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Lernen im Schlaf

Schlaf festigt zuvor gelernte Abläufe

| Redakteur: Marc Platthaus

Eine Studie des Universitätsklinikum Tübingen zeigt, dass Probanden nach einer Schlafphase Abläufe, die sie zuvor gelernt haben, besser abrufen können (Symbolbild).
Eine Studie des Universitätsklinikum Tübingen zeigt, dass Probanden nach einer Schlafphase Abläufe, die sie zuvor gelernt haben, besser abrufen können (Symbolbild). (Bild: ©fizkes - stock.adobe.com)

Knöpfe in einer bestimmten Abfolge drücken – solche zuvor gelernten Abläufe gelingen besser, wenn man vorher geschlafen hat. Dies sind die Ergebnisse einer Studie, die am Universitätsklinikum Tübingen durchgeführt wurde.

Tübingen – Wissenschaftler haben viele Belege dafür, dass unser Gehirn die Regeln oder Prinzipien vorhersehbarer Abläufe abspeichert. „Bisher weiß man jedoch wenig darüber, wie Vorhersagen aus zuvor erworbenem Wissen generiert und über längere Perioden aufrechterhalten werden“, sagt Nicolas Lutz, der Erstautor der Studie. In der aktuellen Studie hat das Tübinger Forscherteam untersucht, ob der Schlaf zur Bildung, Festigung und der Abstraktion interner Modelle einfacher Aufgaben beiträgt.

Bei den Experimenten sollten die Teilnehmer in der Testphase entsprechend zur Position der Muster auf dem Schirm nummerierte Knöpfe drücken. Im Vergleich mit den zuvor gelernten Sequenzen waren hier einzelne Abweichungen eingebaut. Die Wissenschaftler erhoben die Fehlerquote beim Knopfdruck nach einem abweichenden Reiz und dem direkt darauffolgenden Reiz.

Um die Ecke gedacht: Höhere Fehlerquote belegt bessere Lernleistung

„Die Fehlerquote für den abweichenden Reiz war bei der Probandengruppe, die zwischendurch geschlafen hatte, gegenüber der wach gebliebenen Gruppe deutlich erhöht“, sagt Lutz. „Dies war mitunter darauf zurückzuführen, dass die Probanden nach Schlaf irrtümlich öfter die Taste für den erwarteten statt für den tatsächlich präsentierten Reiz drückten“, so Lutz weiter. Dies sei ein Beleg dafür, dass die Schlafgruppe die ursprünglichen Abläufe stärker verinnerlicht habe und daraus bessere Vorhersagen treffen konnte als die Gruppe, die zuvor eine gleiche Zeitspanne wach verbracht hatte. Auch seien die Probanden der Schlafgruppe beim darauffolgenden Reiz, der wieder der gelernten Sequenz entsprach, gleich wieder in der Spur gewesen.

Die Testphase des Experiments: Die Probanden sollten in einer Sequenz jeweils bei einem aufleuchtenden Punkt auf dem Bildschirm die entsprechende nummerierte Taste drücken. Nach einer Schlafphase machten die Probanden deutlich mehr Fehler bei von der gelernten Sequenz abweichenden Reizen als Probanden, die zwischen der Lern- und Testphase wach geblieben waren.
Die Testphase des Experiments: Die Probanden sollten in einer Sequenz jeweils bei einem aufleuchtenden Punkt auf dem Bildschirm die entsprechende nummerierte Taste drücken. Nach einer Schlafphase machten die Probanden deutlich mehr Fehler bei von der gelernten Sequenz abweichenden Reizen als Probanden, die zwischen der Lern- und Testphase wach geblieben waren. (Bild: Nicolas Lutz)

Regeln im Straßenverkehr oder Abläufe in Mannschaftssportarten

Im Alltag sind Vorhersagen zeitlich-räumlicher Abfolgen allgegenwärtig. „Im Straßenverkehr oder bei Mannschaftssportarten ist es immens wichtig, die Bewegungen von Akteuren und Objekten zu antizipieren. Nur so können wir auch bei hohen Geschwindigkeiten auf Unvorhergesehenes adäquat reagieren“, sagt Studienleiter Karsten Rauss. „In Folgestudien werden wir der Frage nachgehen, wie Schlaf auf neuronaler Ebene zur Generierung und Speicherung solcher Vorhersagen beiträgt.“

„Die Bildung interner Modelle, die Regeln in den äußeren Geschehnissen finden und entsprechend abbilden, erleichtert es uns, unerwartete Ereignisse zu registrieren und aus ihnen zu lernen“, sagt Lutz. Die neue Studie habe ergeben, dass der Schlaf auf diesen sinnvollen Lernprozess positiven Einfluss nimmt. „Unsere Umwelt unterliegt einem stetigen Wandel. Um uns schnell zurechtzufinden, brauchen wir effiziente interne Modelle, die komplexe Regelmäßigkeiten abbilden und gleichzeitig die Flut der auf uns einwirkenden Reize sinnvoll vereinfachen.“

Originalpublikation: Nicolas D. Originalpublikation: Lutz, Ines Wolf, Stefanie Hübner, Jan Born, and Karsten Rauss (2018): Sleep strengthens predictive sequence coding. The Journal of Neuroscience, 38 (42) 8989-9000; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1352-18.2018

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