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Der Traum eines jeden Schülers und Studenten - Lernen im Schlaf

von SUSANNE DIEKELMANN

Ist es möglich, im Schlaf neue Dinge zu lernen? Hilft der Schlaf, zuvor gelernte Inhalte zu festigen? Und kann man im Schlaf sogar neue Einsichten gewinnen? Über das Stabilisieren, Reaktivieren und Umorganisieren von Gedächtnisinhalten im Schlaf.

Lernen im Schlaf© tanusechka - Fotolia.comLernen im Schlaf ist möglich - das Gehirn schläft nicht!
Seit Generationen fragen sich nicht nur Schüler und Studenten, ob es möglich ist, unsere alltägliche Schlafenszeit sinnvoll zu nutzen und quasi mühelos Vokabeln, Fakten oder Klavierspielen im Schlaf zu lernen. Ein ganzer Forschungsstrang hat sich in den letzten Jahren mit dieser Frage beschäftigt und ist zu einer interessanten Antwort gekommen: ja und nein. Neue Dinge zu lernen - das heißt, neue Informationen aufzunehmen und zu enkodieren - scheint im Schlaf nicht möglich zu sein. Schlaf hilft jedoch, zuvor gelernte Inhalte zu festigen und zu stabilisieren und sie in das Langzeitgedächtnis zu übertragen. Neben dieser Stabilisierung von neuen Erinnerungen hat Schlaf auch eine reorganisierende Funktion für das Gedächtnis. So hilft uns Schlaf, Gedächtnisinhalte zu strukturieren und umzuorganisieren, sodass neues Wissen und kreative Einsichten in Problemstellungen entstehen können.

Ganz allgemein bilden sich Erinnerungen in einem dreistufigen Prozess. Zunächst werden neue Inhalte aufgenommen (gelernt) und als schwache und labile Gedächtnisspuren angelegt, die anfällig für eine Vielzahl von Störeinflüssen sind und leicht wieder vergessen werden können. Um die Erinnerungen langfristig behalten zu können, müssen sie nach dem Lernen gefestigt und in das Langzeitgedächtnis übertragen werden. Dieser Prozess wird als Konsolidierung bezeichnet und kann mehrere Stunden bis hin zu Monaten andauern. Stabile Gedächtnisinhalte können schließlich aus dem Langzeitgedächtnis abgerufen, das heißt erinnert werden. Das Lernen und der Abruf von Gedächtnis finden am effektivsten im Wachzustand statt. Die Konsolidierung von neuen Inhalten erfolgt jedoch optimal im Schlaf.

Reaktivierung von Gedächtnisinhalten

Zahlreiche Studien zeigen: Wir können uns an neu gelernte Dinge besser erinnern, wenn wir nach dem Lernen schlafen, als wenn wir ein vergleichbar langes Zeitintervall wach verbringen. Zudem sind neu gelernte Inhalte später weniger anfällig für Störeinflüsse, wie z.B. das Lernen von neuem, ähnlichem Material, wenn wir nach dem Lernen geschlafen haben. Ein möglicher Mechanismus, der diesem förderlichen Effekt von Schlaf auf das Gedächtnis zugrunde liegt, ist die sogenannte Reaktivierung. In Tierstudien zeigte sich, dass diejenigen Nervenzellverbände, die beim Lernen aktiv sind, im darauf folgenden Schlaf erneut aktiviert werden. Man spricht von einem 'replay' der lernassoziierten Hirnaktivität. Solche Reaktivierungen treten vor allem in der Tiefschlafphase auf und wurden auch beim Menschen mit Hilfe von bildgebenden Verfahren wie der Kernspintomographie nachgewiesen. Durch wiederholte Reaktivierung im Schlaf werden neue Gedächtnisinhalte, die zunächst in einer bestimmten Hirnstruktur, dem Hippokampus, zwischengespeichert werden, langsam in den Neokortex (den Langzeitspeicher) transferiert und dort in bereits bestehende Wissensnetzwerke integriert.

Mit Hilfe von bestimmten externen Reizen kann man diese Reaktivierung im Schlaf verstärken und damit das Gedächtnis verbessern. In einer Studie lernten dafür Probanden am Abend zunächst ein Memory Spiel, welches das Lernen von 15 Kartenpaaren mit dazugehörigen Positionen beinhaltete. Während des Lernens wurde den Probanden ein Rosenduft präsentiert, der sich so mit den gelernten Kartenpaaren verknüpfte. Anschließend durften die Probanden schlafen, und während der Tiefschlafphase wurde ihnen erneut der Geruch präsentiert, um die assoziierten Gedächtnisinhalte zu reaktivieren. Am nächsten Morgen erinnerten sich die Probanden besser an die gelernten Kartenpaare, wenn sie mit dem Duft geschlafen hatten, im Vergleich zu einer Kontrollbedingung ohne Geruch. In einer weiteren Studie mit Kernspintomographie führte die Präsentation des Rosendufts im Tiefschlaf zu einer Aktivierung des Hippokampus sowie kortikaler Bereiche. Der Geruch scheint also die neuen Erinnerungen zu reaktivieren und damit den Transfer der neu gelernten Inhalte in den kortikalen Langzeitspeicher anzustoßen.

Gedächtnisinhalte strukturieren und umorganisieren

Schlaf stabilisiert neue Gedächtnisinhalte jedoch nicht nur in der gelernten Form, sondern kann diese auch umorganisieren und damit neues Wissen generieren. Anekdotischen Berichten zufolge gewannen einige große Erfinder entscheidende Einsichten im Schlaf. So soll zum Beispiel Dmitri Mendelejew die Anordnung der Elemente im Periodensystem im Schlaf erschienen sein. In einer Studie konnte gezeigt werden, dass Schlaf tatsächlich die Entstehung von neuen Einsichten fördert. In dieser Studie beschäftigten sich Probanden zunächst mit einer Aufgabe, deren Ziel es war, eine Reihe von Zahlen durch die Anwendung bestimmter Regeln in eine neue Reihe von Zahlen umzuwandeln, um ein Endergebnis zu erhalten.

Was die Probanden nicht wussten war, dass es eine bestimmte Regelhaftigkeit in der Aufgabe gab, die es ihnen - sobald sie Einsicht in diese Regelhaftigkeit gewannen - erlaubte, das Endergebnis schneller zu erlangen. Nachdem alle Probanden die Aufgabe das erste Mal bearbeitet hatten, ohne Einsicht in die Regelhaftigkeit zu gewinnen, durfte eine Hälfte der Probanden schlafen, während die andere Hälfte wach blieb. Als die Probanden die Aufgabe nach der Schlaf- bzw. Wachphase ein zweites Mal bearbeiteten, gewannen ca. 60 Prozent der Probanden, die geschlafen hatten, Einsicht in die Regelhaftigkeit, während dies nur ca. 23 Prozent der Wachprobanden gelang.

Ähnliche Ergebnisse erbrachte eine Studie, in der acht- bis elfjährige Kinder sowie Erwachsene wiederholt eine bestimmte Tastenfolge aufleuchtender Knöpfe auf einem Pult drücken sollten. Keiner der Teilnehmer wusste, dass die Tastenfolge einer festgelegten Sequenz folgte. Nachdem die Kinder Forschung in einem Schlaflabor und Erwachsenen die Aufgabe einmal bearbeitet hatten, durfte wiederum jeweils die Hälfte schlafen, und die andere Hälfte blieb wach. Danach wurden die Probanden gefragt, ob ihnen die Sequenz der Tastenfolge aufgefallen war und ob sie diese explizit wiedergeben können.

Es zeigte sich, dass sowohl die Erwachsenen als auch die Kinder mehr explizites Wissen über die Sequenz besaßen, wenn sie nach dem Lernen geschlafen hatten. Bei den Kindern war dieser Effekt sogar noch größer: fast alle Kinder dem Schlaf die komplette »In einer Studie konnte gezeigt werden, dass Schlaf tatsächlich die Entstehung von neuen Einsichten fördert.« konnten nach achtstellige Sequenz aufsagen. Dies hängt möglicherweise damit zusammen, dass Kinder länger schlafen und einen sehr viel intensiveren Tiefschlaf haben. Bedenkt man, dass gerade Kinder jeden Tag eine Menge neuer Dinge lernen, zeigen diese Befunde umso deutlicher, welch wichtige Funktion Schlaf für unsere Lernfähigkeit und die Bildung von Gedächtnis hat.


Über den Autor
Dr. Susanne Diekelmann ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Medizinische Psychologie der Universität Tübingen.

Aus Forschung & Lehre :: März 2014

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