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Das plastische Gehirn

Erstaunlich effizient: Nur fünfmal schnelles Rechnen bringt Gehirn messbar auf Trab

| Autor / Redakteur: Mira Keßler* / Dr. Ilka Ottleben

Faserverbindungen im Gehirn, die durch den Hippocampus verlaufen und mit dem Abruf von numerischen Fakten assoziiert sind. Medienbasierte Trainings erhöhten die Stärke und Leitfähigkeit von Fasern, die mit dem Langzeitgedächtnis verbunden sind.
Faserverbindungen im Gehirn, die durch den Hippocampus verlaufen und mit dem Abruf von numerischen Fakten assoziiert sind. Medienbasierte Trainings erhöhten die Stärke und Leitfähigkeit von Fasern, die mit dem Langzeitgedächtnis verbunden sind. (Bild: Leibniz-Institut für Wissensmedien (IWM))

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Rechnen muss man üben, üben, üben und im Erwachsenenalter wird unser Gehirn gefühlt immer träger? Was bringt es also, unser Hirn immer wieder durch Training zu fordern? Viel – und das sehr schnell, wie Tübinger Forscher nun herausgefunden haben: Durch ein kurzes und intensives Rechentraining werden die neuronalen Verbindungen zwischen wichtigen Regionen im Gehirn im Erwachsenenalter stärker. Diese neuronale Plastizität durch numerisches Lernen war zudem bereits nach fünf Einheiten eines Rechentrainings nachweisbar.

Tübingen – Egal, ob ein Mensch neues Wissen oder eine neue körperliche Bewegung erlernt – immer verändern sich dabei Synapsen, Nervenzellverbindungen und ganze Gehirnareale, also die Funktion und Struktur des Gehirns. Das menschliche Gehirn ist ein Leben lang „plastisch“, d.h. es ist in der Lage sich zu verändern.

ForscherInnen um Dr. Dr. Elise Klein am Leibniz-Institut für Wissensmedien (IWM) haben funktionelle und strukturelle Veränderungen im Gehirn als Folge von medienbasiertem numerischen Lernen untersucht. Dass ein Rechentraining Auswirkungen auf unsere Rechenfähigkeit hat, scheint fast aus dem Bauch heraus klar. Das zeigte sich in der Studie auch auf neuronaler Ebene: Durch das Training veränderte sich das Netzwerk aus Gehirnarealen, das zur Lösung einer Aufgabe aktiviert wurde. In der Studie am IWM sind jetzt aber auch strukturelle Veränderungen im Gehirn durch das Rechentraining deutlich geworden – und somit anatomische Veränderungen im neuronalen Netzwerk.

Rechentraining verbessert Leistung und verändert Gehirn strukturell

Das Rechentraining konnte nicht nur erfolgreich die Leistung der Teilnehmenden verbessern, den Tübinger ForscherInnen gelang es auch festzustellen, wie dieser Lernprozess auf neuronaler Ebene vonstattengeht. In einer vorangegangenen Studie hatten sie schon beobachtet, dass das Training die funktionelle Aktivierung in Gehirnarealen erhöht, die mit dem Abruf von Fakten aus dem Langzeitgedächtnis assoziiert sind (z.B. Hippocampus). Jetzt konnten sie mit Hilfe der diffusionsgewichteten Magnetresonanztomographie (MRT) zeigen, dass sich durch das Training auch die strukturelle Anbindung dieser Areale über Faserverbindungen verstärkt hat und dies mit erfolgreichem Lernen einherging.

Nur fünf Einheiten eines Rechentrainings bewirken Veränderung

„Die neuronale Plastizität durch das medienbasierte Training war bereits nach nur fünf Trainingseinheiten nachweisbar“, so Elise Klein vom IWM. „Diese Veränderung auf neuronaler Ebene zeigt an sich, dass bereits kurze kognitive Trainings plastische Prozesse im Gehirn induzieren können. Die Selektivität der neurostrukturellen Veränderungen sagt etwas aus über die Verarbeitung von Rechenfakten im Gehirn.“

Potenzial für Lernschwäche und numerische Defizite

Damit geben die Ergebnisse nicht nur Aufschluss darüber, wie sich Lernprozesse im Gehirn manifestieren, sondern zeigen auch das Potenzial neurokognitiver Plastizität im Erwachsenenalter. Korbinian Moeller, Leiter der Nachwuchsgruppe Neurokognitive Plastizität, zu den Ergebnissen der Studie: „Sie erlauben weitergehende Erkenntnisse über die neuronalen Grundlagen numerisches Lernens und zu den Möglichkeiten neuronaler Reorganisation im Gehirn. Sie könnten helfen bei der Entwicklung von Interventionen für Kinder mit Lernschwäche und für Patienten mit numerischen Defiziten nach einer Hirnschädigung.“

Originalpublikation: Elise Klein, Klaus Willmes, Silke M. Bieck, Johannes Bloechle, Korbinian Moeller, White matter neuro-plasticity in mental arithmetic: Changes in hippocampal connectivity following arithmetic drill training. Cortex, https://doi.org/10.1016/j.cortex.2018.05.017

* M. Keßler: Leibniz-Institut für Wissensmedien (IWM), 72076 Tübingen

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