Michaela Sambanis - Didaktik und Neurowissenschaften

Während bei manchen Aufgaben Kinder und Erwachsene unterschiedliche Hirnstrukturen nutzen, werden bei anderen, ganz ähnlichen Aufgaben die gleichen Strukturen aktiv: Kernspinuntersuchungen (vgl. Golarai et al. 2007) zeigen, dass Kinder und Jugendliche für das Wiedererkennen von Objekten dieselben Hirnareale nutzen wie Erwachsene (z.B. den seitlichen OkzipitallappenOkzipitallappen, also Bereiche, die zum SehsystemSehsystem gehören) und ähnliche Leistungen erbringen. Beim Wiedererkennen von Gesichtern und Orten (Landschaften) dagegen schneiden Kinder (7 bis 11 Jahre) und Jugendliche (12 bis 16 Jahre) schlechter ab. Die schlechten Leistungen gehen damit einher, dass die Bereiche, die bei Erwachsenen derartige Informationen verarbeiten, bei den Kindern deutlich und bei den Jugendlichen etwas kleiner sind als bei Erwachsenen. Es handelt sich um die Gesichtserkennungsregion auf dem Gyrus fusiformis im TemporallappenTemporallappen, die auch fusiform face area genannt wird, und um die Ortsregion, die etwas weiter vorne im Temporallappen liegt und wegen ihrer Nähe zum HippocampusHippocampus als parahippocampal place area bezeichnet wird.5 Während der Entwicklung im Jugendalter ist eine Vergrößerung dieser Hirnareale zusammen mit einer Verbesserung der Leistungen zu beobachten.

Nun sollte man ja denken, dass Kinder diese noch unreifen Regionen nicht so stark nutzen und auf andere Areale zurückgreifen. Das ist aber seltsamerweise nicht immer der Fall. Kinder (8 Jahre und 10 bis 11 Jahre) nutzten in einer Studie sowohl für das Wiedererkennen von Bildern (Zeichnungen verschiedener Tiere, Objekte und Körperteile, entweder in rot oder in grün dargestellt) als auch für den Abruf zusätzlicher Detailinformationen zu den Bildern (der Farbe der Zeichnung) dieselben, noch kleinen und unreifen Hirngebiete im TemporallappenTemporallappen (vgl. Ghetti, DeMaster et al. 2010). Vierzehnjährige und junge Erwachsene nutzten diese Areale nur für den Abruf der Detailinformation, das eigentliche Wiedererkennen dagegen hing mit Aktivierungen im präfrontalen Cortexpräfrontaler Cortex zusammen. In der Studie wurde sichergestellt, dass die Kinder und Erwachsenen die Farbe berücksichtigen, indem mit der Farbe eine Aufgabe verbunden war: Waren die Zeichnungen in der einen Farbe dargestellt, musste entschieden werden, ob das Dargestellte im Haus vorkommt oder nicht (Ja-Nein-Antwort), bei der anderen Farbe ob das Dargestellte belebt oder unbelebt ist (wieder Ja-Nein-Antwort). Möglicherweise hat diese semantische Aufgabe dazu geführt, dass bei Erwachsenen und auch bei den Jugendlichen eine zusätzliche KodierungKodierung im präfrontalen CortexCortex gespeichert wurde, der ja unter anderem an der Handlungsplanung und an Entscheidungsprozessen beteiligt ist. Den Kindern aber stand die Information aus dieser Cortexregion bei der Aufgabe, sich zu erinnern, nicht zur Verfügung, mit der Folge, dass sie wesentlich mehr Fehler machten. An diesem Beispiel sieht man zweierlei: (1) Welche Hirnregionen genutzt werden, hängt oft von kleinen Details der Aufgabe ab. (2) Das kindliche Gehirn nutzt die Regionen, die zur Verfügung stehen, auch wenn sie im Einzelfall noch nicht völlig ausgereift sind. Das ist ja auch ausgesprochen sinnvoll, denn ohne Training würden diese Hirnregionen ihre Aufgabe nie gut erfüllen können. Auch hier gehören die entstehenden Fehler zum LernprozessLernprozesse dazu.

Viele Unterschiede zwischen dem sich entwickelnden und dem erwachsenen Gehirn hängen mit dem präfrontalen Cortexpräfrontaler Cortex zusammen. Das ist auf die lange Entwicklungszeit des präfrontalen CortexCortex zurückzuführen. Die Bezeichnung präfrontaler Cortex umfasst die Hirngebiete im FrontallappenFrontallappen, die nicht zu den motorischen Arealemotorisches Arealn gehören (vgl. Abb. 4). Ihre Aufgabe ist die Handlungsplanung und -steuerung im engeren wie im weiteren Sinne. Die Gebiete des präfrontalen Cortex, die direkt vor den motorischen Bereichen liegen, sind mit der Planung ganz konkreter Handlungen, Bewegungen und Bewegungsfolgen befasst. Sie wählen die passenden Handlungen oder Bewegungen aus und geben diese Information an die motorischen Bereiche weiter. Auch „geistige Handlungen“ wie Kopfrechnen, Problemlöseaufgaben, Nachdenken und Überlegen laufen in den präfrontalen Arealen ab, die dabei mit anderen Hirnarealen zusammenarbeiten, in denen das jeweils benötigte Wissen gespeichert ist. Je weiter vorne im präfrontalen Cortex ein Areal liegt, umso weniger stark ist es mit der konkreten Bewegungs- und Handlungsumsetzung verbunden. Die weiter vorne und unten liegenden Areale dienen dazu, Pläne zu machen, um Neues auszuprobieren oder Unbekanntes zu untersuchen und um Handlungen im Geiste durchzuspielen. Ebenso verläuft das Abwägen vor Entscheidungen im präfrontalen Cortex. Bei diesen Prozessen werden Fakten, die zum Teil in anderen Hirnbereichen gespeichert sind, abgerufen und im präfrontalen Cortex kognitiv und emotional bewertet. Die möglichen Folgen der geplanten Handlung oder der Entscheidung werden antizipiert und moralische und soziale Aspekte werden bei der Handlungsplanung oder Entscheidung berücksichtigt. Die verschiedenen Komponenten dieser komplexen Prozesse sind in verschiedenen Bereichen des präfrontalen Cortex repräsentiert (vgl. Abb. 4). Die weiter vorne liegenden Bereiche des präfrontalen Cortex erlauben es, mittel- und langfristige Pläne zu entwickeln und zu verfolgen. Dazu gehört es, ein Ziel über längere Zeit im Auge zu behalten und konsequent immer wieder Entscheidungen zu treffen und Handlungen auszuführen, die der Verwirklichung der Pläne dienen. Je weiter vorne im präfrontalen Cortex ein Areal liegt, umso länger dauert der Reifungsprozess.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass der präfrontale Cortexpräfrontaler Cortex von Kindern inaktiv wäre. Vielmehr zeigen Untersuchungen mittels Kernspin, dass er bei vielen Aufgaben äußerst aktiv ist und dass bei Kindern im Vergleich zu Erwachsenen oft eine stärkere AktivierungAktivierung in großen Bereichen des präfrontalen CortexCortex zu finden ist (vgl. Durston et al. 2006). Die Ausdehnung der Aktivierung im präfrontalen Cortex nimmt zwischen dem Ende des zweiten und dem Ende des dritten Hirnwachstumsschubes merklich ab (ebd.). Die hohe Aktivierung in Verbindung mit schlechteren Ergebnissen und höheren Fehlerraten zeigt, dass bestimmte Aufgaben für das kindliche Gehirn eine große Herausforderung darstellen, während Erwachsene mit einem ausgereiften präfrontalen Cortex im wahrsten Sinne des Wortes „nur wenig Hirnschmalz verwenden müssen“, um die Aufgaben ohne große Anstrengungen erfolgreich zu erledigen (vgl. Blakemore & Choudhury 2006). Das bedeutet, dass bis zum Alter von etwa 11 bis 12 Jahren die Funktionen zwar zur Verfügung stehen, aber nur eingeschränkt, dass sie weniger verlässlich sind und ihre Nutzung mit einer hohen Anstrengung verbunden ist.

Da der präfrontale Cortexpräfrontaler Cortex eine entscheidende Rolle bei der Verhaltenssteuerung und der bewussten Lenkung von AufmerksamkeitAufmerksamkeit spielt, ergibt sich daraus automatisch, dass Kinder, egal wie sehr sie sich anstrengen, noch nicht in der Lage sind, sich in dem Ausmaß und mit der Dauer zu konzentrieren wie Jugendliche oder Erwachsene. Ebenso ist es ihnen einfach aufgrund ihrer Hirnstrukturen schlicht unmöglich, ihr Verhalten zu jedem Zeitpunkt zu kontrollieren. Besonders deutlich wird das dann, wenn Kinder unangemessene oder gerade unpassende Handlungen nicht ausführen sollen. Die Hemmung nicht erwünschter Handlungen ist auch bei Kindern im Alter von 9 bis 12 Jahren noch mit hohen Aktivierungen im FrontallappenFrontallappen verbunden (vgl. Booth et al. 2003), was sehr schön zeigt, dass Handlungskontrolle und -inhibition auch in diesem Alter noch mit größeren Anstrengungen verbunden ist – und trotz der Anstrengung außerdem mehr Fehler auftreten.