Pisa-Schock: Was sagt die Hirnforschung zur Bildungskatastrophe und zur Digitalisierung des Lernens von Kindern und Jugendlichen?

KOMPAKT: Welche Grundfertigkeiten werden diese Kinder dann nicht entwickeln?

TEUCHERT-NOODT: Bereits bei kurzer Bildschirmnutzung wird die soziale Kommunikation vernachlässigt und folglich das Sprechen nur schwer erlernbar. Und es wird der unaufhaltsame kindliche Drang blockiert, sich körperlich vielseitig zu betätigen, um für ein ganzes Leben davon zu profitieren. Das alles auf Grund der Tatsache, dass im kindlichen Gehirn senso-motorische und emotional-limbische Schaltkreise in den Startlöchern liegen, aber im digitalen Umfeld - selbst wenn Mama surft während sie das Kleinkind ernährt - die unzählig vielen Nervenzellen nicht hinreichend verschaltet werden können.

• Nur analoge Aktivitäten können die Reifung synaptischer Verschaltungen anstoßen und fördern. Wozu bringt der Mensch so komplexe Kopfsinnesorgane mit auf die Welt, wenn sie medienbedingt daran gehindert werden, die Welt in die weiten Gefilde des Großhirns einzubauen?

Speziell der alles dominierende Gleichgewichtssinn vermittelt frühkindlich einen größten Anteil einflussnehmender Aktivitäten für eine raumbezogene und intelligente Hirnentwicklung durch k k k, also krabbeln, klettern, kommunizieren. Aber er verliert diese vitalisierenden Kräfte sofort beim Starren der Kinderaugen auf einen Bildschirm. Dann steuert die Verhaltensentwicklung des Kindes in eine falsche Richtung. Abhängigkeit und Lernbehinderung sind die ersten Antworten, und unverschuldet wird das eigentlich wunderbar veranlagte Kind zum Therapiefall.

KOMPAKT: Sie postulieren, dass es kein digitales Lernen geben kann. Warum bleibt im Kopf nichts hängen, wenn man mit dem Finger über ein Display wischt?

TEUCHERT-NOODT: „Digitales Lernen“ gibt es ebenso wenig wie die viel gepriesene sogenannte „künstliche Intelligenz“, und beides wird es auch niemals geben, selbst wenn sich gewisse Strategen erhoffen, die Kleinkinder über halbstündige Tagesangebote für die digitalen Techniken einzufangen. Das wird ihnen zwar tatsächlich gelingen, aber mit bösen Folgen für die mentale Entwicklung des Kindes.

• Denn technische Geräte funktionieren eindimensional, aber biologische Systeme werden raumdimensional angelegt.

Das heißt nicht, dass sich das Nervengerüst im embryonalen Gehirn automatisch raumbezogen entwickelt. Sondern das genetisch angelegte Gerüst wird nur unter Einsatz aller verfügbaren Sinne auch wirklich räumlich ausgebaut und auf Leistung gebracht. Wenn Kinder mit dem Finger über einen Display wischen, bedienen sie lediglich eine Schaltebene im angelegten Gerüst der Möglichkeiten, eine umfängliche Reifung von Kontakten bleibt in der Klein- und Großhirnrinde ausgespart. Das schlägt sich unwiederbringlich in Verhaltensdefiziten nieder.

KOMPAKT: Erläutern Sie uns das doch genauer, und warum das zu weiteren irreversiblen Schädigungen führen kann, und zu welchen!

TEUCHERT-NOODT: Das Stichwort heißt „adaptive Neuroplastizität“: Bereits Ende der 90iger Jahre haben Bremer Neurowissenschaftler mit Hilfe der bildgebenden Analysetechnik gezeigt, dass bei Studierenden mit viel Handynutzung die Repräsentanz für den Daumen in der motorischen Großhirnrinde neuroplastisch vergrößert wurde. Das geschieht natürlich auf Kosten benachbarter Felder, die eigentlich für andere motorisch-assoziative Fähigkeiten verfügbar sein sollten - vielleicht für Klavierspielen.

• Dieses Experiment hat bewiesen, dass Nervennetze, ebenso wie die körperlichen Bewegungsmuskeln, auf aktives sensorisch-motorisches Training mit strukturellem Ausbau reagieren.

Umgekehrt, ebenso wie ein gebrochener Arm in Gips alsbald seine Muskeln verdünnt, wird „digitales Lernen“ kognitive Vernetzungen im Kortex der Studierenden nur ausgedünnt organisieren. Auch wer sich im privaten Leben über digitale Lebens- und Haushaltshilfen bedient, wird bald unter allgemeinen kognitiven Defiziten leiden. Navi-abhängige Autofahrer bekommen es direkt zu spüren, sobald die Verbindung mal nicht funktioniert.

KOMPAKT: ... und bei Kindern?

TEUCHERT-NOODT: Im Kindesalter hat eine digitale Beanspruchung reifender Rindenfelder generell noch schwerwiegendere Folgen als im Erwachsenen. Wenn das Wischen und Tippen in sensorisch-motorischen Feldern der Klein- und Großhirnrinde nur einseitig ausgerichtete Kontakte reifen lässt, führt das gleichzeitig zur Unterversorgung assoziativer Areale.

• Es ist doch vorhersagbar, dass sich dadurch das Sprechen- und Schreibenlernen nur schwerfällig entwickeln und ein Zugang zum mathematischen Denken gänzlich versperrt bleiben wird. Die Schäden werden umso dramatischer ausfallen, je früher das Kind mit der Technik vertraut gemacht wird.

Und noch etwas ist dazu zu sagen: Allgemein wird gefordert, jedenfalls in den fortgeschrittenen Schuljahren, das Lernen auf E-Learning und Tablets umzustellen. Auch dies widerspricht den wissenschaftlichen Erkenntnissen zur neuroplastischen Hirnreifung: Der jugendliche Kortex befindet sich noch in einem ganz spezifischen Um- und Ausbau von kognitiven Faserzügen. Frühkindlich arbeitet das Stirnhirn verstärkt über tiefe und kurze assoziative Faserzüge, ab der Adoleszenz werden diese von ausreifenden langen Horizontalbahnen in der höheren Hirnrinde abgelöst. Dieser späte und bedeutsame Um- und Ausbau macht es gleichzeitig möglich, die Gedächtnisspeicher auszubauen und das Denkvermögen zu schulen. Herkömmlicherweise wird eben solches im Unterricht der Oberstufenklassen geschult, wie in Philosophie und höherer Mathematik. Und ein Verständnislernen beherrscht praktisch auch alle anderen Schulfächer, jedenfalls war das Pauken in unserer fortgeschrittenen Schulzeit verpönt.

• Es bleibt dabei, Lernen und Entwicklung gehen Hand in Hand. Ein generell digital organisierter Unterricht von Mittel- und Oberstufe wird den notwendigen neuroplastischen Um- und Ausbau der Großhirnrinde erheblich behindern.

Das bis dahin überwiegend kindlich geprägte Konditionierungslernen kann nicht hinreichend von einsichtsbezogenem Lernen abgelöst werden, Langzeitgedächtnis und vertiefte Denkfähigkeiten bleiben auf der Strecke.

KOMPAKT: Sie haben in einer Studie mit der Psychologin Angelika Supper untersucht, wie sich das räumliche Vorstellungsvermögen bei Kindern entwickelt, die nicht mit dem Smartphone spielen, im Vergleich zu denen, die es viel nutzen. Was war, kurzgefasst, das Ergebnis?

TEUCHERT-NOODT: Diese Studie (>>> s. Downloads) hat sich für mich aus unserer langjährigen Plastizitäts- und Kognitionsforschung an der Universität Bielefeld ergeben, wo ich mit einem Team von fortgeschrittenen Studierenden über 25 Jahre hin zur Lern- und Psychoseentstehung im frühen Kindesalter geforscht habe. Von daher wusste ich, das dem Stirnhirn eine höchste Bedeutung in Bezug auf die Entwicklung des räumlichen Vorstellungsvermögens zukommt, und Preteens hirnphysiologisch bereits alle Voraussetzungen für den Ausbau eines Raumgedächtnisses haben. Deshalb haben Frau Supper und ich für diese Studie gezielt Drittklässler im Alter von 9 Jahren ausgewählt.

• Unsere Studie hat ergeben, dass die Kinder ohne Umgang mit dem Smartphone ein solides und gut angelegtes räumliches Vorstellungsvermögen, Zeitgefühl und Erinnerungsvermögen besitzen. Aber diese Fähigkeiten sind bei Drittklässlern, die intensiven Umgang mit dem Gerät haben, bereits signifikant schlecht entwickelt. Das birgt weitere Gefahren für die Intelligenzentwicklung in sich.
• Es wundert doch gar nicht, wenn öffentliche Medien neuerdings beklagen, dass bei Grundschulkindern die Aufmerksamkeit und Konzentration so nachlassen. Unsere Studie möchte ein Alarmsignal für Eltern und Lehrer sein.

Einige der benutzten Tests (Anm. publiziert in Neurology & Neuroscience, 2021, 1 (3): 1-9) könnten schulisch etabliert werden, um Reifungsrückstände digitalisierter Kinder therapeutisch zu bekämpfen. Grundsätzlich sollte das Kinder-Handy verboten werden. Dann würden sich viele Lernschwierigkeiten von allein beheben.

KOMPAKT: Welche Bedeutung für die Entwicklung der Persönlichkeit hat denn die mangelnde Ausreifung der Raum-Zeit-Verrechnung?

TEUCHERT-NOODT: Das war über die letzten 70 Jahre hin weltweit in Forschungseinrichtungen eine zentrale Frage in der humanen Kognitions- und Psychoseforschung. Raum-zeitliches Verhalten wird mit verlässlichen Tests – wie wir in obiger Studie angewendet haben – auch in der industriellen Entwicklung von Psychopharmaka eingesetzt, um bei Erwachsenen psychische Defizite zu detektieren und pharmakologisch zu behandeln. Psychologen und Verhaltensforscher wie Jean Piaget und Konrad Lorenz hatten in der Mitte des letzten Jahrhunderts im deutschsprachigen Raum zuerst erkannt, dass kognitive Funktionen über Stirnhirn und limbischen Kortex gesteuert werden, und psychische Funktionen raum-zeitlich organisiert sind. Daraufhin kamen viele Teildisziplinen, wie die Entwicklungspsychologie und Neurowissenschaft in Fahrt und erkannten, dass dies auch die Willensbildung, Konfliktbewältigung, Kontrolle über Emotionen und das Arbeitsgedächtnis einschließt. Letzteres steuert Aufmerksamkeit, Konzentration und Motivation. Bei diesen enorm hohen Ansprüchen an das Stirnhirn versteht man, warum es fast 20 Lebensjahre braucht, bis alle diese Teilfunktionen annähernd gereift sind. Das macht dann eine Persönlichkeit aus.

• Wir fanden in unserem Labor heraus, dass durch frühkindliche Deprivation eine mangelhafte räumliche Reifung einzelner Neuronenfelder in den weiten Gefilden des Stirnhirns erfolgt, und solches Funktionsstörungen zur Folge hat, die sich – abhängig vom Schweregrad der Deprivation – als Hyperaktivität, Angststörung und Verlust der raum-zeitlichen Gedächtnisbildung zu erkennen gaben.

Man bedenke also, was von einer soliden kindlichen Stirnhirnreifung abhängt, und wie nahezu unmöglich es für Kinder mit Handy in der Tasche oder in erreichbarer Nähe ist, sich auf Wesentliches zu konzentrieren. Die physiologisch instabilen Nervennetze im kindlichen Stirnhirn wollen natürlich viel lieber ohne Anforderungen – also digital – Freundschaften schließen, um die sozialen Bedürfnisse und die immanente kindliche Neugierde zu befriedigen. Und sie nehmen das Tablet gern an, um sich konditionieren zu lassen und Lerninhalte ahnungslos wegzuwischen. Deswegen, Hände weg vom Handy und Tablet, nicht nur im Kindesalter, sondern über die gesamte Hirnreifung hin, die sich bis in die Adoleszenz fortsetzt.

KOMPAKT: Das müssen Sie jetzt doch noch etwas näher erklären. Noch Mitte letzten Jahrhunderts hat man die Konditionierung gemäß dem Skinner-Box-Lernen als Einsatz des sogenannten Nürnberger Trichters disqualifiziert. Wo befindet sich denn dieser Trichter und was macht er mit dem Gehirn?

TEUCHERT-NOODT: Dieser Trichter sitzt in den unterschwelligen Gefilden unseres Gehirns, also in Schaltkreisen von Hirnstamm, Thalamus und limbischem System, die alle unüberschaubar vielfältig miteinander vernetzt sind. Sie leisten im Unbewusstsein die Vorarbeit für Stirnhirn und assoziative Rindenfelder. Man bedenke, dieser Trichter ist ab der Geburt voll verfügbar und konditioniert natürlicherseits frühkindliches Verhalten. Der Thalamus ist das Tor zu dem erst langsam erwachenden Bewusstsein, und der limbische Hippocampus ist der neuronale Sekretär für das ebenso langsam reifende Stirnhirn. Bis der Verstand greift, wird das kindliche Verhalten durch konditioniertes Lernen überbrückt. Deswegen fahren Kinder auf die digitale Technik so ab und können sich als Jugendliche dann nicht mehr abnabeln.

Biologisch betrachtet ist dieser Stufenausbau des Gehirns äußerst sinnvoll. Das Stirnhirn würde vor Überbeanspruchung durch die uns ständig flutenden Sinnesreize bersten, wenn ihm nicht ein Sekretär vorgeschaltet wäre, der zusätzlich auch mit einer räumlichen Vorverarbeitung aller ihn passierenden Sinnesreize beauftragt ist. Die dafür zuständigen neuronalen Grids wurden erst vor kurzem an der hippocampalen Eintrittspforte entdeckt und beschrieben. Die Pforte selbst ist mit der sogenannten Hebb’schen Lernsynapse ausgestattet, die man zuvor über 3 Jahrzehnte wegen ihrer genialen Plastizität molekular und elektrophysiologisch beforscht hatte. Beide Strukturen spielen sich am Eingang als sehr flexible Pförtner auf, um auch einer hohen Reizflut gegenüber standzuhalten. Digitale Beschleuniger sind geradezu perfekte Dienstleister, um den Durchfluss vieler Sinnesaktivitäten nahezu gleichzeitig zu akzeptieren und angeschlossene Schaltelemente reflexhaft zu konditionieren.

• Kinder werden durch die digitale Technik buchstäblich daran gehindert, sich um Lernerfahrungen zu bemühen und in ihrem Großhirn solide zu verankern. Deswegen stellen privater Handy-Gebrauch und Tablet-Beschulung von Kindern und Jugendlichen überhaupt die größte Gefahr für die Zukunft unserer Gesellschaft dar.

KOMPAKT: Woraus leiten Sie ihre These ab, dass das Smartphone eine Droge ist, die mit stofflichen Drogen gleichgesetzt werden kann?

TEUCHERT-NOODT: Diese Frage ergibt sich geradewegs aus vorherigen Ausführungen, denn die strukturelle Ursache verbirgt sich in den Katakomben des limbischen Systems. Das Wischen über die smarte Platte ermöglicht es dem menschlichen Auge, den hippocampalen Schaltapparat hochzutouren. Das allein führt zwar noch nicht in eine Sucht, sondern das eigentliche Problem verbirgt sich in weiteren Verschaltungen des hippocampalen Turbators, der bekanntlich das Kurzzeitgedächtnis anlegt. Er wird üblicherweise von zwei Seiten bespielt, einem Bypass aus der Amygdala mit emotionalem Zufluss, und einem zweiten Bypass, der solches über eine Dopamin-Opiat-Achse heftig unterstützt, indem er eigenständig ein gewisses Langzeitgedächtnis anlegen kann; die rezeptiven und strukturellen Eigenschaften dieses besonderen Speichers sind uns seit einem Vierteljahrhundert gut bekannt, auch in unserem Labor haben wir dazu und zu den weiteren Folgen intensiv geforscht. Dieser subkortikale Speicher, das sogenannte Belohnungssystem, ist einerseits genial, denn er erhöht die Leistungsstärke für stumpfsinnige Routinearbeiten, denen wir im Berufsleben allenthalben ausgesetzt sind. Man denkt gar nicht nach, sondern macht den Unsinn einfach, vielleicht sogar sehr gern und jahrelang. Selbst Wissenschaftler sind nicht davor gefeit, eine sinnlose Forschung ohne nachzudenken langfristig zu verfolgen.

Gleichzeitig hat uns die Evolution damit in eine böse Falle gelockt. Eine Designerdroge – wir haben das in unserem Labor für die Amphetamin-Droge Ecstasy untersucht – bindet sich an die Dopamin-Opiat-Achse an, und diese baut daraus ein pathologisches Langzeitgedächtnis auf. Eine Drogen-Sucht entsteht.

• Auf gleiche Weise kann ein überschleunigter hippocampaler Pförtner von langer Hand eine Handy-Sucht anstoßen. Egal, an welcher Stelle auch immer der hippocampale Schaltapparat sein eigentliches Kurzzeitgedächtnis überfordert, um es buchstäblich für diesen teuflischen Langzeitspeicher preiszugeben, er verbraucht dabei den kostbaren verfügbaren Transmitterhaushalt. Dann wird das Stirnhirn speziell durch Dopaminmangel unterversorgt, was die lokalen Transmitter wie GABA und Glutamat in Mitleidenschaft zieht und sie zu dysfunktionaler Strukturanpassung zwingt.

Arbeitsgedächtnis und andere Stirnhirnleistungen können den jugendlich wachsenden Anforderungen unter Drogeneinfluss nicht mehr nachkommen, und die funktionellen Fehlsteuerungen können sich im psychotischen Verhaltensspektrum niederschlagen. Die derzeitige Zunahme psychischer Störungen im jugendlichen Alter kann mit großer Wahrscheinlichkeit überwiegend auf mediale Überforderungen zurückgeführt werden, denen der limbische hippocampale Komplex wie beim Genuss einer Designer-Droge ausgesetzt ist. Bei zusätzlich digitalen Vorerfahrungen aus der Kindheit wird ein Zurück umso schwieriger.