Wie aus einem Reiz Wissen wird

Neurowissenschaft und Pädagogik sind so eng zusammengerückt, dass daraus ein eigenes Feld entstanden ist, das im Englischen „Neuroeducation“ heißt. Der hier vorgestellte Aufsatz verfolgt den Weg vom Reiz zum Wissen entlang dreier Schlüsselgrößen – Konsolidierung, Wiederholung und Zeit – und fragt, was daraus für den Unterricht in Deutsch als Fremdsprache (DaF) und Deutsch als Zweitsprache (DaZ) folgt.

Dazu verbindet er empirisch fundierte Lerntheorie, etwa von Buzsáki, Damasio sowie Roediger und Karpicke, mit Denkern der Kultur- und Zeitphilosophie wie Husserl, Heidegger, Rosa und Han. Sein Bauplan umfasst einen grundlagentheoretischen Teil, einen Teil über Aufmerksamkeit, Ruhezustände und die digitale Moderne, eine methodologische Selbstvergewisserung und einen didaktisch-praktischen Schluss – ein eigener empirischer Studienteil ist nicht darunter. Der Aufsatz konzentriert sich also auf einen Kernbestand gut gesicherter Erkenntnisse über das Gedächtnis.

Nach Darstellung der Autorin hat die Neurodidaktik wiederholt davor gewarnt, neurowissenschaftliche Befunde vorschnell in Unterrichtsrezepte zu übersetzen. Sie selbst versteht Neurodidaktik nicht als bloße Anwendung von Laborbefunden, sondern als Übersetzungsarbeit zwischen Hirnforschung, Bildungsphilosophie und Unterrichtsgestaltung. Zwischen Labor und Klassenzimmer liegt für sie eine erhebliche Übersetzungsdistanz: Ein Befund über Aktivitätsfolgen im Hippocampus der Ratte – einer Hirnstruktur, die neue Information vorübergehend zwischenspeichern kann – begründet noch keine Unterrichtsmethode. Seriöse Neurodidaktik arbeitet deshalb nach Ansicht der Autorin nicht deduktiv, also vom Neuron zur Methode, sondern sucht Konvergenz: jene Stellen, an denen Hirnforschung, Lernpsychologie und Unterrichtspraxis in dieselbe Richtung weisen.

Diese Vorsicht ist umso nötiger, als das Feld von hartnäckigen Neuromythen durchzogen ist – verbreiteten Irrtümern über das Gehirn. Schon 2007 hatte die Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) vor Missverständnissen über das Gehirn unter Lehrkräften gewarnt und sie als Neuromythen bezeichnet. Zu diesen Mythen zählt die Vorstellung fester Lerntypen – visuell, auditiv oder kinästhetisch –, denen sich der Unterricht anpassen müsse. Für diese Annahme gibt es trotz ihrer Popularität keine tragfähige empirische Stütze, wie die Autorin unter Verweis auf Pashler und Kollegen aus dem Jahr 2008 festhält. Solche Mythen sind nicht harmlos: Sie binden Ressourcen und erzeugen falsche Sicherheiten.

Was aber trägt? Die Kernthese steht im Fazit: Der Weg vom Reiz zum Wissen ist ein zeitlich gestaffelter Prozess, dessen kritische Phase nicht die Aufnahme ist, sondern die nachfolgende Konsolidierung. Gemeint ist die Festigung nach dem Lernen: Nur Gedächtnisspuren, die wieder aktiviert werden, überdauern, erklärt die Autorin mit Buzsákis Zwei-Stufen-Modell und Befunden zum sogenannten Replay.

Was wir gerade gelernt haben, ist zunächst erstaunlich zerbrechlich. Die Gedächtnisforschung unterscheidet deshalb zwei Vorgänge: die Enkodierung, also das Erfassen einer neuen Information, und die Konsolidierung, ihre anschließende Festigung. Den Begriff der Konsolidierung führten bereits im Jahr 1900 Georg Elias Müller und sein Student Alfons Pilzecker ein.

Die moderne Gedächtnisforschung habe diese frühe Intuition vielfach bestätigt, schreibt die Autorin. Enkodierung und Konsolidierung seien zwei verschiedene Stufen der Gedächtnisbildung. Diese Zweistufigkeit hat der Forscher György Buzsáki in ein einflussreiches Modell überführt. Darin kodiert der Hippocampus, eine Hirnregion, in einem wachen Aufnahmezustand neue Erfahrungen. In einem nachfolgenden Ruhezustand werden dieselben Aktivitätsmuster der Nervenzellen in komprimierter Form „wiederabgespielt“. Vereinfacht gesagt: Der wache Zustand nimmt auf, der ruhige verarbeitet und sichert. Gefestigt wird also nicht im Moment der Aufnahme, sondern danach.

Auch die Befundlage in der Fachliteratur beschreibt einen solchen Ablauf: Die Konsolidierung läuft hauptsächlich in Ruhephasen ab, die besten Bedingungen findet sie im Schlaf. Bis dahin dient der Hippocampus als eine Art Zwischenspeicher. Mit der Zeit nimmt seine führende Rolle ab: Über Tage bis Jahre hinweg werden etwa Inhalte des Faktenwissens, das sogenannte semantische Gedächtnis, unabhängig vom Hippocampus. Das Gelernte wird dabei in schon bestehende Netze des Neokortex eingebunden, der Großhirnrinde, und zwar vor allem im Schlaf.

Wie genau diese Festigung im Schlaf funktioniert, dafür gibt es allerdings zwei Erklärungsansätze, sogenannte Hypothesen. Die Theorie der synaptischen Homöostase besagt, dass im Schlaf nicht benötigte Synapsen, also Kontaktstellen zwischen Nervenzellen, abgebaut werden und wichtige Verbindungen dadurch bessere Bedingungen erhalten. Die Hypothese der aktiven System-Konsolidierung nimmt dagegen an, dass Gedächtnisinhalte im Schlaf reaktiviert, neu geordnet und in bestehende Netzwerke des Langzeitgedächtnisses integriert werden. Diese Reaktivierungen finden nach dieser Vorstellung im Tiefschlaf statt.

Für die Autorin ist gerade die zweite Stufe die fragilere und didaktisch oft vernachlässigte.

Was geschieht mit einer frischen Erinnerung, nachdem wir etwas gelernt haben? In der ruhigen zweiten Stufe von György Buzsákis Zwei-Stufen-Modell, auf das sich die Autorin stützt, werden dieselben Nervenzell-Sequenzen, die beim Lernen im Hippocampus aktiv waren, in geraffter Form erneut abgespielt.

Dieses Wiederabspielen heißt Replay, und es ereignet sich vor allem während sogenannter Sharp-Wave-Ripples. Das sind kurze, sehr schnelle Schwingungen im Hippocampus, etwa 150 bis 200 Mal pro Sekunde. Über das Replay wandert die zunächst im Hippocampus abgelegte Information schrittweise in Netzwerke der Großhirnrinde und wird dort als langfristige Spur verankert. Der Begriff Replay stammt ursprünglich aus Studien an Nagetieren und meint eine Reaktivierung, die die zeitliche und räumliche Struktur des Erlebten bewahrt, auch wenn das Tempo gerafft ist.

Gezeigt wurde dieses Replay im Tierexperiment, und zwar bei Aufgaben zum Labyrinthlernen. Nervenzellen von Nagetieren, die beim Lernen in einem T-förmigen Labyrinth gemeinsam feuerten, zeigten im anschließenden Schlaf wieder dieselben Feuermuster. Beim Menschen sind Sharp-Wave-Ripples in diesem Zusammenhang dagegen erst später nachgewiesen worden. Während sie bei Nagetieren ausführlich beschrieben sind, ist ihr Nachweis beim Menschen nach einer aktuellen Studie begrenzt, unter anderem weil die Messpunkte im Gehirn nur grob verteilt sind. Dieselbe Studie fand bei menschlichen Ripples zudem Spitzenfrequenzen unter 150 Hertz.

Kann man dieses nächtliche Wiederabspielen gezielt anstoßen? Forschende spielen dazu im Schlaf Hinweisreize ein, die mit dem Gelernten verbunden sind: Sie erhöhen nicht die Menge der Reaktivierung an sich, steigern aber die Zahl der Replays für die angestoßenen Gedächtnisteile. In einer Studie zu dieser gezielten Reaktivierung verbesserten oder stabilisierten sich schwache, im Schlaf angestoßene Sequenzen bei einer Aufgabe stärker als nicht angestoßene. Bei einer zweiten Aufgabe fand sich dagegen kein signifikanter Unterschied zwischen angestoßenen und nicht angestoßenen Sequenzen.

Die Autorin selbst mahnt zur Vorsicht, denn viele neurowissenschaftliche Erkenntnisse stammen aus Tiermodellen.

Wer Vokabeln lernt, kennt das Gefühl: Was gestern noch saß, ist heute wie weggeblasen. Für die Autorin ist das kein Mangel, sondern die Kehrseite der Konsolidierung – jener Festigung, durch die neu Gelerntes im Langzeitgedächtnis verankert wird. Das Gehirn, so ihre Argumentation, behält nicht, was nur einmal aktiviert wurde, und lässt zerfallen, was nicht erneut gebraucht wird. In ihrem Fazit erscheint Vergessen deshalb nicht als Versagen, sondern als Normalfunktion eines ökonomisch arbeitenden Gehirns.

Dass das Gehirn aktiv vergisst, ist dabei mehr als ein Bild: Pionierstudien, die mit Taufliegen der Gattung Drosophila begannen, haben mehrere molekulare und zelluläre Mechanismen für aktives Vergessen identifiziert. Ein Übersichtsbeitrag zur Biologie des Vergessens hält es sogar für möglich, dass dieses Vergessen der Grundzustand des Gehirns ist, das fortwährend Erinnerungen abbaut. Das Forschungsfeld steckt allerdings, wie die Autoren selbst schreiben, noch in den Kinderschuhen.

Behalten ist für die Autorin deshalb die Ausnahme, die durch wiederholte Reaktivierung erarbeitet werden muss. Zwei Befunde der Lernpsychologie rückt sie dabei in den Mittelpunkt. Der Verteilungseffekt besagt, dass über die Zeit verteiltes Lernen langfristig deutlich besser haftet als geballtes Pauken in einer einzigen Sitzung. Der Testeffekt, auch Abrufübung genannt, besagt, dass das aktive Hervorholen einer Information aus dem Gedächtnis das Behalten stärker fördert als erneutes Lesen. Beide Effekte sind nach ihrer Darstellung über Altersgruppen, Materialien und Testformate hinweg vielfach repliziert, also in immer neuen Studien bestätigt, und gelten als robust.

Wie groß der Unterschied ausfallen kann, zeigt ein Experiment, in dem Studierende Vokabelpaare einer Fremdsprache lernten. Wer die Wortpaare immer wieder abrufen musste, erinnerte sich im Abschlusstest an etwa 80 Prozent, in den Bedingungen ohne wiederholtes Testen waren es nur 36 beziehungsweise 33 Prozent. Wiederholtes Abrufen steigerte das Behalten damit um rund vier Standardabweichungen – die Ergebnisse der beiden Gruppen überlappten sich nicht einmal.

Warum gerade verteiltes Üben so gut wirkt, erklärt die Autorin unter anderem damit, dass der Abruf mit wachsendem Abstand anstrengender und damit wirksamer wird. Ganz geklärt ist dieser Mechanismus jedoch nicht: Die Autoren einer Studie zum Abstandseffekt halten weitere Forschung für nötig, um den Gedächtnisvorteil verteilten Wiederholens zu verstehen. Möglicherweise, so ihr Schluss, tragen je nach gewähltem Abstand mehrere Mechanismen in unterschiedlichem Maß zu dem Effekt bei. Für Lernende leitet die Autorin daraus eine entlastende Botschaft ab: Vergessen ist normal, und die Lösung heißt nicht mehr Druck, sondern verteilte Wiederholung und Abruf.

Wann sich Gelerntes im Gedächtnis festigt, ist für die Autorin nur die halbe Geschichte: Es kommt auch darauf an, wie gelernt wird. Gemeint ist der emotionale und körperliche Zustand, in dem gelernt wird. Die Trennung von kühler Vernunft und störendem Gefühl, die lange auch das Bildungsdenken prägte, hält die Autorin für neurowissenschaftlich nicht haltbar.

Mit Antonio Damasio beschreibt sie Gefühle nicht als Trübung des Denkens, sondern als bewertende Signale, die festlegen, was als bedeutsam markiert und bevorzugt verarbeitet wird. Ein Gefühl wirkt in diesem Bild wie ein Textmarker im Kopf. Daraus leitet sie einen Kernsatz ab: Was emotional zählt, wird besser behalten – nicht als pädagogischer Wunsch, sondern als neurobiologische Regel. Festigen, in der Fachsprache Konsolidierung, bedeutet dabei, dass frisch gelernte, noch instabile Gedächtnisinhalte stabilisiert und zu dauerhaften Erinnerungen verstärkt werden. In ihrem vierten Praxisprinzip, „Emotion und Beziehung gestalten“, nennt die Autorin Bedeutung, Sicherheit und Resonanz entsprechend keine weichen Zugaben, sondern Bedingungen der Konsolidierung.

Wie steht es um die Belege dafür? Studien zufolge ist die Amygdala, eine Hirnregion, an der Verarbeitung emotionaler Erregung beteiligt und wirkt auf Gedächtnisprozesse wie das Einspeichern und Ablegen ein. Wird sie beim Einspeichern emotional erregender Information aktiv, ob angenehm oder unangenehm, hängt das mit dem späteren Erinnern zusammen. Forschende um Voogd zeigten 2016 zudem, dass die Stärke der Amygdala-Aktivität die Gedächtnisleistung 24 Stunden nach dem Einspeichern vorhersagen kann.

Ein Rätsel bleibt allerdings. Eine Arbeit über die Rolle des Schlafs für das Gedächtnis hält fest, dass noch offen ist, ob emotionale Erinnerungen tatsächlich auf andere Art gefestigt werden als neutrale. Genauso denkbar ist, dass es derselbe Festigungsprozess ist, den die emotionale Erregung beim Einspeichern bloß verstärkt oder beschleunigt. Dass Gefühle das Behalten fördern, ist also gut begründet – wie genau sie die Festigung verändern, ist dagegen noch ungeklärt.

Bevor ein Reiz überhaupt gefestigt werden kann, muss er nach Darstellung der Autorin erst die Schwelle der Aufmerksamkeit passieren. Sie nennt die Aufmerksamkeit ein Nadelöhr: Was ihr entgeht, wird gar nicht erst abgespeichert und kann folglich auch nicht behalten werden. Unter den Bedingungen der digitalen Moderne wird sie damit, so die Autorin, zur knappsten Ressource.

Was sich wie gleichzeitiges Arbeiten anfühlt, ist nach ihrer Darstellung ein rascher Wechsel zwischen Aufgaben, und jeder Wechsel kostet Zeit, erhöht die Fehlerrate und schwächt die Tiefe der Verarbeitung. Für das Lernen heißt das: Geteilte Aufmerksamkeit hinterlässt flachere, instabilere Gedächtnisspuren. Schon eine Benachrichtigung oder ein abschweifender Blick zum Bildschirm zwingt das Arbeitsgedächtnis, den mühsam aufgebauten Zusammenhang neu herzustellen.

Wenn die Aufmerksamkeit das Nadelöhr der Aufnahme ist, dann sind Ruhezustände für die Autorin das „Werkstattlicht der Verarbeitung“. Die Hirnforschung beschreibt dafür ein eigenes Netzwerk, das Default Mode Network, kurz DMN: einen Verbund eng gekoppelter Hirnregionen, der in Ruhe aktiv ist und herunterfährt, sobald eine Aufgabe beginnt. Gemeint ist ein Zustand, in dem ein Mensch wach und aufmerksam ist, aber keine fordernde, zielgerichtete Aufgabe verfolgt. Laut der Autorin ist dieses Netzwerk an autobiografischer Erinnerung und an der Verknüpfung von Erfahrungen beteiligt. Pause, Ruhe und zweckfreies Verweilen sind aus ihrer Sicht nicht das Gegenteil von Lernen, sondern dessen stille Fortsetzung.

Wie belastbar ist das? Eine medizinische Übersichtsarbeit bezeichnet die Annahme, dass DMN-Aktivität in Ruhe für die Gedächtnisfestigung notwendig ist, als Hypothese. Eine Studie fand, dass sich die Verbindungen zwischen Hirnregionen, die beim Einprägen aktiv waren, in der anschließenden Ruhe veränderten und dass diese Veränderung mit der späteren Erinnerung zusammenhing. Allerdings wurde das Gedächtnis dort relativ kurz nach dem Lernen getestet, und die Forschenden halten offen, ob diese Spanne für eine längerfristige Festigung schon ausreicht.

Damit schließt sich für die Autorin der Bogen: Festigung, verteilte Wiederholung und emotionale Verankerung haben eine gemeinsame Voraussetzung, nämlich Zeit. Gerade diese Zeit aber werde in der digitalen Moderne knapp. Die Verdichtung von Reizen, die ständige Verfügbarkeit von Information und die kulturelle Beschleunigung, die Hartmut Rosa beschrieben hat, lassen nach ihrer Analyse jene Leerstellen schrumpfen, in denen Festigung geschieht. Mit Husserl argumentiert sie, Verstehen brauche das Festhalten des eben Vergangenen und die Erwartung des Kommenden – einen zeitlichen Bogen, der zerreißt, wenn die Aufmerksamkeit im Sekundentakt umgelenkt wird.

Im Unterricht in Deutsch als Fremdsprache (DaF) oder als Zweitsprache (DaZ) zeigt sich ein vertrautes Muster: Vokabeln und Satzmuster, die im Kurs scheinbar sitzen, sind in der nächsten Sitzung verschwunden. Was also kann aus der Gedächtnisforschung tatsächlich im Klassenzimmer ankommen?

Die Autorin knüpft dafür an einen Strang der deutschsprachigen Fremdsprachendidaktik an, der neurowissenschaftliche Erkenntnisse für den Unterricht in Deutsch als Fremd- und Zweitsprache fruchtbar macht. Im Zentrum steht für sie die Arbeit von Marion Grein, die die neurobiologischen Vorgänge des Lernens aufbereitet und mit Handlungsempfehlungen für Kursleitende verbindet. Hinzu kommt ein von Ulrich Herrmann herausgegebener Sammelband zur Neurodidaktik, der die deutschsprachige Debatte maßgeblich geprägt hat. Diese Fachdidaktik liefert nach dem Urteil der Autorin beides: die fachspezifische Einbettung und die kritische Kontrolle für die DaF-/DaZ-Praxis. Kontrolle heißt hier vor allem Zurückhaltung, denn einzelne Studienergebnisse sind für sich genommen noch keine Unterrichtsmethode.

Mechanische Rezepte will die Autorin aus alldem ausdrücklich nicht ableiten, wohl aber begründete Gestaltungsprinzipien. Sie betreffen die zeitliche Organisation des Lernens ebenso wie die Qualität der einzelnen Lernsituation. Das erste Prinzip lautet „Verteilen statt häufen“: Wortschatz, grammatische Strukturen und Redemittel sollen über mehrere Sitzungen verteilt und in wachsenden Abständen wieder aufgegriffen werden. Die Faustregel dahinter: Kurze, regelmäßige Wiederaufnahmen schlagen lange, isolierte Pauk-Einheiten. Ein Buchkapitel über trügerische Erinnerung gibt einen ähnlichen Rat: sich lieber öfter, aber für kürzere Zeitspannen mit dem Stoff zu beschäftigen.

Das sechste Prinzip der Autorin heißt „Vergessen entdramatisieren“: Lernende sollten wissen, dass Vergessen normal ist. Diese Aufklärung entlastet nach ihrer Einschätzung und befähigt zugleich zum selbstregulierten Lernen. Wie sich diese Einsicht in konkrete Lehrpläne, Fortbildungen und institutionelle Rahmenbedingungen übersetzen lässt, lässt die Autorin ausdrücklich offen: Das müsse künftige Arbeit erst zeigen.