Lernen und Schlaf

Aus persönlicher Erfahrung können wir alle sagen, dass wir gut ausgeschlafen und erholt effizienter und schneller lernen. Doch welche Schlussfolgerungen ziehen Forschung und Wissenschaft bezüglich des Schlafs und seiner Rolle beim Lernen?

Ausgeschlafene Hirne nehmen neue Informationen leichter auf.  Sie erledigen eine Reihe von Aufgaben besser als schläfrige Hirne. In Tests auf Reaktionszeit, Geschwindigkeit, Erinnerungsfähigkeit und Kopfrechnung wurde die Überlegenheit erholter Gehirne mehrfach belegt.

Schläfrige Menschen haben weniger mentale Energie und Aufmerksamkeit; sie neigen dazu, in schlechter Stimmung zu sein. Nichts davon ist beim Lernen förderlich.

Interessant ist, wie der Schlaf beim Lernen hilft.  Im Schlaf verlagert das Gehirn kürzlich erlangte Informationen und Erinnerungen ins Langzeitgedächtnis. Der Schlaf festigt somit das Gelernte. Dies scheint eine der wichtigsten biologischen Funktionen des Schlafes zu sein.

Wie wir Lernen

Lernen lässt sich im Bezug auf Umgang mit Informationen in drei Phasen kategorisieren: Akquise, Festigung und Abruf. Akquise und Abruf erfolgen am effizientesten im ausgeruhten Wachzustand.

Die Akquise bezieht sich auf das Aufnehmen neuer Informationen. Die Festigung hilft dabei, neue Daten zu festigen, zu sortieren und leichter zugänglich zu machen.

Die Festigung der Informationen kann bis zu einem gewissen Grad während des Aufwachens stattfinden, spielt sich aber hauptsächlich im leichten Schlaf (Stufe 2) ab. Erinnerungen werden gefestigt, „sinnvoll“ in Zusammenhang gebracht und in das Langzeitgedächtnis integriert.

Der Abruf teilt seine mentalen Mechanismen mit anderen kognitiven und körperlichen Fähigkeiten. Daher lässt das Erinnerungsvermögen im schläfrigen Zustand genau so nach wie unsere motorischen Fähigkeiten.

Dieses Modell unterscheidet nicht zwischen deklarativem und prozeduralem Gedächtnis.

Schlafspindeln

EEG-Messwerte der Stufe 2 zeigen kurze Ausbrüche, die Schlafforscher Spindeln nennen (wegen ihres Aussehens auf der EEG-Aufzeichnung). Jede Spindel dauert etwa eine Sekunde, es können bis zu tausend im Gehirn einer Person pro Nacht auftreten.

Diese Spindelphänomene wurden von Neurowissenschaftlern noch nicht ganz aufgeschlüsselt.  Es wird vermutet, dass sie etwas mit der Übertragung von Informationen vom Hippocampus auf den präfrontalen Kortex und der Bildung von Langzeitgedächtnis zu tun haben.

Die Schlafspindelaktivität ist mit der Integration neuer Informationen mit vorhandenem Wissen verbunden. Die Anzahl dieser Spindelereignisse nimmt im Alter ab, was vermutlich dem allgemeinen Rückgang der mentalen Schärfe bei älteren Menschen entspricht.

Die Aktivität dieser Schlafspindeln könnte als physiologischer Indikator für eine Art von Intelligenz dienen.

Die Anzahl und Dichte der Spindeln, in der sie auf einem EEG auftreten, korreliert mehr oder weniger mit der mentalen Aktivität, die wir Intelligenz nennen. Diese Spindeln nehmen während intensiver Lernphasen zu.

Plastizität des Gehirns

„Eine Nacht drüber schlafen“ hilft uns allen, neue erworbene Informationen zu verarbeiten und im Anschluss rationale Entscheidungen zu treffen

Während einer Nacht findet der Großteil der Schlafphasen der Stufe 1 und 2 in der zweiten Hälfte  des Schlafes statt. Wird der Schlaf auch nur kurz unterbrochen, verarbeiten wir die Ereignissen des Vortages nicht mit optimaler Effizienz.

Obwohl seit langem bekannt ist, dass Schlaf bei der Lösung von Problemen hilft, haben neue Untersuchungen ergeben, dass dieser Effekt bei komplexen Herausforderungen größer ist als bei einfachen Problemen.

Das motorische Gedächtnis wird durch Schlaf gefördert, und neue Erkenntnisse zeigen, dass motorische Abläufe auch im Schlaf gefestigt werden. Dies geschieht im Leichtschlaf der Phasen 1 und 2, jedoch nicht im REM-Schlaf und Tiefschlaf der Stufe 3.

Skeptiker weisen darauf hin, dass Menschen mit hohen Intelligenzquotienten oder guten Leistungen in der Schule nicht unbedingt mehr schlafen als andere.

Gedächtnisbildung und abstrakte Konzepte

Der Schlaf ist besonders wichtig, um abstrakte Konzepte zu erlernen und zu verarbeiten.  Die Forschung hat eine signifikante Korrelation zwischen der Verbesserung bei Lerntests und der Menge von Tiefschlaf gefunden.  Die Menschen festigten das neue Erlernte nach einer Schlafphase viel besser als nach einem durchgemachten Tag.  Auch ein Mittagsschlaf hilft hier bereits weiter. Mehr zum Thema Schlaf und Erinnerung findest du hier.

Tiefschlaf fördert die episodische Gedächtnisfestigung. Dies ist die wichtigere Art des Gedächtnisses für Schularbeit, im Gegensatz zum prozeduralen Gedächtnis, das für körperliche Handlungen wichtig ist. Mittagsschlaf hingegen ist besonders nützlich, um neue prozedurale Erinnerungen zu festigen. Tatsächlich fanden Tests bei Mittagsschläfern heraus, dass mehr Spindelereignisse bessere Lernfähigkeiten indizierten.

Der verkürzte langsamen Tiefschlaf bei alten Menschen kann erklären, warum diese es schwerer haben, neue Dinge zu erlernen im Vergleich zu jüngeren Personen.

REM-Schlaf und abstrakte Konzepte

Obwohl der REM-Schlaf keine große Rolle bei der Aufnahme und Festigung neuer Erinnerungen zu spielen scheint, hilft er, diese zu verarbeiten, indem er sie im Schlafbewusstsein wiedergibt. REM-Schlaf scheint auch zu helfen, Rückschlüsse aus bestimmten Erinnerungen zu extrahieren. REM-Schlaf hilft auf diese Art und Weise bei den mentalen Funktionen höherer Ordnung.

Die Abstraktion wird durch REM erleichtert. Eine Sache, die Menschen von Tieren trennt, wenn unsere Einrichtung zeitlich und konzeptionell unterschiedliche Erinnerungen kombiniert. Stufe 2 kann die kritische Zeit vom Erwerb dieser Erinnerungen sein, aber REM ist der Ort, an dem sie kombiniert werden und Abstraktionen höherer Ordnung.

Die Integration neuer Erkenntnisse in bestehende Anschauungen erfolgt ebenfalls im REM-Schlaf:

1) In Stufe 2 werden die Erfahrungen des Tages aus dem Kurz- in das Langzeitgedächtnis übertragen. Im Gehirn ereignet sich in Stufe 2 einen Dialog zwischen Hypothalamus und Großhirnrinde.

2) Im REM-Schlaf wird die Episode im Schlaf in andere Erinnerungen, das bestehende Verständnis und hochrangige Abstraktionen integriert. Dies kann mehrere Zyklen von REM-Schlaf beanspruchen und vielleicht Nächte dauern. Wenn die Erinnerung sehr stark ist, kann die Person sie in ihren Träumen immer wieder leben. Dies kann ein Problem für Menschen mit PTBS sein.

Schlafstörungen bei Menschen mit Lernschwierigkeiten

Menschen mit geistiger Behinderung erleben Schlafstörungen im gleichen Maße wie der Rest der Bevölkerung.

Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Behandlung mit der kognitiven Verhaltenstherapie (CBT) schwieriger oder nicht durchführbar sein kann. Ohnehin wird nur ein geringer Prozentsatz von Schlaflosen mit CBT behandelt.

Eine neue Melodie „im Schlaf“ lernen

Eine Studie der Northwestern University ergab, dass ein 90-minütiges Nickerchen dabei half, eine neue Melodie zu erlernen. Die 90-minütige Zeitspanne ist wichtig damit das Hirn in den Tiefschlaf geht. Die Wissenschaftler, die diese Studie durchführen, spielten die Melodie während dieser Schlafphase ab.

Der Tiefschlaf trug dazu bei, die im Wachzustand gelernten Bewegungsabläufe zu verinnerlichen und buchstäblich eine neue Fähigkeit im Schlaf zu erlernen.

Ein Beispiel für Hypnopedia? Nicht ganz. Bei der Wiedergabe einer Melodie handelt es sich um eine motorische Fertigkeit, nicht um reine Speicherung von Daten und Informationen.