Ausreichend Schlaf gilt besonders für Kinder als wichtig. Nur dann, so glauben Eltern, sind ihre Sprösslinge auch aufnahmefähig. Jetzt zeigt sich, dass das kindliche Gehirn während der Nachtruhe einen besonders wichtigen Lernschritt absolviert: den Übergang von unbewusst Aufgenommenem zu explizit verstandenem Wissen. Wie deutsche Forscher herausfanden, ist der besonders tiefe Schlaf der Kinder sogar für diesen Umwandlungsschritt optimiert – sie profitieren deshalb mehr von einem Überschlafen neuer Fertigkeiten als Erwachsene, berichten sie im Fachmagazin „Nature Neuscience“.
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Dass Schlaf wichtig ist, um die am Tage aufgenommenen Informationen und Erfahrungen zu verarbeiten, ist schon länger bekannt. So schneiden beispielsweise Testpersonen, die nach einer Lernaufgabe nicht schlafen dürfen, schlechter ab als solche, die danach ein Nickerchen machen. Denn in der Ruhephase wird Gelerntes verfestigt und aus dem Kurzzeitgedächtnis in das Langzeitgedächtnis gespeichert. Bisher allerdings hatten Tests darauf hingedeutet, dass Kinder eher weniger von diesem Schlafeffekt profitieren, wie Ines Wilhelm von der Universität Tübingen und ihre Kollegen berichten. Das Gedächtnis der Kinder für bestimmte Bewegungsaufgaben, aber auch für gelernte Fakten unterschied sich in diesen Studien nur wenig zwischen denjenigen, die anschließend schlafen durften und denen, die wachbleiben mussten.
Jetzt allerdings haben die Forscher um Wilhelm entdeckt, dass dies für einen wichtigen Aspekt des Lernens offenbar nicht gilt: Die Umwandlung von implizit, unbewusst Gelerntem in explizites, bewusstes Wissen. Diese Transformation sorgt beispielsweise dafür, dass wir beim Reden nicht nur instinktiv den richtigen Satzbau verwenden, sondern uns auch bewusst machen können, wie ein solcher Satzbau grammatikalisch aussieht.
Umwandlung im Tiefschlaf
Schon zuvor gab es die Vermutung, dass vor allem eine bestimmte Schlafphase, der sogenannte Slow-Wave-Sleep (SWS), für die Umwandlung von implizitem in explizites Wissen entscheidend sein könnte. Dieser Tiefschlaf macht sich bei der Ableitung der Hirnströme mittels Elektroenzephalogramm (EEG) durch besonders viele langsame Wellen bemerkbar. „Bei Kindern ist der Schlaf generell tiefer und sie verbringen bis zu drei Mal mehr Zeit im Slow-Wave-Sleep als Erwachsene“, erklären Wilhelm und ihre Kollegen.
Im Rahmen ihrer Studie trainierten 35 Kinder zwischen acht und elf Jahren und 37 junge Erwachsene zunächst eine Aufgabe, bei der es um schnelle Reaktion und das Lernen eines Ablaufs geht: Die Probanden saßen vor einem Schaltpult mit acht Knöpfen, immer wenn einer der Knöpfe aufleuchtete, sollten sie ihn so schnell wie möglich drücken. Wie erwartet führte das Training dazu, dass sowohl Kinder als auch Erwachsene im Laufe der Zeit immer schneller wurden – sie hatten unbewusst die Abfolge gelernt, wie die Forscher berichten.
Acht von acht Schritten richtig
Jeweils die Hälfte der Kinder und Erwachsenen führte dieses Training morgens durch und blieb danach wach, die andere Hälfte übte abends und schlief danach. Nach rund zehn Stunden folgte für alle der zweite Testteil. In diesem sollten sich die Probanden nun explizit an die richtige Reihenfolge der Knöpfe erinnern – nur indem sie sie beschrieben, ohne dass sie die Bewegung nachvollziehen durften. Dadurch konnten die Forscher testen, wie gut das im Training implizit Gelernte in explizites Wissen umgewandelt worden war.
Das Ergebnis: Am schlechtesten schnitten die Kinder und Erwachsenen ab, die nach dem Üben nicht geschlafen hatten, sie lagen nur bei knapp vier Knöpfen richtig. Etwas besser erinnerten sich die Erwachsenen, die eine Nacht geschlafen hatten, sie konnten im Durchschnitt fünfeinhalb Schritte der Abfolge richtig wiedergeben. „Am auffallendsten aber war der Effekt des Schlafes bei den Kindern: Fast alle von ihnen hatten nach der Nacht alle acht Schritte der Sequenz richtig im Kopf“, berichten Wilhelm und ihre Kollegen. Der Schlaf sorge bei Kindern offensichtlich wesentlich effektiver dafür,
dass neue Lerneindrücke aktiv in bewusste Erinnerungen umgewandelt werden.
Langsame Wellen im Hippocampus
Ein konkretes Indiz für den Zusammenhang von Umwandlung und Tiefschlaf fanden die Forscher auch bei der Analyse der Hirnaktivität der Kinder: Bei denjenigen, die sich am besten erinnern konnten, traten während des Schlafens im vorderen Hirnbereich besonders häufig die langsamen Wellen des Slow-Wave-Sleeps auf. Als die Wissenschaftler diese Kinder beim Gedächtnistest am Morgen mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (MRT) untersuchten, zeigte sich bei ihnen eine besonders hohe Aktivität im linken Hippocampus. „Aus vorhergehenden Studien weiß man, dass diese Region eng mit der Verarbeitung von Gelerntem und der Bildung bewusster, expliziter Erinnerungen verknüpft ist“, erklären Wilhelm und ihre Kollegen.
Die Ergebnisse zeigen damit zweierlei: Zum einen, dass ausreichend und guter Schlaf für Kinder wichtig ist, um wesentliche Lernprozesse zu fördern. Zum anderen aber erklären sie auch, warum wir in der Kindheit besonders gut Neues lernen können und dabei auch unbewusst Aufgenommenes so effektiv zu neuem Wissen machen – wir verbringen als Kind nachts besonders viel Zeit in der dafür geeignetsten Schlafphase. (Nature Neuroscience, 2013; doi: 10.1038/nn.3343)
(Nature Neuroscience, 25.02.2013 – NPO)
