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 ausgeschlafener Personen 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 in 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 Leichtschlaf (Schlafzyklus 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.

Schlafspindeln

EEG-Messwerte der Stufe 2 zeigen kurze Ausbrüche, die Schlafforscher Schlafspindeln nennen (wegen ihres Aussehens auf der EEG-Aufzeichnung). Jede Spindel dauert etwa eine Sekunde, es können im Gehirn einer Person pro Nacht bis zu tausend 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 Ereignisse 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. 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 Gedächtnis 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. Es hilft auf diese Art und Weise bei den mentalen Funktionen höherer Ordnung.

Die Abstraktion wird durch REM erleichtert. Die Fähigkeit, zeitlich und konzeptionell getrennte Erinnerungen zu kombinieren, unterscheidet uns von anderen Tieren. Schlaf der Stufe 2 kann die kritische Zeit zum Erwerb dieser Erinnerungen sein, aber im  REM-Schlaf erfolgt die Kombination 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 ein 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) möglicherweise schwieriger oder nicht durchführbar ist. Ohnehin wird nur ein geringer Prozentsatz von Schlaflosen mit CBT behandelt.

Lernen im Schlaf

Mitte des 20. Jahrhunderts fanden Forscher Beweise dafür, dass das Lernen im Schlaf möglich ist. Kurz darauf erreichte diese Idee die breite Bevölkerung. Darauf hin sind die Verkaufszahlen von Aufnahmen, die zum Abspielen im Schlaf gedacht sind, explodiert. Sie versprachen Wissen zu vermitteln oder die Gewohnheiten ändern zu können. Obwohl die Durchführbarkeit dieser Technik nicht ausgeschlossen ist, gab es überraschend wenig wissenschaftliche Untersuchungen zu dem Thema.

Wir haben einige Studien unter die Lupe genommen, um dem ganzen auf den Grund zu gehen: Ist das Lernen im Schlaf möglich?

Studien zum Lernen im Schlaf

Israelische Wissenschaftler konnten Testpersonen im Schlaf dazu bringen, Schnüffeln als Reaktion auf hörbare Reize zu lernen. Geruch und das Hören einfacher Töne können in den primitiven Hirnarealen verarbeitet werden. Diese Konditionierung funktionierte unabhängig davon, in welchem Stadium des Schlafzyklus die Schlafenden sich befanden. Jedoch funktioniert es während der REM-Phase am besten.

Auch haben Wissenschaftler der französischen Hochschule Ecole Normale Supérieur gezeigt, dass schlafende Menschen gesprochene Worte verarbeiten und darauf reagieren können. Ob diese Verarbeitung als Verständnis gilt, ist eine philosophische Frage (die meisten würden sagen, dass es das nicht ist). Die Verarbeitung umgeht den präfrontalen Kortex, der während des Schlafes stark unterdrückt wird. Als die Probanden aufwachten, konnten sie sich nicht an die Worte erinnern, sodass dies nicht genau der Definition von „Lernen im Schlaf“ entspricht.

Eine neue Melodie „im Schlaf“ lernen

Eine Studie der Northwestern University ergab, dass ein 90-minütiges Nickerchen dabei half, eine neue Melodie schneller zu erlernen. Die 90-minütige Zeitspanne ist wichtig, damit das Hirn in den Tiefschlaf geht. Die Wissenschaftler, die diese Studie durchführten, 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 Lernen im Schlaf? Nicht ganz. Bei der Wiedergabe einer Melodie handelt es sich um eine motorische Fertigkeit, nicht um reine Speicherung von Daten und Informationen.

Fazit

Theoretisch könnte es möglich sein im Schlaf komplexe Informationen zu lernen, aber unser bisheriges Verständnis über das Gehirn und der jetzige Stand der Technologie, lassen dies noch nicht zu. Somit sind alle Produkte, die dies versprechen reine Geldverschwendung.