen gemeinsam, d.h. sie oszillieren kohärent und gehören in diesem Sinne "zusammen".

Donald Olding Hebb (1904-1985)

Siehe dazu auch

Die drei Gehirne

Hebbs Hypothesen sind daher auch für die Erklärung der parallelen Informationsverarbeitung im Gehirn wesentlich: Alle aufgenommenen (bzw. konstruierten) Informationen werden bekanntlich gleichzeitig in spezifischen Hirnarealen verarbeitet. Berücksichtigt man, daß wir zur Welt über verschiedene Sinneskanäle in Kontakt treten, stellt sich die Frage, wie es das Gehirn schafft, all die verschiedenen Informationen wieder zu einem kohärenten Ganzen zusammen zu setzen. Offensichtlich erleben wir die getrennten Wahrnehmungsaspekte eines Apfels (dessen Form, Farbe, Geschmack etc.) als zu ein und dem selben Objekt gehörend, also ganz anders, als es die Architektur unserer Hirnfunktionen erwarten ließe.

In den 1960er-Jahren entdeckten die Neurophysiologen David Hunter Hubel und Torsten Nils Wiesel, daß spezialisierte Nervenzellen im Hirn der Katze existieren, die nur durch visuelle Informationen über Objektkonturen - und sonst nichts - erregbar sind. Zudem fand man in den 1980er-Jahren Nervenzellen, die sogar für optische Muster der Gesichtererkennung verantwortlich waren. Der polnische Neurotheoretiker Konorski folgerte aus solchen Befunden, daß das Gehirn in einer Art Hierarchie organisiert sein könnte. An der Basis dieser Hierarchie, so seine theoretische Überlegung, wären Nervenzellen, die mit allgemeine Eigenschaften - wie zum Beispiel Objektkonturen - beschäftigt seien. Weiter oben stünden dann Zellen, die speziellere Aspekte - wie zum Beispiel individuelle Personen - verarbeiten würden. Und an der Spitze wären dann Zellen zu suchen, an denen die gesamte parallel verteilte Information wieder zusammengeführt würde. Diese Zellen entsprächen dann in etwa dem von Descartes geforderten Zentrum, das gewissermaßen als Bühne des Bewußtseins fungierte.

Das Konzept der Informationspyramide ist aber zum Scheitern verurteilt, denn wenn es Neuronen gibt, die einzig damit beschäftigt sind, individuelle Objekte der Welt (z.B. Personen) zu repräsentieren, dann ergibt sich ein kombinatorisches Problem: Die Gegenstände der Welt sind so zahlreich, daß es unmöglich erscheint, daß diese durch eine begrenzte Zahl von Nervenzellen repräsentierbar wären. Berücksichtigt man zusätzlich, daß jedes Objekt unter Vielzahl von Blickwinkeln zu betrachten ist, dann erscheint es ausgeschlossen, daß sich unser Nervensystem einer solchen Strategie bedient.

Hebbs Lösung, daß das Gehirn die große Zahl an Umwelt-Objekten dann repräsentieren könnte, wenn Nervenzellen nicht einzeln, sondern im Verband gewisse Aspekte der Welt abarbeiteten und jede Nervenzelle in verschiedenen Neuronen-Teams mitarbeiten könnte, ist zwar eine Antwort auf das kombinatorische Problem,allerdings keine Antwort auf die Frage, wie das Gehirn "weiß", daß gewisse repräsentierte Eigenschaften zu ein und dem selben Objekt gehören, d.h., wie Form, Farbe, Geruch usw., die ja in verschiedenen Hirnarealen bearbeitet werden, letzlich zusammengeführt werden?

Die bekannteste Hypothese lautet: Die Bindung von Neuronen-Verbänden wird dadurch erreicht, daß diese einfach gleichzeitig aktiv sind. Mit anderen Worten, ihre Erregungsmuster sollten synchron ablaufen. Einer Arbeitsgruppe um Wolf Singer (Max Planck-Hirnforschungszentrum, Frankfurt) gelang es zum Ende des vorigen Jahrtausends, solche Synchronisationen in den Gehirnen von Katzen und Affen nachzuweisen. Bisher konnte allerdings noch nicht eindeutig gezeigt werden, daß diese Erregungsmuster notwendig unserer subjektiv empfundenen Einheit der Wahrnehmung zugrunde liegen.

Ganz wesentlich ist in diesem Zusammenhang die Vorstellung einer "modularen Struktur", also einer bau(stein)kastenartigen Verfassung unseres Gehirns, das nach gewissen funktionsspezifisch bestimmten Einheiten strukturiert ist bzw. danach funktioniert. Jerry Fodor entwickelte 1983 in seinem Buch "The Modularity of Mind" die Grundgedanken für eine "Modulhaftigkeit" unseres Gehirns. Solche Module

• operieren relativ schnell, (wie z.B. die benachbart und/oder zugleich aktivierten Neuronenensembles),
• arbeiten relativ autonom,
• springen sogar automatisch ans (wie z.B. Reflexe),
• sind bereichsspezifisch unterschiedlich (Sehen, Hören, Fühlen),
• sind informationell geschlossen und
• sind auch noch "verbindlich", d. h., dass sie für jeden relevanten Reiz auch notwendig ansprechen müssen.

Das "Bindungsproblem" der Neurowissenschaften

Quellen:

Edelmann, W. (1994). Lernpsychologie. Eine Einführung. München Weinheim.

Lefrancois, G. R. (1994). Psychologie des Lernens. Berlin: Springer.

Singer, Wolf (2002). Der Beobachter im Gehirn. Suhrkamp.

Bildquelle:

http://www.wagner.edu/faculty/users/lnolan/302/thorndike.jpg (03-09-02)