Hirnforschung Der Traum vom Lernen im Schlaf

Wäre das nicht toll? Eine Stimme liest uns während des Schlafs Vokabeln vor, elektrische Impulse verstärken die Speicherung im Gehirn. An einer solchen Vision arbeiten Hirnforscher.

Schlafende Schülerin
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Warum ist Lernen so umständlich? Immer wieder gehen wir die neuen Vokabeln durch - aber auch nach dem fünften Mal sitzt nur ein Teil der Wörter. Und ein paar Tage später hat man die Hälfte schon wieder vergessen.

Weshalb kann man Informationen nicht einfach im Gehirn speichern wie auf der Festplatte eines Computers? Einmal abgelegt, blieben sie dann stets abrufbar.

Das ist noch eine Utopie. Doch schon lange versuchen Hirnforscher, unserem Gedächtnis zumindest auf die Sprünge zu helfen. Einig sind sie sich, dass der Schlaf dabei eine zentrale Rolle spielt. Wir festigen Erlerntes tatsächlich im Schlaf - und Experimente haben gezeigt, dass man dabei sogar gezielt nachhelfen kann.

Schlummern, hören, merken

Bei der sogenannten gezielten Gedächtnis-Reaktivierung wurden Testpersonen zu lernende Begriffe während bestimmter Schlafphasen vorgelesen - und am nächsten Morgen konnten sich die Probanden tatsächlich besser an das Gelernte erinnern als ohne die akustische Reaktivierung im Schlaf.

Nun berichten Forscher aus York und Birmingham über einen solchen Gedächtnis-Boost, bei dem sie den Probanden zusätzlich ins Gehirn schauten. Ein EEG erfasste die Hirnaktivitäten der Probanden und lieferte Hinweise darauf, wie die Gedächtnis-Reaktivierung funktioniert.

Bernhard Staresina von der University of Birmingham und seine Kollegen hatten 46 Probanden jeweils 100 Kombinationen aus Bildern und Adjektiven gezeigt, welche sich die Studienteilnehmer merken sollten. Zum Beispiel wurde ein Apfel mit dem Adjektiv "lebendig" verknüpft - und eine Wüstenlandschaft mit "offen".

Danach durften 27 Probanden ein Nickerchen machen, ihre Hirnaktivitäten wurden dabei überwacht. Erreichten die Teilnehmer dann Phasen des sogenannten Non-REM-Schlafs (ohne schnelle Augenbewegung), wurden ihnen 50 der 100 zu lernenden Adjektive, also nur die Hälfte, vorgelesen. Die 19 Probanden der nicht schlafenden Kontrollgruppe spielten währenddessen ein Computerspiel.

Schlafen heißt Gelerntes festigen
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Schlafen heißt Gelerntes festigen

Im Anschluss prüften die Forscher, wie gut die Studienteilnehmer die Assoziationen aus Adjektiven und Bildern nun beherrschten. Und es zeigte sich, dass der Schlaf wahre Wunder bewirkte: Die Trefferquote war mit rund 80 Prozent deutlich höher als bei den Teilnehmern, die kein Nickerchen gemacht hatten. Diese erreichten nur etwa 65 Prozent.

Die verstärkende Wirkung der akustischen Aktivierung zeigte sich bei diesem Check noch nicht. Die Probanden mit Nickerchen beherrschten die 50 aktivierten Adjektive ähnlich gut wie die anderen 50, die ihnen nicht vorgelesen worden waren.

Der Effekt offenbarte sich dafür einen Tag später. Die Forscher prüften dann nämlich, wie gut jene Inhalte noch präsent waren, welche die Probanden beim ersten Test gewusst hatten. "Schlaf plus Reaktivierung kamen auf 95 Prozent", berichtet Staresina im Gespräch mit dem SPIEGEL, "Schlaf ohne Reaktivierung auf 90 Prozent". Probanden ohne Schlaf hätten nur 80 Prozent erreicht.

"Durch den Reiz erinnert sich das Gehirn", erklärt der Hirnforscher. Die Aktivierung könne jedoch nur Dinge festigen, die man zuvor gelernt habe. "Es muss immer eine Gedächtnisspur da sein, die wir verstärken können." Nicht Gelerntes zu verstärken, das scheine nicht zu funktionieren. "Wir lernen durch die Reaktivierung nichts Neues, wir verlangsamen das Vergessen."

Gezielte Hirnmanipulationen?

Auf dem EEG konnten die Wissenschaftler bei den schlummernden Probanden sogenannte Schlafspindeln beobachten. Dass sind bis zu zwei Sekunden lange stark erhöhte Gehirnaktivitäten, die nur bei bestimmten Schlafphasen auftreten. Auf dem EEG sehen die Impulse aus wie eine Spindel - daher ihr Name.

"In einer Nacht haben wir bis zu tausend solcher Spindeln", berichtet Staresina. Die Spindeln spielen offenbar eine aktive Rolle für das Gedächtnis. Je mehr davon nachts auftraten, umso besser funktionierte die Erinnerung am nächsten Tag - das hatten frühere Studien gezeigt.

Die EEG-Daten der schlafenden Probanden hätten gezeigt, dass während der akustischen Aktivierung Schlafspindeln aufgetreten seien, schreiben die Forscher im Fachblatt "Current Biology".

Die Forscher denken bereits an mögliche Hirnmanipulationen. Man könnte versuchen, Spindeln gezielt während des Schlafs zu stimulieren, sagt Staresina. Infrage käme dafür die sogenannte transkraniale elektrische Stimulation, bei der Elektroden auf der Kopfhaut sehr schwache Impulse abgeben, die das Gehirn erreichen. "Das ist noch ein bisschen Science Fiction, aber auch nicht vollkommen unrealistisch", meint der Forscher.

Schaukel im Kopf

Die Elektroden könnten Prozesse im Gehirn verstärken, die dort ohnehin stattfänden - wie bei einer Schaukel, die man zusätzlich anschiebe. Kollegen hätten bereits versucht, das Gedächtnis mit transkranialer elektrischer Stimulation zu verbessern. Dabei wurden langsame Wellen im Gehirn verstärkt, denen ebenfalls eine wichtige Funktion beim Merken zugeschrieben wird. Es gab auch schon erste Experimente mit induzierten Schlafspindeln. Das Stimulieren habe damals grundsätzlich funktioniert, daher bestehe die Hoffnung, dass die Methode eines Tages gute Ergebnisse erziele.

Staresina hat eine kühne Vision, wie Menschen ihr Gedächtnis eines Tages nachts verbessern: Mit dem Smartphone nimmt man tagsüber auf, was man sich merken möchte. Nachts überwachen zwei Elektroden die Gehirnaktivität beim Schlafen. "Sobald wir uns im Non-REM-Schlaf befinden, spielt das Smartphone die Audioaufnahmen vor - und wir können sie uns leichter merken."

Lernen im Schlaf wird womöglich ein Traum bleiben - das Festigen des Gedächtnisses könnte aber durchaus gelingen, meint der Hirnforscher.

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