Erfolge verbessern Signalqualität der Neuronen Warum wir aus Erfolgen besser lernen als aus Fehlern - scinexx | Das Wissensmagazin
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Erfolge verbessern Signalqualität der Neuronen

Warum wir aus Erfolgen besser lernen als aus Fehlern

Je nach gezeigtem Bild sollten die Affen nach rechts oder links schauen. © MIT

Hatten Sie schon einmal das Gefühl, bestimmte Fehler immer wieder zu wiederholen? Falls ja, dann ist das ganz natürlich. Denn amerikanische Forscher haben jetzt herausgefunden, dass unsere Gehirnzellen tatsächlich aus Erfolgen deutlich besser lernen als aus Misserfolgen. Erfolge verbessern das Signal-zu-Rauschen Verhältnis, wie sie in der Fachzeitschrift „Neuron“ berichten.

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Der präfrontale Kortex und die Basalganglien sind Bereiche des Gehirns, die besonders intensiv miteinander und mit anderen Gebieten vernetzt sind. Beide spielen eine wichtige Rolle beim Lernen abstrakter Assoziationen. Während der präfrontale Denken und Handeln in Bezug auf interne Ziele koordiniert, stehen die Basalganglien in Verbindung mit motorischer Kontrolle, der Wahrnehmung und den Gefühlen.

Was bewirken Erfolg und Misserfolg im Gehirn?

Wie Lernversuche an Affen zeigten, senden diese beiden Gehirnbereiche nach dem Bewältigen einer Aufgabe spezifische Signale aus, die sich bei richtiger oder falscher Lösung jeweils unterschieden. Da diese Signale aber schon in Sekundenbruchteilen wieder verblassen, war bisher unklar, welche Folgen und Einflüsse sie haben. Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) um Mark Histed und Anitha Pasupathy haben nun mit einem neuen Experiment erstmals eine Antwort auf diese Frage gefunden.

In dem Experiment wurden Affen abwechselnd zwei Bilder auf einem Computermonitor gezeigt. Bei dem einen Bild erhielten die Tiere eine Belohnung, wenn sie dabei ihren Blick nach rechts wandten. Erschien aber das zweite Bild, wurde ein Blick nach links belohnt. Die Aufgabe für die Affen bestand dabei darin, allmählich durch Versuch und Irrtum die richtige Antwort – in Form der richtigen Zuordnung von Bild und Blickrichtung – herauszufinden.

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Signale gehaltvoller und robuster nach Erfolg

Währenddessen registrierten die Wissenschaftler, was an Signalen von verschiedenen Gehirnbereichen ausging. Dabei stand ein Signaltyp besonders im Fokus: „Immer wenn die Affen gerade eine richtige Reaktion gegeben hatten, blieb kurz ein Signal im Gehirn, das sagte: ‚Du hast das Richtige getan.‘“, erklärt Miller. Die richtige Reaktion erzeugte in jeder der beiden beobachteten Gehirnregionen von den Neuronen ausgehendende elektrische Impulse, die robuster waren und mehr Information beinhalteten, als die Signale nach falschen Reaktionen.

„Das Signal zu Rauschen-Verhältnis verbesserte sich in beiden Hirnregionen“, so Miller. „Diese verstärkte Reaktion führte dazu, dass die Wahrscheinlichkeit, richtig zu reagieren auch bei der nächsten Aufgabe höher war.“ Nach einer falschen Reaktion beobachteten die Wissenschaftler jedoch keine solche Verbesserung der Lernleistung.

Erhöhte Verarbeitungsleistung erhöht Chance auf Folge-Erfolg

„Mit anderen Worten: Nur nach Erfolgen, nicht nach Fehlschlägen verbesserte sich die Verarbeitung der Informationen im Gehirn und das Verhalten der Affen. Das erklärt auf neuronalem Niveau, warum wir aus Erfolgen besser zu lernen scheinen als aus Misserfolgen.“ Diese Verstärkung nach richtiger Antwort trat sowohl bei den Tieren auf, die erst dabei waren die Verbindung zwischen Bild und Blickrichtung herauszufinden, als auch bei denjenigen, die es bereits gelernt hatten.

Die Studie wirft auch neues Licht auf die neuronalen Mechanismen, die es dem Gehirn ermöglichen, plastisch auf Umwelteinflüsse und Reize zu reagieren. Diese neuronale Plastizität ist es, die es uns erlaubt, aus Erfahrung zu lernen. Aber auch für die Behandlung und das bessere Verständnis von Lernbehinderungen erhoffen sich die Forscher neue Impulse.

(Massachusetts Institute of Technology, 04.08.2009 – NPO)

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