Stimulation des Gehirns hilft beim motorischen Lernen

Mach mal Pause! Leipziger Forschung zeigt jetzt, wie wichtig Pausen beim Lernen sind

Für alle LeserFrüher dröhnte es in unseren Ohren: „Lernen! Lernen! Nochmals lernen!“ Die Leute, die das predigten, waren zwar meist selbst keine Geistesgrößen, aber zutiefst überzeugt davon, dass Stoffpauken Menschen bildet. Was nicht der Fall ist. Wir lernen nur, wenn uns Abläufe wirklich bewusst werden. Und dazu müssen wir auch bewusste Pausen machen zwischen den Übungen. Unser Gehirn braucht die Zeit, um sich auf Neues einstellen zu können. Eine nicht ganz unwichtige Studie aus Leipzig.

Da geht es nicht nur um das Trockenschwimmen in der Schule, sondern um die Frage: Wie lernen wir eigentlich all die Handlungsabläufe, die uns später im Leben so selbstverständlich sind, obwohl Fahrradfahren, Smartphone-Bedienen oder Computerschreiben nun garantiert nicht genetisch angelegt sind? Da kann man selbst etwas lernen, wenn man kleinen Kindern beim Fahrradfahren zusieht.

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Die Fähigkeit, neue motorische Abläufe erlernen zu können, ist ein Leben lang Voraussetzung dafür, unabhängig und flexibel den Alltag zu meistern, formuliert das Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften den Ansatz der neuen Studie, in der dieses Lernen untersucht wurde. Viele Fertigkeiten, wie die Bedienung des Smartphones, das Schreiben auf einer Tastatur oder Fahrradfahren führen wir tagtäglich automatisch und ohne nachzudenken aus – mussten sie aber anfangs durch wiederholtes Üben mühsam erwerben.

Das motorische Lernen erfolgt dabei sowohl während des aktiven Übens neuer Abläufe, als auch in den Pausen danach – obwohl nicht weiter geübt wird. Und die wichtige Erkenntnis dabei: Diese Pausen sind besonders wichtig, denn hier verfestigt sich das Gelernte, sodass es später wieder abgerufen werden kann.

In einer gemeinsamen Studie beschreiben Jost-Julian Rumpf vom Universitätsklinikum Leipzig und Gesa Hartwigsen vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften (MPI CBS) nun, dass dieses Verfestigen der geübten Abläufe wahrscheinlich bereits während kurzer Unterbrechungen des Übens einsetzt und durch Hirnstimulation verbessert werden kann.

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Wann genau „merkt“ sich das Gehirn einen neu gelernten Bewegungsablauf?

Bisher ging man davon aus, dass die Stabilisierung von gelernten motorischen Abläufen erst einsetzt, wenn das Üben beendet ist und dann über mehrere Stunden abläuft. Forschungsergebnisse legen jedoch nahe, dass bereits in kurzen Pausen während des Übens Wissen über die neuen motorischen Abläufe im Gehirn abgelegt wird.

Wir wollten verstehen, wie relevant die sogenannte Konsolidierung oder Verstetigung in diesen kurzen Pausen während des Übens für das spätere Wiederabrufen nach mehreren Stunden ist und ob wir diese Prozesse mithilfe von Hirnstimulation beeinflussen können“, erklärt Erstautor Jost-Julian Rumpf den Forschungsansatz.

Der Neurologe und die MPI-Forscherin Gesa Hartwigsen entwickelten eine Studie mit gesunden Teilnehmerinnen und Teilnehmern, deren Aufgabe es war, eine einfache Zahlen-Abfolge auf einer Tastatur möglichst schnell und korrekt einzutippen. Während des Übens wurden nach einer bestimmten Anzahl von getippten Zahlenabfolgen jeweils kurze Pausen gemacht. Die Wissenschaftler fragten sich, was in den Pausen im Gehirn vor sich geht – könnte es nicht sein, dass es bereits hier offline lernt?

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Die Idee war, mittels magnetischer Stimulation durch die Schädeldecke die motorische Hirnrinde gezielt nur in den kurzen Pausen zwischen den einzelnen Übungseinheiten zu beeinflussen“, berichtet Gesa Hartwigsen. Es zeigte sich, dass die Hirnstimulation während der Pausen den Wiederabruf der gelernten Zahlenabfolge sechs Stunden später verbessert hatte. Obwohl die Teilnehmer während der sechsstündigen Pause nicht mehr weiter geübt hatten, verarbeitete das Gehirn also die erworbenen Abläufe nach der Übungseinheit effektiver und legte eine stabilere Gedächtnisspur an.

Beobachten konnten die Forscher außerdem einen sogenannten „Transfereffekt“ von der trainierten Hand auf die andere Hand.

Wenn wir das Gehirn in den Pausen zwischen den kurzen Übungseinheiten stimuliert haben, konnte die geübte Zahlen-Abfolge nicht nur mit der trainierten Hand besser abgerufen werden, sondern auch mit der anderen Hand“, sagt die Wissenschaftlerin.

Und da taucht natürlich die Frage auf: Kann man eigentlich nur als junger Mensch neue Abläufe lernen? Oder behält das Gehirn seine Fähigkeit, auch im höheren Alter neue Abläufe (und Denkabläufe) zu erlernen?

Deswegen möchten die Forscher die Effekte aus ihrer Studie als nächstes bei älteren Menschen untersuchen, die im Vergleich mit Jüngeren oft Einschränkungen bei der Verfestigung nach dem motorischen Lernen haben und perspektivisch besonders von der Stimulation profitieren könnten.

Originalpublikation: Jost-Julian Rumpf, Luca May, Christopher Fricke, Joseph Classen, Gesa Hartwigsen „Interleaving motor sequence training with high-frequency rTMS facilitates consolidation“ in Cerebral Cortex (2019): https://tinyurl.com/y3t3twqv

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