Lernen im Schlaf

Wann speichert das Gedächtnis in der Nacht Lerninhalte ab?

Manche Eltern raten augenzwinkernd, das Vokabelheft in der Nacht vor der Englischarbeit unters Kopfkissen zu legen. Die Vorstellung, dass die Vokabeln durchs Kissen in unser Gehirn wandern, ist natürlich ein Märchen. Faktisch ist das nicht möglich, wenn auch das Ritual vielleicht beruhigend und damit auch leistungssteigernd wirkt. Aber ganz so abwegig ist das Bild vom Vokabelhaft unterm Kopfkissen nicht: Hirnforscher sind davon überzeugt, dass wir den Schlaf zum Lernen brauchen. Viele Experimente in den vergangenen Jahrzehnten haben ihnen gezeigt, dass Schlaf und Lernen viel miteinander zu tun haben.

Von Schlafphasen und Gedächtnisphasen

Wer lernt, eine Tastenkombination schnell zu wiederholen, ist meist nach dem Schlafen besser als zuvor

Seit die Schlafforschung das EEG benutzt, um die Aktivität des Gehirns beim Schlafen zu messen, haben Wissenschaftler den Schlaf in verschiedene Phasen eingeteilt. Sie unterscheiden grob den REM-Schlaf oder auch Traumschlaf von allen anderen Schlafphasen, die Non-REM-Schlaf, also Nicht-Traum-Schlaf, genannt werden. Diesen Nicht-Traum-Schlaf haben die Schlafforscher in die Schlafphasen I bis IV eingeteilt. Phase III und IV sind dabei der Tiefschlaf. Im Normalfall ist die erste Hälfte der Nacht (egal, wann man sich zu Bett legt) dem Tiefschlaf vorbehalten. Dabei werden Wachstumshormone ausgeschüttet. In der zweiten Hälfte träumen wir besonders stark im REM-Schlaf. Unser Schlaf ändert sich also im Laufe der Nacht. Ebenso unterschiedlich stellen sich Hirnforscher die Gedächtnisleistungen unseres Gehirns vor, denn Gedächtnis ist nicht gleich Gedächtnis. Sie unterscheiden zwischen dem sogenannten „deklarativen“ Gedächtnis, das alle Wissens-Inhalte speichert, wie beispielsweise Daten, Vokabeln, autobiographisches Wissen und allgemeines Wissen, das sich nicht an bestimmten Ereignissen festmachen lässt. Daneben gibt es das sogenannte „nicht deklarative“ oder „prozedurale“ Gedächtnis. Darin speichern wir unser Wissen darüber, wie wir bestimmte Dinge tun – also beispielsweise die Handgriffe, um ein Instrument zu spielen oder Bewegungsabläufe im Sport. Das prozedurale Gedächtnis speichert also Inhalte ab, die mit Aktion zu tun haben und viele motorische Leistungen, die ebenfalls vom Gehirn gesteuert werden.

Die Verfestigung des Gedächtnisses

Über 40-mal Wecken in einer einzigen Nacht: Die Münchner Schlafforscher entziehen ihren Probanden gezielt REM- und Tiefschlaf

Wie aber bleiben uns Dinge im Gedächtnis? Die Forscher meinen, dass es eine Phase der Verfestigung von Gedächtnisinhalten geben muss. Diesen Vorgang haben sie „Konsolidierung“ genannt. Dabei wird Gelerntes so stabil in den Gedächtnisspeichern des Gehirns verankert, dass es immer wieder abgerufen werden kann. Darüber hinaus kommt es bei manchen prozeduralen Lerninhalten, also dem Wissen darüber, wie wir etwas tun, nach einer (Schlaf-)Pause sogar zu einer Verbesserung der Leistung: So konnten Probanden, denen in einer Übung beigebracht wurde, bestimmte Tasten möglichst schnell nacheinander zu betätigen, ihre Leistung beim tatsächlichen Üben nur bis zu einer bestimmten Grenze steigern. Danach wurden sie erst besser, wenn sie eine Schlafpause eingelegt hatten. Am nächsten Morgen konnten sie die Tastenübung sogar deutlich besser, als am Abend zuvor. Ein Phänomen, das manche Musiker auch bei sich selbst festgestellt haben: Bis zu einem bestimmten Punkt nutzt das Üben eines neuen Stücks. Danach wird man erst einmal nicht mehr besser. Schläft man dann aber und setzt am nächsten Tag oder später die Übung fort, merkt man eine deutliche Steigerung.

Aufwachen!!!

Wegen ihrer Form werden diese Strukturen in den Schlafkurven „Schlafspindeln“ genannt

Bis vor kurzem glaubten die Forscher, dass das Gehirn die Konsolidierung, also die Verfestigung von Gedächtnisinhalten, je nach Gedächtnisinhalt in bestimmten Schlafphasen leistet: Im REM-Schlaf soll es die prozeduralen und motorischen Gedächtnisinhalte verankern. Und im Tiefschlaf die deklarativen Inhalte, also das klassische Wissen. Doch als Wissenschaftler am Münchner Max-Planck-Institut für Psychiatrie ihren Probanden, die zuvor verschiedene deklarative und motorische Aufgaben gelernt hatten, einmal den REM-Schlaf und einmal den Tiefschlaf entzogen, hatte die nächtliche Ruhestörung im Namen der Wissenschaft gar keinen Einfluss auf das Lernverhalten. Trotz Schlafentzug hatten die Probanden gelernt und konnten die Aufgaben danach besser. Was war passiert? Die Forscher suchten nun im übriggebliebenen Restschlaf der Probanden, also in allen Schlafphasen, die nicht REM-Schlaf oder Tiefschlaf waren, nach Spuren des nächtlichen Lernens. Und tatsächlich stießen sie auf eine Struktur in ihren Schlafkurven, die sie wegen ihrer Form „Schlafspindeln“ nennen.

Die Spindeln des Schlafes

Die eigenartige Struktur der sogenannten Schlafspindeln ist besonders aus der Schlafphase II des Non-REM-Schlafes bekannt. Eine Theorie besagt nun, dass die spindelförmigen Ausschläge in der EEG-Messung entstehen, wenn Kalzium in Nervenzellen einströmt und mit dem Kalzium die Zelle derart verändert wird, dass dort – auf zellulärer Ebene – Gedächtnisinhalte verankert werden. Möglicherweise sind also diese Schlafspindeln die Zeichen des Lernens im Schlaf. Leider lassen sich aber auch die Schlafspindeln nicht dadurch hervorrufen, dass man einfach nur ein Vokabelheft unters Kopfkissen legt und schläft. Man muss vorher schon richtig gelernt und geübt haben, bevor der Schlaf den gewünschten Effekt bringt. Immerhin hatten im Münchner Versuch die Probanden die meisten Schlafspindeln, die auch am besten gelernt hatten und beim anschließenden Test am besten abschnitten.