Speicherabhängige Gedächtnisformen

Es ist eine Mär, die von Wochenendtrainern gewinnträchtig vermarktet wird, dass der Mensch nur einen ganz kleinen Teil seiner neuronalen Ressourcen nutzt. Das ist Unsinn: es gibt nirgends im Gehirn Bereiche, die brachliegen. Wäre dem so, könnte man von dort Gewebe entnehmen, ohne Funktionseinbußen befürchten zu müssen. Dem aber ist nicht so.
Wolf Singer

Bei der Betrachtung des Gedächtnisses ist zu unterscheiden zwischen dem sensorischen Gedächtnis oder Register (mit Speicherdauer im Subsekundenbereich), das als Teil des Wahrnehmungsapparats verstanden werden kann und auch als Ultrakurzzeitgedächtnis bezeichnet wird, dem Kurzzeitgedächtnis und dem Langzeitgedächtnis. Ein Lernstoff kann also nicht schlagartig in einem einzigen Schritt in unser Gedächtnis eingespeichert werden. Er kommt vielmehr zunächst über ein sensorisches Register in einen Kurzzeitspeicher, in dem er kurz eine Weile bereitgehalten wird, ehe entschieden ist, ob sie wieder spurlos verklingen soll, oder wert ist, in dauerhafter Form konserviert zu werden. Informationen bzw. Lerninhalte, die dauerhaft in unserem Gehirn gespeichert werden sollen, erfordern einen grundlegenden Umbauprozess an den Neuronen, der mindestens 24 Stunden in Anspruch nimmt. Kommen neue Informationen zu schnell hintereinander, konkurrieren ihre Inhalte und löschen sich gegenseitig aus. Grafisch lässt sich das stark vereinfacht so darstellen:

[Quelle: http://www.regiosurf.net/supplement/gedaech/cogmap.gif]

 

Wer an einem Lernprogramm zum Thema Gedächtnis interessiert ist, sollte die site "Wege in die Psychologie" von Gerd Mietzel und MitarbeiterInnen aufsuchen, auf der interaktive Übungen, Experimente, zusätzliche Zeichnungen und Beispiele angeboten werden. Diese Grafik - übrigens ein Muster an didaktisch hervorragend aufbereiteter psychologischer Theorie! - stammt aus diesem Lernprogramm.

^{Gedächtnisdauer nach Eccles}

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Es muss hier schon eingangs betont werden, dass ein ausschließlich kognitive Perspektive auf das Gedächtnis zu kurz greift, denn die Bewertung von neuer Information und damit die Speicherung ist besonders wirkungsvoll, wenn sie für praktische oder kognitive Problemlösungen eingesetzt wird. Die dabei auftretenden Konsequenzen wie Erfolg oder Misserfolg wirken auch als Motivationsfaktoren für weiteres Lernen. Grundlage dafür ist ein hirninternes Belohnungssystem, das mit dem Neurotransmitter Dopamin arbeitet und bei Erfolgen für angenehme Stimmung und damit für Motivationssteigerung sorgt. Dopamin sorgt damit gleichzeitig in den neuronalen Systemen, die den relevanten Kurzzeitgedächtnisinhalt aufrechterhalten, für Genaktivierung und damit den Synapsenumbau für das Langzeitgedächtnis. Der zweite Effekt ist wichtig für die Erinnerung, denn Menschen erleben viele Dinge und nur wenig verbleibt im Langzeitgedächtnis. Die Umsetzung vom Kurzzeitgedächtnis ins Langzeitgedächtnis wird weitgehend über das Dopamin gesteuert, denn Erfolg macht Spaß. Dopamin wirkt somit direkt auf die Gedächtnisbildung und hilft, eine erfolgreiche Strategie automatisch und nachhaltig abzuspeichern. Menschen behalten dadurch gleichzeitig emotional gefärbte Erlebnisse besser als neutrale.

Bevor Sie weiterlesen, ...

welche Aufgaben die verschiedenen Gedächtnisspeicher haben, machen Sie einige der kurzen Tests zur Gedächtnisspanne, die Bernhard Jacobs vom Medienzentrum der Philosophischen Fakultäten der Universität des Saarlandes neben anderen interessanten Testverfahren entwickelt hat. Anhand von einfachem und schwierigerem Gedächtnismaterial können Sie einerseits eine gezielte Prüfung der inhaltsspezifischen Gedächtnisspannen vornehmen, andererseits können Sie adaptiv die eigene Gedächtnisspanne ermitteln, d.h., das Programm beginnt mit einer bestimmten Gedächtnisspanne und passt die weiteren Vorgaben entsprechend Ihrem Leistungsvermögen an. Klicken Sie einfach auf das Gehirn in der linksstehenden Grafik ...

Der geordnete Aufbau des Gedächtnisspeichers und damit der spätere Zugriff zum dort abgelegten Wissen hängt von einer Konzeptualisierung von Informationen ab, wobei Kategorienbildung eine fundamentale Rolle spielt, also die Möglichkeit zur Einordnung von Informationen in Bedeutungsklassen, die mit Alter und Erfahrung zunehmend differenzierter werden. Völlig neue Kategorien sind im Alter wahrscheinlich schwer zu bilden, es sei denn Neues wird durch praktische Problemlösungsstrategien erarbeitet, die echte Erfolge und Misserfolge nach sich ziehen.

Sensorisches Register - Ultrakurzzeitgedächtnis

Es speichert sehr kurz (für ca. 0,5 - 2 Sekunden) unkodiert weitgehend alle Sinnesdaten und übergibt diese einem Filter, der

• nach bestimmten Merkmalen selektiert
• eine erste Mustererkennung vornimmt im Sinne "präattentiver Prozesse" und
• eine Informationsbündelung durchführt im Sinne des "chunking" .

In dieser Weise vorverarbeitet, gelangen die Informationen in einen Kurzzeitspeicher.

Kurzzeitgedächtnis

Die Methode, in Deutsch Zahlen auszusprechen, ist schon 4000 Jahre alt, und geht noch auf die germanischen Vorfahren zurück, denn damals kennzeichnete man Zahlen mit I für eins und X, für zehn vergleichbar den römischen Zahlen. Der Unterschied zwischen Indogermanisch und Latein lag aber in der Anordnung, denn so wurde 24 mit IIIIXX geschrieben und nicht wie in Latein XXIV. Gelesen wurde dann IIII und XX, also folgerichtig vierundzwanzig. In England änderte sich Mitte des 15. Jahrhunderts die Aussprache von Zahlen, denn dies soll wirtschaftlich vorteilhaft sein und Kindern das Lernen erleichtern, sodass aus „fiveandfourty“ „fourtyfive“ worde, doch die Umstellung griff erst ab der Zahl zwanzig. Die Mathematiker Jakob Köbel und Adam Riese setzten sich zwar für eine Veränderung ein, etwa alle Zahlen ab 13 anders als gewöhnlich auszusprechen, und Adam Riese regte in seinem Buch zum schriftlichen Rechnen an, 6789 doch als „sechstausendsiebenhundertachtzehnneuneins“ auszusprechen. Allerdings konnte sich dieser Vorschlag nie durchsetzen. Miller (1956) hat in seinen Forschungen festgestellt, dass das Arbeitsgedächtnis in der Lage ist 7 (+/- 2) Elemente gleichzeitig vorzuhalten. Die Informationsmenge dieser Elemente (chunks) hängt allerdings von der Vorverarbeitung ab. Man kann sich einzelne Zahlen 1, 2, 4, 6, 9, 6, 7, 3 (...) versuchen zu merken oder die "chunks" 12, 46, 96, 73 (...).

Allerdings gilt diese Regel nur für die westliche Welt, denn etwa im Chinesischen, in welchem die Zahlwörter kürzer sind, merken sich Chinesen im Schnitt neun Ziffern. Das hat mehrere Ursachen: Mandarin-Zahlen haben mehrere Vorteile, wrwa die Kürze der Zahlwörter. Die chinesische 7 (qi) hat eine Silbe, das englischen Seven und das deutschen Sieben zwei. Wenn ein Amerikaner eine Folge von sieben Zahlen kurz anschauen und danach auf einen Zettel schreiben sollen, unterläuft ihnen in 50 Prozent der Fälle ein Fehler, während dies Chinesen hingegen kaum passiert. Auch beim Erlernen der Zahlen haben chinesische Kinder Vorteile: Wenn Dreijährige aus China und den USA in ihrer jeweiligen Sprache zählen sollen, dann kommen sie gleich weit, in der Regel bis zur Acht oder zur Neun. Im Alter von vier Jahren ist die Situation völlig anders: Kinder aus den USA kommen mit Mühe und Not bis 15, gleichaltrige Chinesen hingegen bis 40 oder 50. Dieser Unterschied liegt auch in den streng logischen Regeln für Zahlwörter. Während Amerikaner eleven und twelve sagen, also für elf und zwölf wie im Deutschen auch jeweils eigene Wörter nutzen, die die Kinder wie Vokabeln lernen müssen. Chinesen setzen die Elf und die Zwölf hingegen aus den Zahlwörtern für zehn und eins beziehungsweise zwei zusammen. Elf heißt shiyi (zehn-eins), zwölf shier (zehn-zwei). Gehirne der Kinder stolpern über unlogischen Aufbau

Bei den Zahlen 13 bis 19 wird es im Englischen wie Deutschen unlogisch: Man sagt thirteen, fourteen und so weiter beziehungsweise dreizehn, vierzehn. Zuerst wird der Einer genannt und dann der Zehner - beim Aufschreiben der Zahlen ist es genau umgedreht. Immerhin: Ab 21 wechseln die englischen Zahlwörter zum logischen Aufbau (twenty one statt one twenty), im Deutschen bleibt der Einer vorn. Über diesen unlogischen Aufbau stolpern die Gehirne der Kinder immer wieder. Übrigens fällt chinesischen Kingern wegen der einfachen Syntax auch das Rechnen leichter, denn kurze Zahlwörter beschäftigen das Gehirn weniger und lassen sich leichter merken, wenn man das kleine Einmaleins lernt. Millers Arbeit und spätere Studien haben nachdrücklich gezeigt, wie eng Sprache und Mathematik verwoben sind, und dass viele Probleme in der Arithmetik letztlich auch Sprachprobleme sind.

Übrigens haben Experimente gezeigt, dass schon Säuglinge Mengen unterscheiden können, also erkennen, wenn etwas nur einmal oder etwas vielfach vorhanden ist, sodass der Sinn für Zahlen offensichtlich angeboren ist. Übrigens können auch Primaten Mengen bis drei oder vier erkennen.

Kellner haben den Ruf, ein gutes Gedächtnis zu besitzen. In Experimenten mit besonders "merk"würdigen Kellnern in Buenos Aires wurde die Chunking-Hypothese von George A. Miller bestätigt, denn Kellner nutzen eine Strategie, bei der sie sich die Person, deren Platz am Tisch und die Bestellung miteinander im Kopf verknüpfen, und das außergewöhnlich schnell, was sowohl eine Sache der Erfahrung als auch der Übung darstellt.

Versuchen Sie es selber bei Telefonnummern, wobei jede Folge nur einmal durchgelesen werden darf und dann wiederzugeben ist. Praktisch können sie es an Handy-Telefonnummern oder Auslandsnummern erproben, denn diese setzen sich meist aus einer Länder- und Ortsvorwahl bzw. einer Provider-Vorwahl und einer meist recht langen Nummer zusammen. Die Vorwahlen bilden dabei meist auch durch die Werbung oder einfach Häufigkeit ihres Auftretens gut eingeprägte Chunks.

Die Kapazität des Kurzzeitgedächtnisses beträgt daher etwa sieben Objekte. Der Wert schwankt von einem Individuum zum anderen nicht mehr als um etwa plus oder minus zwei. Das bedeutet, dass wir eine willkürliche Folge von Ziffern der Länge 5 noch im Kurzzeitgedächtnis behalten können, beispielsweise 2 7 6 4 9, von einer Folge der Länge 15, beispielsweise 2 7 6 5 8 3 7 5 8 4 3 6 6 7 5, jedoch nur Bruchstücke.

Kyriaki Sidiropoulou von der Rosalind-Franklin-University (Chicago) fand Neuronen aus dem präfrontalen Cortex von Mäusen, die bis zu einer Minute weiterfeuerten, nachdem sie eine kurze, schnelle Folge von Signalen erhalten hatten. Diese Neuronen können bis zu eine Minute lang Signale weiterleiten, wenn sie eine kurze Serie von Signalen erhalten, wofür der metabotrope Glutamat-Rezeptor 5 (mGluR5) in der Membran der Zellen verantwortlich ist. Wird der Rezeptor durch einkommende Signale aktiviert, setzt er eine Kaskade in Gang, die zu einer länger anhaltenden postsynaptischen Depolarisation führt. Genau an dieser Stelle im Cortex werden beim Menschen z.B. neue Sinneseindrücke mit Gedächtnisinhalten aus verschiedenen Hirnregionen miteinander verknüpft und kurzzeitig zwischengespeichert, bis sie weiterfließen können. Die Forscher haben damit vermutlich einen Mechanismus für das Kurzzeitgedächtnis entdeckt und identifizierten mit mGluR5 jenen Rezeptor, der dieses Feuern in Gang setzt.

Die Speicherdauer im Kurzzeitgedächtnis ist bei nur einmaliger Einspeicherung nur sehr kurz, einige Sekunden. Wollen wir den Inhalt länger behalten, so müssen wir ihn im Geiste wiederholen. Das gelingt am einfachsten bei sprachlicher Information, etwas schwieriger bei anderen Informationsarten. Wenn wir keine besonderen Vorkehrungen treffen, wird das Kurzzeitgedächtnis nach Art einer Schlange verwaltet. Das erste Objekt, das die Kapazität des Kurzzeitgedächtnisses übersteigt, wird also dasjenige Objekt aus dem Kurzzeitgedächtnis verdrängen, welches schon am längsten dort ist. Dem kann man begegnen, indem man die Inhalte selektiv wiederholt, wobei sie jedesmal wie neu eingespeichert behandelt werden, so dass sich wählen lässt, welches Objekt als erstes verdrängt werden soll.

Informationen sind aufgrund der ersten Vorkodierung akustisch, visuell oder semantisch repräsentiert. Eine Löschung kann aber auch aufgrund von Interferenzen oder allein durch Verstreichen von Zeit geschehen. Inhalte des Kurzzeitgedächtnisses bleiben erhalten, wenn einer der beiden folgenden Prozessestattfindet:

• Einfaches "erhaltendes Wiederholen", z.B. sich selber immer wieder "vorsagen", führt die Informationen wieder in das Kurzzeitgedächtnis zurück oder
• "Elaborieren", z.B. durch Neuordnung, Kategorisierung, Anbinden an vorhandene Informationen,

führt Inhalte des Kurzzeitgedächtnisses über in den Langzeitspeicher.

Die gespeicherten Objekte müssen nicht unbedingt so elementar sein wie die Ziffern im vorigen Beispiel, denn die Information wird in sogenannten Bündeln (chunks) gespeichert, deren Beschaffenheit sich danach richtet, was für Inhalte das Langzeitgedächtnis zur Verfügung stellt. Ein Bündel ist jedenfalls eine semantische Einheit, ein Konzept. Dafür kommen beispielsweise Wörter in Frage. Eine Folge von fünf willkürlich gewählten bekannten Wörtern ist ebenso leicht oder schwer zu merken, wie eine Folge von fünf Ziffern oder fünf Buchstaben, obwohl die fünf Wörter zusammen wesentlich mehr als sieben Buchstaben umfassen. Bei einer langen Wortliste von mehr als neun Wörtern wird der Versuch ebenso unmöglich wie bei einer langen Buchstabenliste.

Der Physiker Helmar Frank definierte die Elementargröße der menschlichen Informationsverarbeitung: Die Gedächtnisspanne, gemessen in Sekunden, und die Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit, gemessen in Bit pro Sekunde, bestimmen die Speicherkapazität bzw. die Kanalkapazität des Kurzzeitgedächtnisses bzw. Arbeitsspeichers (vgl. Lehrl et al. 1991). Auch das Langzeitgedächtnis hängt von diesem Arbeitsspeicher ab, also die Geschwindigkeit, mit der wir Information aufrufen und speichern. Die Gedächtnisspanne ist die Zahl der Elemente, mit denen wir gleichzeitig denken können. Sie ist von der intellektuellen Leistungsfähigkeit abhängig und beträgt beim Kleinkind drei, bei einem IQ 100  fünf, bei einem IQ 115  sieben und bei Hochbegabten neun Einheiten. Die "Erlanger Schule der Informationspsychologie" (W. D. Oswald, S. Lehrl, H. Frank) stellten fest, dass 5 Prozent der Versuchspersonen beim Kartensortieren, beim Nachsprechen einsilbiger Wörter, beim Erfassen von Bildern oder Texten - auch am Computer oder in der Zeitung -, in der Lage ist, die doppelte Menge an Information pro Zeiteinheit aufzunehmen, im Gedächtnis zu speichern oder aus dem Gedächtnis wieder abzurufen, als der übrige Teil der Bevölkerung. Etwa 30% der Bevölkerung erzielen mittlere Ergebnisse. Es stellte sich des Weiteren heraus, dass die wissenschaftlich-technisch Hochbegabten bzw. Hochbefähigten mit den "schnellen Informationsverarbeitern" der Erlanger Psychologen identisch sind (vgl. Weiss 2002).

Das ohnehin nur heuristisch nützliche Modell des Kurzzeitgedächtnisses wurde in den letzten Jahren durch das Modell des Arbeitsgedächtnisses abgelöst, das drei Systeme umfasst: Ein räumlich-visueller "Notizblock" zur kurzfristigen Speicherung von visuellen Eindrücken, eine "artikulatorische Schleife" zur Speicherung von verbalen Informationen, die durch ein inneres Wiederholen für Kommunikationsprozesse verfügbar gehalten werden und ein zentrale "Exekutive", die beide Systeme verwaltet und die Informationen aus diesen Systemen mit dem Langzeitgedächtnis verknüpft.

Das visuelle Kurzzeitgedächtnis etwa hilft den Menschen, Objekte über einen kurzen Zeitraum im Gedächtnis zu behalten, auch wenn diese Objekte gar nicht mehr sichtbar sind. Anders als bisher angenommen basiert das visuelle Kurzzeitgedächtnis aber nicht nur auf einer Art von Information über ein Objekt, also etwa nur über dessen Farbe oder nur zum Namen des Objekts, sondern es können mehrere Arten von Information gleichzeitig im Kurzzeitgedächtnis aufrechterhalten werden. Offenbar ist das Kurzzeitgedächtnis komplexer ist als zuvor vermutet. Liu et al. (2929) registrierten die Gehirnaktivität bei Epilepsie-Patienten mithilfe von Elektroden, während die Probanden Bilder von Objekten wie einer Banane präsentiert bekamen und sich diese für kurze Zeit merken sollten. Es zeigte sich, dass neuronale Netzwerke Bilder in ähnlichen Schritten verarbeiten wie Menschen, denn sieht ein Mensch oder ein neuronales Netzwerk eine Banane, werden im ersten Schritt einfache Eigenschaften wie die gelbe Farbe und die glatte Textur verarbeitet. Im Verlauf des Betrachtens wird die verarbeitete Information immer komplexer, denn so erkennen Mensch und Netzwerk schließlich, dass es sich um eine spezielle Halbmondform handelt, bis am Ende die Banane benannt werden kann. Man verglich die verschiedenen Verarbeitungsschritte des neuronalen Netzwerks mit den Gehirndaten und stellte fest, welche Aktivitätsmuster zur Verarbeitung einfacher visueller Eigenschaften wie der gelben Farbe der Banane gehören, und welche zu komplexeren Eigenschaften wie ihrem Namen. Dabei wurden die Objekte nicht wie ursprünglich angenommen nur in einer Form im Kurzzeitgedächtnis abgebildet, sondern in mehreren Formen gleichzeitig, und zwar werden veim Betrachten zunächst einfache Merkmale der Banane im Gedächtnis präsent gehalten, und erst danach kommen komplexere Eigenschaften wie der Name hinzu. Während der Merkphase werdendann  aber einfache und komplexe Informationen gleichzeitig aufrechterhalten.

Das Kurzzeitgedächtnis entwickelt sich übrigens schon im Mutterleib und 30 Wochen alte Ungeborene können sich Ereignisse minutenlang merken. Das Gehirn Ungeborener entwickelt sich bekanntlich langsam und ist bei der Geburt noch nicht vollständig ausgereift, allerdings werden jene Strukturen, aus denen sich das Gedächtnis bildet, schon sehr früh angelegt. Jan Nijhuis (Universität Maastricht) untersuchte mit Ultraschall das Kurzzeitgedächtnis von Föten (Ungeborene zwischen 30 und 38 Wochen) gesunder Schwangere mittels des Habituationseffekts, bei dem man die Anzahl der Impulse misst, die der Organismus des Fötus braucht, bis er sich an einen neuen Reiz gewöhnt. Die Reaktion der Föten auf die Reize wurde mit Ultraschall verfolgt, bis diese nicht mehr darauf reagierten. Wenn die jüngsten Föten zehn Minuten nach der ersten Gewöhnung erneut mit demselben Reiz konfrontiert wurden, erkannten sie ihn offenbar wieder und reagierten gelassen darauf. Als die Forscher dasselbe Experiment mit 34 Wochen alten Föten machten, konnten sich diese sogar vier Wochen nach dem ersten Test noch an die Stimulation erinnern (Strauch 2009).

Der Klassiker:
Miller, George A. (1956). The Magical Number 7, Plus or Minus Two: Some Limits on Our Capacity for Processing Information.Psychological Review, 63, pp. 81-97.

Weitere Quellen:
Dambeck, Holger (2010). Zwanzigeins schlägt einundzwanzig.
WWW: http://nachrichten.t-online.de/chinesische-rechenkuenste-zwanzigeins-schlaegt-einundzwanzig/id_21843604/index (10-02-23)

 

[Bildquelle: http://www.wissen.de/wde/generator/substanzen/bilder/wissen/2/2/2266082,property=inline.gif]

 

Übrigens: Wenn sich die menschliche Wahrnehmung beim Lernen verbessert, dann liegt dies nicht so sehr daran, dass mehr Informationen das Gehirn erreichen als bei anderen Menschen, vielmehr lernt das Gehirn, mit der Information immer mehr anzufangen. Insbesondere spielt bei immer mehr Expertise die Interpretation der Reize eine wichtigere Rolle, wobei der Lernvorgang vor allem auf der Ebene der Entscheidungsfindung stattfindet. Experten sehen oder hören daher nicht mehr oder besser als andere, sondern ihr Gehirn wertet die Hör- oder Sehinformationen einfach besser und gründlicher aus.

Ein kleines Experiment zum Kurzzeit-Gedächtnis: Die „Buchstaben-Reihe“.

Man benötigt dafür mindestens zwei Menschen, am besten geht es aber mit einer ganzen Schulklasse. Einer schreibt versteckt Buchstabenreihen, die keinen Sinn ergeben, wobei die Reihen mit zwei Buchstaben anfangen (z.B. WL) und dann immer einen Buchstaben mehr haben (z.B. eine Reihe mit 5 Buchstaben: KPZCA, oder eine mit 10: BKLMNRSÜTQ).
Dem Mitspieler oder der Klasse werden diese Reihen nacheinander langsam vorgelesen und nach jeweils etwa fünf Sekunden werden die Reihen aus dem Gedächtnis niedergeschrieben. Man fängt mit der zweier Reihe an und arbeitet sich bis zur 10er oder 2er voran. Die meisten schaffen problemlos 7 oder 8 Buchstaben, aber danach schleichen sich die ersten Fehler ein.

Was ist ein "Chunk" ?

Nehmen wir an, wir lesen unseren Versuchspersonen einzelne Buchstabenreihen mit variierender Länge vor, also z.B.

W R E

J L O R

F L P A N

P O G L F E

Q I V S T Z I

S M U A Z N E M

K M I L P S Q S T

I Z L P D F N E O L

Dann werden wir wieder feststellen: Irgendwann werden sie unsicher und können nicht mehr alle Buchstaben richtig reproduzieren. Das wird etwa bei

S M U A Z N E M 

der Fall sein, hier sind es 8 Buchstaben, die behalten werden müssen. 

Wir folgern: der Mensch kann eine Folge von 7 Buchstaben fehlerfrei im Kurzzeitgedächtnis speichern. Ordnet man die 8 Buchstaben einfach anders an:

Z U S A M M E N

ist es überhaupt kein Problem, sich diese zu merken. Aus unzusammenhängenden Einzelinformationen (Buchstaben) wird eine einzelne Information "höherer Ordnung" (das Wort) gebildet. Diesen Vorgang nennt man "Chunking", und der Begriff "Chunk" bezeichnet also eine Informationseinheit, die mehrere Elemente zu einer einzelnen Bedeutung zusammenfasst. Man kann sich 7 einfache Wörter genauso gut merken wie 7 Buchstaben, also

KLEIN BAUM HOCH KATZE SITZEN SCHWARZ HAUS

Die 7 Chunks (hier also Wörter) enthalten 35 Buchstaben, die wir uns als unzusammenhängende Einzelinformationen niemals merken könnten. Bildet man daraus einen Satz:

(DIE) KLEINE SCHWARZE KATZE SITZT (AUF DEM) HOHEN BAUM (VORM) HAUS.

kann man sich diese ebenfalls leicht merken. Irgendwann stößt man beim Chunking an eine Grenze, z.B. kann man sich nicht mehr sieben Sätze, sieben Geschichten und sieben Bücher merken. Chunking ist eine der effektivsten Strategien, die unser Gehirn entwickelt hat, um sich größere Informationsmengen komprimiert merken zu können. Chunking ist eine intellektuelle Leistung, also kein mechanischer Vorgang. Das Komprimieren von reinen Daten zu etwas "mit Sinn" setzt Wissen über Bedeutungen und die Fertigkeit zur Verknüpfung von Informationen voraus.

Bei der Anwendung dieser Kapazitätsbeschränkung unseres Kurzzeitgedächtnisses sollte man mit der „magischen Zahl“ 7 vorsichtig umgehen, denn die Kapazität kann durch eine Kombination von Umwelteinflüssen wie lärmbedingtem Stress, geringer Motivation oder einfach schlechter Laune gegen Null streben (vgl. Wirth 2002). Auf muss dabei auf die Unterteilung in verschiedene Gedächtnissysteme, etwa visuelles und phonologisches Gedächtnis, Rücksicht genommen werden, da die entsprechende Strukturierung der Informationen den Menschen die Bildung von Zusammenhängen im Gedächtnis erleichtert oder erschwert.

 

Ein Erkennen solcher Muster ermöglicht die Speicherung einer wesentlich höheren Gesamtzahl von Fakten im Kurzzeitgedächtnis und damit die Möglichkeit, viele Aufgaben sehr viel schneller und sicherer zu erledigen, weil keine externen Speicher wie Zettel oder Dateien mehr zu Hilfe genommen werden müssen bzw. keine Fehler auftreten, die sonst die Erledigung der Aufgabe gefährden.

Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung ergibt sich aus der Beobachtung, dass offenbar jedes sensorische System über ein eigenes Kurzzeitgedächtnis verfügt. Bislang sind nur das Sprach/Hörsystem und das visuelle System eingehend erforscht und der Beweis zweier getrennter Kurzzeitgedächtnisse für verbale und visuelle Informationen erbracht, aber vermutlich gibt es weitere Kurzzeitgedächtnisse für Geräusche, für Gerüche/Geschmäcker und für Tastempfindungen.

Sprachliche Informationen werden im sogenannten phonologischen Kurzzeitgedächtnis gespeichert und zwar unabhängig davon, ob sie visuell oder akustisch angeliefert worden sind. Demgegenüber werden nichtsprachliche visuelle Informationen im visuellen Kurzzeitgedächtnis gespeichert.

Das bedeutet, dass eine gleichzeitige Nutzung der beiden Kurzzeitgedächtnisse und eine damit einhergehende Erhöhung der Speichermöglichkeit erreicht werden kann, wenn für die Darstellung der Information kombinierte sprachliche und graphische Darstellungsweisen gewählt werden, vorausgesetzt, die graphischen Teile werden nicht sprachlich interpretiert sondern bildlich. Dabei ist allerdings zu beachten, dass visuelle gespeicherte Informationen weniger genau sind als sprachlich gespeicherte. Es sollten daher möglichst Vorkehrungen gegen Fehler in der visuellen Speicherung getroffen werden, z.B. indem man alle visuelle Information zusätzlich noch einmal sprachlich einbringt.

Siehe dazu: Lernstrategien - Lerntypen

Kaugummikauen verbessert das Gedächtnis - oder auch nicht

Die eigene kognitive Leistungsfähigkeit auf lange Sicht zu steigern, ist ein Wunsch den vermutlich ein jeder von uns Menschen hat. Die bereits durchgeführten systematischen Überprüfungen diese Fähigkeit zu steigern waren jedoch nicht sehr erfolgreich. In einer Studie behauptet der medizinische Psychologe S. Lehrl das Kaugummikauen die Lernleistung seiner Studenten massiv gesteigert hat. Weiters betont er in einer Schweizer Fachzeitschrift, dass man den Schulkindern eigentlich das Kaugummikauen in einer Unterrichtseinheit erlauben müsste, wenn der Erfolg wichtiger als die Ästhetik sei. Lehrl testete auch die Wirkung auf den Wachheitsgrad und die Lernleistung bei kaugummikauenden/nichtkauenden Studenten. Bei den längeren Studien rutschte der Wachheitsgrad der Nichtkauer unter den Beginnwachheitsgrad, wobei sich die Kauer einen Zustand voll Wachheit angenähert haben. Mit vier Studien testet er außerdem, ob sich Kauern und Nichtkauern im Bezug auf die Wissenszunahme unterscheiden. Die Probanden mit Kaugummi schnitten wesentlichen besser ab, als die ohne. Lehrl schließt daraus, dass mit dieser sehr einfachen Maßnahme die Lernleistungen im Frontalunterricht erhöht werden können. Zusätzlich veröffentlichten Allen, Galvis und Katz 2004 eine Studie, wo der positive Einfluss von Kaugummikauen nicht aufrecht erhalten werden konnte. Hier ist jedoch hinzuzufügen, dass dieser Studie nur ein wenige Zeilen langes Abstract vorliegt. Daher kann die Qualität nicht bewertet werden. Die Studien von Lehrl und Allen et al. sind jedoch sehr kritisch zu betrachten da sie einige Kritikpunkte anführen (z.B. sehr kleine Fallzahlen, fehlende Stichprobenbeschreibung, etc.). Hier ist auch anzumerken das bislang noch keine soliden, methodisch sorgfältigen Studien mit großen Stichproben veröffentlicht wurden (vgl. Rost, Wirthwein, Frey & Becker, 2010, S. 39-42). Auch britische Wissenschafter wollen herausgefunden haben, dass Kaugummikauen das Denken fördert. Die Studien wurden an der Universität von Northumbria durchgeführt: 75 Freiwillige wurden verschiedenen Tests unterzogen. Ein Drittel der Probanden bekam ein Stück Kaugummi, ein Drittel durfte mit leerem Mund kauen, und ein Drittel musste Kaubewegungen unterlassen. Zur allgemeinen Überraschung schnitten die Kaugummi-Kauer eindeutig am besten ab, Kurz- und Langzeitgedächtnis verbesserten sich sogar dramatisch. Die Inhaltsstoffe des Kaugummis haben keinen Effekt, die Forscher vermuten, dass der Akt des Kauens das Gehirn beflügelt. Herzschlag und Puls steigen durchs Kauen, das bringt mehr Sauerstoff ins Gehirn. Eine Theorie besagt: Der Kauvorgang täuscht dem Gehirn vor, dass gegessen wird, wodurch die Insulinproduktion steigt, was dem Hirn auch gut tut.

Rost et al. (2010) widerlegen in zwei Experimenten hingegen die These, dass Kaugummikauen schlau mache, denn eine kurzfristige Intelligenzsteigerung ist und bleibt eine Illusion. Im ersten Experiment wurden die Auswirkungen von Kaugummikauen auf die kognitive Leistungsfähigkeit untersucht. Die Stichprobe setzte sich aus 544 Schülern der fünften und sechsten Jahrgangsstufe (Realschul- bzw. Gymnasialklassen) zusammen, wobei das durchschnittliche Alter 11 Jahre betrug. Zusätzlich hatte man die Absicht unterschiedliche Intelligenzfacetten zu messen. Die Schüler wurden in verschiedenen Tests mit unterschiedlichen Bearbeitungszeiten überprüft, wobei die Kinder nach dem Zufallsprinzip in zwei Gruppen (Kauer/Nichtkauer) eingeteilt wurden und die Erhebung in zwei getrennten Räumen durchgeführt wurde. Das Ergebnis führte jedoch zu keinem bedeutsamen Kaugummieffekt. Im zweiten Experiment wurde der kurzzeitige Effekt des Kaugummikauens anhand von N=486 Schülern der fünften und sechsten Klassen (zwei Gesamtschulen und eine Grundschule mit Förderstufe) getestet. Das durchschnittliche Alter betrug 11.4 Jahre. Die Erhebung der kurzfristigen Aufmerksamkeits- und Konzentrationsleistung wurde durch verschiedene Tests (Aufmerksamkeitstest, Belastungstest, etc.) gemessen. Das zweite Experiment wurde auch in zwei Gruppen bzw. von geschulten Untersuchungsleitern durchgeführt und lief stark standardisiert ab. Die statistische Auswertung verlief genau gleich wie die Auswertung des ersten Experiments. Im zweiten Experiment gibt es ein sehr interessantes Ergebnis. In einigen Punkten (z.B. Konzentrationsleistung) gab es leichte statistische Vorteile zugunsten der Nichtkauer. Diese sind aber nur sehr klein und daher gibt es keinen Anlass anzunehmen, dass Kaugummi eine positive Wirkung auf die Gedächtnisleistungen von Schülern der fünften und sechsten Klasse hat. Aufgrund dieser beiden Experimente können die Befunde von Allen et al. und anderen Forschern nicht unterstützt werden (vgl. Rost et al., 2010, S. 42-46).

Das Fördern der kognitiven Leistungsfähigkeit ist eine weit verbreitete Zielvorstellung. Immer mehr Menschen möchten mit einem geringen Aufwand diese Leistungsfähigkeit steigern und daher gibt es immer wieder Forschungsberichte mit dem Inhalt, wie man mit einfachen Maßnahmen eine signifikante Steigerung der kognitiven Leistungsfähigkeit erreichen kann. Die Pädagogische Psychologie hat nicht nur die Aufgaben der Entwicklung und Verbesserung von Theorien, sondern auch die Aufgabe Behauptungen zu evaluieren. Somit wird eingeschätzt, ob die Befunde nicht aus leichtfertigen popularisierten Effekten bestehen sondern, ob sie auch den empirischen Standards entsprechen. Auch der berühmte Mozart-Effekt (hören von Musikstücken von Mozart) macht nicht schlau und genau hier ist auch der Kaugummieffekt einzuordnen. Aufgrund der oben genannten zwei Experimente, die unter ausreichend strikten Kriterien durchgeführt worden sind, lassen sich keine Vorteile zugunsten der Kauer feststellen. In einigen Tests gab es im Gegenteil kleine Überlegenheiten zugunsten der Nichtkauer. Somit besteht keine Annahme, das Kaugummikauen eine Verbesserung der Gedächtnisleistung von Kindern in der getesteten Altersstufe hervorruft. Eventuell könnten die Ergebnisse bei älteren Schülern (Studenten, Erwachsene) anders aussehen und zu einem positiven Kaugummieffekt führen. Weiters soll bei weiteren Studien auch der Effekt der Glukosezufuhr durch den Zucker im Kaugummi beachtet werden. Dies wäre leicht durchführbar, da es ja zuckerfreie Kaugummis gibt. An diesen Studien sieht man auch wie leicht kritisierbare Studien in der Öffentlichkeit als eine Art „Allheilmittel“ publiziert werden, obwohl sie nicht ausreichend durchgeführt worden sind (kleine Stichproben, etc.). Um das kognitive Leistungsvermögen zu steigern bzw. zu fördern, bedarf es jahrelanger Förderung der Lernumgebung von Geburt an und zusätzlich ist es sehr wichtig, so viel wie möglich mit den eigenen Kindern zu sprechen. Weiters ist eine intensive und über Jahre andauernde vorschulische und schulische Förderung wichtig, denn weder durch Musikhören oder Kaugummikauen lässt sich eine Leistungssteigerung ermöglichen (vgl. Rost et al., 2010, S. 46-47).

Quelle:
http://www.nachrichten.at/nachrichten/ooen.asp?id=271779 (02-03-15)

Rost, D., Wirthwein, L., Frey, K. & Becker, E. (2010). Steigert Kaugummikauen das kognitive Leistungsvermögen? Zwei Experimente der besonderen Art. Zeitschrift für Pädagogische Psychologie, 24, 39-49.

Langzeitgedächtnis

Während die Inhalte des Kurzzeitgedächtnisses als Aktivierungen von Neuronen gespeichert werden (also als Hirnaktivität) sind die Inhalte des Langzeitgedächtnisses in Form von Verbindungen zwischen Neuronen gespeichert (also als Hirnstruktur) - die genaue Wirklichkeit ist einiges komplizierter und deshalb noch nicht voll bekannt. Die gängige Theorie besagt, dass die Erinnerungen beim Lernen in stabilen Proteinketten gespeichert werden (Konsolidierung). Allerdings ist das Langzeitgedächtnis ist nach neuesten Untersuchungen vermutlich labiler als bisher vermutet. Karim Nader, Glenn E. Schafe und Joseph E. LeDoux (Universität New York, 2000) vermuten, dass jedesmal, wenn Erinnerungen aus dem Langzeitgedächtnis abgerufen werden, diese im Gehirn erneut festgeschrieben werden müssen. Die Konsolidierung ist danach kein einmaliger Prozess, sondern die Erinnerungen treten jedesmal, wenn sie abgerufen werden, in eine chemisch instabile Phase. Danach müssen sie wieder konsolidiert, d.h., im Langzeitgedächtnis festgeschrieben werden. Dazu müssen neue Proteinketten gebildet werden. Diese erneute Konsolidierung finde in jenem Teil des Nervensystems statt, welcher das eigentliche Gedächtnis bildet. In dieser Studie an Ratten wurde dabei jenes Hirnareal untersucht, das die Erfahrungen von Furcht speichert.

Wie man heute weiß sind die Mandelkerne etwa für die Entstehung des Furchtgedächtnisses essenziell, denn je stärker sie aktiviert werden, desto lebendiger ist die Erinnerung an ein unangenehmes Erlebnis. Sie sprechen schnell auf mögliche Gefahren an, denn die Mandelkerne reagieren in einem Experiment auf ein gelerntes Warnsignal noch bevor dieses Signal in der Hirnrinde vollständig verarbeitet wurde und ins Bewusstsein dringt. Der Reiz nimmt gewissermaßen eine Abkürzung vom Thalamus direkt zur Amygdala, d.h., Menschen bekommen Angst, noch bevor sie überhaupt begreifen, was passiert. Während vor allem der Hippocampus bewusste, explizite Erinnerungen, etwa an Fakten oder persönliche Erfahrungen im deklarativen Gedächtnis speichert, legt die Amygdala vor allem emotionale Erinnerungen ab, die später bei Menschen ganz unbewusst auftauchen können, wobei sie sogar die Informationen im deklarativen Gedächtnis überdauern oder sich davon entkoppeln. Das kann man daran erkennen, dass Menschen nach Jahren beim Betreten einer Schule allein auf Grund des Geruches wieder Schulangst entwickeln bzw. sich unwohl fühlen.

Dieser Mechanismus begründet auch die zwei wichtigsten Eigenschaften des Langzeitgedächtnisses. Es hat eine unbegrenzte Speicherdauer und eine fast unbegrenzte Kapazität. Eine dritte Eigenschaft ist von Bedeutung, kann aber nicht ganz so leicht erklärt werden. Dies ist die Tatsache, dass für die Übertragung von Informationen ins Langzeitgedächtnis offenbar nur eine sehr geringe Bandbreite zur Verfügung steht. Innerhalb einer gegebenen Zeit kann man sich also nur relativ wenige Dinge neu langfristig merken. Auch hier ist die Wirklichkeit wieder recht kompliziert, weil die Bandbreite von der Speicherdauer abhängt. Wir können uns relativ viel innerhalb kurzer Zeit für einige Stunden oder Tage einprägen, aber nur wenig, was wir das ganze Leben lang behalten. Dies liegt daran, dass die Umsetzung von Informationen in Hirnstrukturen ein Prozess ist, der mehrere Wochen dauert, während derer die Informationen auf andere, noch flüchtige Weise zwischengespeichert werden.

Die Funktionalität des Langzeitgedächtnisses besteht aus zwei Teilen. Erstens können wir Dinge wiedererkennen und zweitens sind zu diesen Dingen eine Vielzahl von Beziehungen abgespeichert, vor allem semantische wie zahlreiche Varianten von "Teil von" oder von "ist ein"', sowie zeitliche und örtliche wie die Abfolge von Ereignissen in einer Geschichte oder Ziffern in einer Telefonnummer.

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Die Speicherung erfolgt immer in möglichst abstrakter Form, weil damit auf sehr viele Details verzichtet werden kann und weniger Platz benötigt wird. Dieser Mechanismus bedeutet umgekehrt, dass es für die Leichtigkeit, mit der etwas behalten werden kann, einen großen Unterschied macht, was für Abstraktionen zur Repräsentation des zu Erinnernden zur Verfügung stehen - und dann auch verwendet werden, denn das geschieht nur zum Teil automatisch; zu einem anderen Teil ist es eine bewusste Anstrengung, die als Elaboration bezeichnet wird. Je gründlicher die Elaboration, desto besser die Erinnerung.

Nicht nur das Lernen wird erleichtert, sondern auch das Behalten komplexer Konzepte, wenn geeignete Vorbildung vorhanden ist. Deshalb sollte man auf die Vermittlung von Basiskonzepten immer großen Wert legen und den Zusammenhang eines Faktums mit diesen Basisabstraktionen jeweils verdeutlichen.

Experimente haben außerdem ergeben, dass Fakten, zu denen eine Erläuterung oder Begründung mitgeliefert wurde, besser wieder korrekt abgerufen wurden als andere, die ohne Begründung gelernt wurden. Das beruht vermutlich darauf, dass die Begründung einen weiteren Abrufpfad zum gewünschten Faktum eröffnet: das Faktum konnte direkt erinnert werden oder aber die Begründung wurde gefunden und von dort aus das Faktum.

Dasselbe Prinzip liegt fast allen mnemotechnischen Systemen zugrunde. Es werden zusätzliche Pfade geschaffen, über die die gewünschte Information abgerufen werden kann. Besonders hilfreich in dieser Hinsicht sind Taxonomien, also hierarchische Ordnungen von Begriffen. Eine wichtige Erkenntnis aus der Psychologie zum Thema Langzeitgedächtnis betrifft die Bedeutung des inhaltlichen Kontextes bzw. auch der räumlichen Umgebung für das erfolgreiche Abrufen von Erinnerungen. Godden und Baddeley prüften 1975 die Auswirkungen eines Umgebungswechsels auf die Erinnerung, indem sie Taucher eine Liste von Wörtern am Strand lernen ließen und andere Taucher im Wasser. Beide Gruppen konnten am jeweils gleichen Ort (Strand oder Wasser) die Wörter etwa gleich gut wieder abrufen. Sollten jedoch die Im-Wasser-Lerner am Strand abrufen oder umgekehrt, so sank die Abrufleistung um 40 Prozent.

Dieser Effekt kommt daher, dass unbewusst Elemente der Umgebung verwendet werden, um daran Assoziationen zu den zu merkenden Informationen zu befestigen, was das Abrufen der Informationen nur dann erleichtert, wenn diese Elemente zum Abrufzeitpunkt als Anregungen verfügbar sind. Der Effekt tritt nicht nur im Bezug auf örtliche Umgebungen, sondern auch für situative Kontexte auf. Letztere schließen auch Aspekte der internen Situation ein, z.B. die Gefühlslage oder kurz zuvor gemachte Erlebnisse. Als Folgerung sollte das Lernen von Wissen und Fertigkeiten nach Möglichkeit in anwendungsnahen Situationen und Räumen erfolgen, um den späteren Abruf zu optimieren. (Das für die Universität typische Lernen im Hörsaal ist insofern also grundsätzlich erschwert, es sei denn im Hinblick auf eine Klausur, die im gleichen Hörsaal geschrieben wird.)

Baddeley und Hitch (1974) erweiterten das Kurzzeitgedächtnismodell durch modalitätsspezifische Komponenten, und zwar

• die artikulatorische Schleife (phonological loop) zur Aufrechterhaltung sprachlicher Information,
• den bildhaft-räumlicher Notizblock (visuo-spacial scetchpad) zur Aufrechterhaltung visueller Vorstellungen
• eine zentrale Exekutive (central executive) zur Kontrolle der beiden anderen Subsysteme (modalitätsunspezifisch)

und bewiesen diese Mechanismen durch experimentelle Störungen einzelner Komponenten nach.

So könnte zum Beispiel nach dem Lesen eines Computerhandbuchs die Information, dass man zum Verlassen eines bestimmten Programms Ctrl-Q drücken muss im Langzeitgedächtnis haftenbleiben, aber es ist vielleicht nicht mehr zu rekonstruieren, ob dort gestanden hatte "Zum Verlassen geben Sie Ctrl-Q ein." oder aber "Wenn Sie das Programm verlassen möchten, so drücken sie die Taste 'Ctrl', halten Sie sie fest und drücken sie dann gleichzeitig die Taste Q". Obwohl die beiden Sätze sehr unterschiedlich sind, werden sie im Langzeitgedächtnis auf dieselbe Repräsentation abgebildet, weil die Abstraktion des Betätigens einer Control-Taste bereits verfügbar war und die Details der Formulierung ohnehin nicht von Bedeutung sind.

 

Siehe auch Das Vergessen

Quellen & Literatur

http://paedpsych.jk.uni-linz.ac.at/INTERNET/ARBEITSBLAETTERORD/LERNTECHNIKORD/Gedaechtnis.html

https://www.stangl-taller.at/LERNTIPS/

http://www.quarks.de/

Thomas Kramar: "Alles, was zählt, dauert drei Sekunden" - Wie sich das Gehirn die Gegenwart strukturiert. Die Presse, 3.2.2001, S. VIII.

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http://www.BerlinOnline.de/suche/.bin/mark.cgi/wissen/wissenschaftsarchiv/000315/.html/medizin4.html?keywords=lernen

Pohl, Wolf (2001). Antonio R. Damasio: "Ich fühle, also bin ich. Die Entschlüsselung des Bewusstseins". Eine Rezension. Aufklärung und Kritik 1/2001 (S. 168 ff.).

WWW: http://members.aol.com/GKP2/pohl3.htm (01-07-10)

Strauch, Stefanie (2009). Erinnerungen aus dem Mutterleib. http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/305302.html (09-07-14)

Weiss, Volkmar (2002). Ein kritischer Beitrag zur politischen Wertung der PISA-Studie.
WWW: http://www.v-weiss.de/pisa3.html (03-06-19)

Wirth, Thomas (2002): Die magische Zahl 7 und die Gedächtnisspanne.
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