Motivation und Emotionen: Neurowissenschaftliches Lernen erklärt

Forschende haben untersucht, wie Hirnprozesse mit verschiedenen kognitiven Funktionen zusammenhängen. Allerdings haben sich Forschende auch mit den Hirnprozessen befasst, die mit nicht-kognitiven Funktionen wie Motivation und Emotionen verbunden sind. Diese Funktionen werden nacheinander erörtert.

Motivation wird als der Prozess definiert, durch den zielgerichtete Aktivitäten initiiert und aufrechterhalten werden. Motivierte Handlungen umfassen die Wahl von Aufgaben, Anstrengung (physisch und mental), Ausdauer und Leistung. Kapitel 8 behandelt auch die verschiedenen Prozesse, von denen angenommen wird, dass sie die Motivation beeinflussen, wie z. B. Ziele, Selbstwirksamkeit, Bedürfnisse, Werte und Kontrollwahrnehmungen.

Zeitgenössische Theorien stellen Motivation weitgehend in kognitiven Begriffen dar. Die meisten Motivationsprozesse haben kognitive Komponenten. Selbstwirksamkeit bezieht sich beispielsweise auf die wahrgenommenen Fähigkeiten, Verhaltensweisen auf bestimmten Ebenen zu erlernen oder auszuführen. Selbstwirksamkeit ist eine kognitive Überzeugung. Als solche hat sie wahrscheinlich eine neuronale Repräsentation der Art, die in diesem Kapitel diskutiert wird. Obwohl es an Forschung in diesem Bereich mangelt, könnten wir erwarten, dass Selbstwirksamkeitsüberzeugungen im Gehirn als ein neuronales Netzwerk dargestellt werden, das den untersuchten Bereich (z. B. Brüche, Lesen von Romanen) mit dem aktuellen sensorischen Input verbindet. Andere Motivationsprozesse können auch in synaptischen Netzwerken dargestellt werden, ebenso wie Prozesse, die an der Selbstregulation beteiligt sind, wie z. B. Metakognition und Ziele. Mehr neurophysiologische Forschung zu Motivations- und Selbstregulationsvariablen würde dazu beitragen, die Kluft zwischen Bildung und Neurowissenschaften zu überbrücken (Byrnes & Fox, 1998).

Aus einer kognitiven neurowissenschaftlichen Perspektive gibt es mindestens zwei Arten von neuronalen Entsprechungen der Motivation. Diese beinhalten Belohnungen und Motivationszustände.

Belohnungen

Belohnungen haben eine lange Geschichte in der Motivationsforschung. Sie sind Schlüsselkomponenten von Konditionierungstheorien, die behaupten, dass Verhaltensweisen, die verstärkt (belohnt) werden, in der Zukunft tendenziell wiederholt werden. Motivation stellt eine Erhöhung der Rate, Intensität oder Dauer des Verhaltens dar.

Kognitive und konstruktivistische Theorien der Motivation postulieren, dass es die Erwartung einer Belohnung ist, und nicht die Belohnung selbst, die das Verhalten motiviert. Belohnungen können die Motivation aufrechterhalten, wenn sie in Abhängigkeit von kompetenter Leistung oder Fortschritt beim Lernen gegeben werden. Die Motivation kann im Laufe der Zeit sinken, wenn Menschen die Belohnungen als Kontrolle ihres Verhaltens ansehen (d. h. sie führen eine Aufgabe aus, damit sie eine Belohnung verdienen können).

Das Gehirn scheint ein System zur Verarbeitung von Belohnungen zu haben (Jensen, 2005), aber wie andere Gehirnfunktionen ist auch dieses komplex. Viele Gehirnstrukturen sind beteiligt, darunter der Hypothalamus, der präfrontale Kortex und die Amygdala. Das Gehirn produziert seine eigenen Belohnungen in Form von Opiaten, die zu einem natürlichen High führen. Dieser Effekt deutet darauf hin, dass das Gehirn möglicherweise dazu prädisponiert ist, angenehme Ergebnisse zu erleben und aufrechtzuerhalten. Die Erwartung, dass man für kompetente oder verbesserte Leistung eine Belohnung erhalten kann, kann dieses Vergnügungsnetzwerk aktivieren, das den Neurotransmitter Dopamin produziert. Es kann sein, dass das Gehirn als Teil eines neuronalen Netzwerks die Erwartung einer Belohnung für die Ausführung der Handlung speichert. Tatsächlich kann Dopamin durch die Erwartung von Vergnügen (Vorfreude auf eine Belohnung) sowie durch das Vergnügen selbst produziert werden. Dopamin erhöht sich, wenn eine Diskrepanz zwischen erwarteten und realisierten Belohnungen besteht (z. B. Personen erwarten eine große Belohnung, erhalten aber eine kleine). Das Dopaminsystem kann Menschen helfen, ihre Erwartungen anzupassen, was eine Art des Lernens ist (Varma et al., 2008).

Aber das Gehirn kann auch mit Belohnungen gesättigt werden, so dass die Erwartung einer Belohnung oder der Erhalt einer Belohnung nicht mehr so viel Vergnügen bereitet wie zuvor. Es ist möglich, dass die Erwartung einer größeren Belohnung erforderlich ist, um Dopamin zu produzieren, und wenn dies nicht der Fall ist, kann der Effekt erlöschen. Dieser Punkt kann helfen zu erklären, warum bestimmte Belohnungen im Laufe der Zeit ihre Motivationskraft verlieren.

Es ist Forschung erforderlich, ob andere kognitive Motivatoren—wie Ziele und die Wahrnehmung von Lernfortschritten—auch Dopaminreaktionen auslösen und somit neurophysiologische Referenten haben. Der Punkt, der beachtet werden sollte, ist jedoch, dass die Dopaminproduktion idiosynkratisch ist. Das gleiche Maß an Belohnung oder Erwartung einer Belohnung wird nicht alle Schüler gleichmäßig motivieren, was darauf hindeutet, dass zusätzliche Gehirnprozesse an der Motivation beteiligt sind. Dieser Punkt hat praktische Auswirkungen auf den Unterricht, da er darauf hindeutet, dass Lehrer, die Belohnungen einsetzen möchten, lernen müssen, was jeden Schüler motiviert, und ein Belohnungssystem einrichten müssen, das Änderungen in den Präferenzen der Schüler berücksichtigen kann.

Motivationszustände

Aus einer kognitiven neurowissenschaftlichen Perspektive sind Motivationszustände komplexe neuronale Verbindungen, die Emotionen, Kognitionen und Verhaltensweisen umfassen (Jensen, 2005). Zustände ändern sich mit den Bedingungen. Wenn es mehrere Stunden her ist, seit wir gegessen haben, dann befinden wir uns wahrscheinlich in einem Hungerzustand. Wir befinden uns möglicherweise in einem besorgten Zustand, wenn uns Probleme belasten. Wenn die Dinge gut laufen, befinden wir uns möglicherweise in einem glücklichen Zustand. Ebenso kann ein Motivationszustand Emotionen, Kognitionen und Verhaltensweisen umfassen, die auf das Lernen ausgerichtet sind. Wie andere Zustände ist ein Motivationszustand eine integrierte Kombination aus Geist, Körper und Verhalten, die letztendlich mit einem netzartigen Netzwerk synaptischer Verbindungen verbunden ist.

Zustände sind fluid; sie verändern sich ständig aufgrund interner (z. B. Gedanken) und externer (z. B. Umwelt-) Ereignisse. Jeder gegebene Motivationszustand kann sich verstärken, abschwächen oder sich in einen anderen Zustandstyp ändern. Diese sich ändernde Natur synaptischer Verbindungen entspricht der Natur der Motivation (diskutiert in Kapitel 8), dass Motivation ein Prozess und keine Sache ist. Als Prozess ist sie typischerweise nicht stabil, sondern nimmt eher zu und ab. Der Schlüssel zu Bildung und Lernen liegt darin, die Motivation in einem optimalen Bereich zu halten.

Lehrer verstehen intuitiv die Idee von Motivationszuständen. Ihr Ziel ist es, Schüler in einem Motivationszustand zum Lernen zu haben. In jedem gegebenen Moment werden sich einige Schüler in diesem Zustand befinden, aber andere werden verschiedene Zustände erleben, darunter Apathie, Traurigkeit, Hyperaktivität und Ablenkung. Um diese Zustände zu ändern, müssen Lehrer möglicherweise zuerst die gegenwärtigen Zustände ansprechen (z. B. darauf achten, warum Kira traurig ist) und dann versuchen, die Aufmerksamkeit der Schüler auf die anstehende Aufgabe zu lenken.

Die Integration von Kognition, Emotion und Verhalten, die von den Neurowissenschaften postuliert wird, ist wichtig. Die einzelnen Komponenten führen nicht zu wünschenswertem Lernen. Zum Beispiel werden Schüler, die glauben, dass sie lernen wollen und emotional bereit dazu sind, dennoch wenig lernen, wenn sie sich nicht verhalten. Ebenso ist motiviertes Verhalten ohne klaren kognitiven Fokus auf das Lernen verschwendete Aktivität. Schüler, die emotionalen Stress erleben, aber dennoch lernen wollen und sich an Lernaktivitäten beteiligen, werden wahrscheinlich feststellen, dass ihr Lernen weniger als optimal ist, weil Emotionen die Bildung und Festigung synaptischer Verbindungen verhindern.

Ähnlich den neurophysiologischen Belegen für Motivation ist die Funktionsweise von Emotionen im ZNS nicht vollständig verstanden. Es gibt verschiedene Theorien zur Erklärung menschlicher Emotionen (Byrnes, 2001).

Eine Theorie, die mit der vorherigen Sichtweise von Motivation übereinstimmt, ist eine Netzwerktheorie (Halgren & Marinkovic, 1995). Demnach bestehen emotionale Reaktionen aus vier überlappenden Phasen: Orientierungsreaktion, Integration emotionaler Ereignisse, Auswahl der Reaktion und anhaltender emotionaler Kontext. Die Orientierungsreaktion ist eine automatische Reaktion, bei der Individuen ihre Aufmerksamkeit auf einen Reiz oder ein Ereignis richten und Ressourcen mobilisieren, um damit umzugehen. Die Orientierungsreaktion erzeugt eine neuronale Antwort, die an andere Phasen gesendet wird. In der Integrationsphase emotionaler Ereignisse wird dieser Reiz oder dieses Ereignis mit Informationen im Arbeitsgedächtnis und im Langzeitgedächtnis integriert, wie z. B. Informationen über die Definition oder Bedeutung des Reizes oder Ereignisses und den Kontext.

In der dritten Phase (Auswahl der Reaktion) schreibt das Individuum dem Reiz oder Ereignis eine kognitive Bedeutung zu, integriert diese Bedeutung mit einer affektiven Komponente, identifiziert mögliche Handlungen und wählt eine aus. Schließlich ist während der Phase des anhaltenden emotionalen Kontexts die Stimmung des Individuums mit den Ergebnissen früherer Phasen verbunden. Jede Phase ist mit spezifischen neuronalen Arealen verbunden. So scheint beispielsweise der anhaltende emotionale Kontext mit neuronalen firings in Bereichen des Frontallappens verbunden zu sein (Halgren & Marinkovic, 1995).

Emotionen scheinen jedoch komplexer zu sein als diese Analyse, da dasselbe Ereignis das Potenzial hat, unterschiedliche Emotionen hervorzurufen. Die englische Sprache refllektiert dieses Potenzial der Mehrfachauslösung, wie wenn man nach dem Hören einer Nachricht sagt: “Ich wusste nicht, ob ich lachen oder weinen sollte.” Es ist auch möglich, dass die emotionale Aktivität im Gehirn für primäre und kulturell bedingte Emotionen unterschiedlich ist (Byrnes, 2001). Primäre Emotionen (z. B. Angst, Wut, Überraschung) können eine angeborene neuronale Grundlage haben, die im rechten Hemisphäre zentriert ist (die einen Großteil der ANS-Funktion reguliert), während Emotionen, die kulturelle Bedeutungen beinhalten (z. B. Aussagen von Personen, die unterschiedlich interpretiert werden können), möglicherweise stärker von der linken Hemisphäre mit ihren Sprachfunktionen gesteuert werden.

Emotionen können helfen, die Aufmerksamkeit zu lenken, was für das Lernen notwendig ist (Phelps, 2006). Informationen aus der Umgebung gelangen zum Thalamus, wo sie zur Amygdala und zum Frontalkortex weitergeleitet werden. Die Amygdala bestimmt die emotionale Signifikanz des Reizes (Wolfe, 2001). Diese Bestimmung ist förderlich, da sie uns sagt, ob wir rennen, Schutz suchen, angreifen oder neutral bleiben sollen. Der Frontalkortex liefert die kognitive Interpretation des Reizes, dies dauert jedoch zusätzliche Zeit. Ein Teil dessen, was mit “emotionale Kontrolle” gemeint ist, besteht nicht darin, einfach auf die emotionale Signifikanz zu reagieren (obwohl dies wünschenswert ist, wenn es um Sicherheit geht), sondern die Handlung zu verzögern, bis die richtige kognitive Interpretation vorgenommen werden kann.

Zusätzlich zu ihrer Rolle bei der Aufmerksamkeit beeinflussen Emotionen auch das Lernen und das Gedächtnis (Phelps, 2006). Es scheint, dass die Hormone Epinephrin und Norepinephrin, die von der Nebennierenrinde ausgeschüttet werden, um die an Emotionen beteiligten autonomen Reaktionen hervorzurufen, auch das Gedächtnis für den auslösenden Reiz oder das Ereignis im Temporallappen des Gehirns verbessern (Wolfe, 2001). Das bewusste Gedächtnis für emotionale Situationen wird aufgrund der Wirkung dieser Hormone besser konsolidiert.

Der Punkt, dass Emotionen das Lernen verbessern können, sollte nicht als Empfehlung interpretiert werden, dass Pädagogen das Lernen so stressig wie möglich gestalten sollten. Wie wir bereits gesehen haben, stört zu viel Stress die Bildung und Konsolidierung neuronaler Netzwerke. Vielmehr deutet dieser Punkt darauf hin, dass Motivation und Emotionen konstruktiv genutzt werden können, um besseres Lernen zu erzielen. Lehrer, die viel dozieren, erzeugen wenig emotionale Beteiligung der Schüler. Aber das emotionale Interesse sollte steigen, wenn Lehrer die Schüler in das Lernen einbeziehen. Aktivitäten wie Rollenspiele, Diskussionen und Demonstrationen werden wahrscheinlich eine größere Motivation und Emotionen hervorrufen und zu besserem Lernen führen als Lehrerdozenten.

Die Steigerung der Emotionen während des Lernens ist nur bis zu einem gewissen Punkt wirksam. Zu viele Emotionen (z. B. hoher Stress) über längere Zeiträume sind aufgrund all der negativen Nebenwirkungen (z. B. erhöhter Blutdruck, beeinträchtigtes Immunsystem) nicht wünschenswert. Schüler in längeren Stresssituationen machen sich auch übermäßige Sorgen, und die mit Sorgen verbundenen Gedanken behindern das Lernen.

Diese negativen Auswirkungen, die durch Stress oder Bedrohungen hervorgerufen werden, entstehen zum Teil aufgrund des Hormons Cortisol, das wie Epinephrin und Norepinephrin von den Nebennierendrüsen ausgeschüttet wird (Lemonick, 2007). Epinephrin und Norepinephrin wirken schnell, und Cortisol ist eine Art lang anhaltende Reserve. Hohe Mengen an Cortisol im Körper über lange Zeiträume können zu einer Verschlechterung des Hippocampus und einem Rückgang der kognitiven Funktionen führen (Wolfe, 2001).

Cortisol ist auch während der Gehirnentwicklung von entscheidender Bedeutung. Säuglinge bauen eine emotionale Bindung zu Eltern oder Betreuern auf. Wenn Babys Stress erleben, steigt der Cortisolspiegel in ihrem Körper. Cortisol verzögert die Gehirnentwicklung, da es die Anzahl der Synapsen reduziert und Neuronen anfällig für Schäden macht (Trawick-Smith, 2003). Im Gegensatz dazu steigt der Cortisolspiegel nicht an, wenn Babys Bindungen eingehen und diese über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten (Gunnar, 1996). Wenn die Bindungen sicher sind, steigt der Cortisolspiegel auch unter Stressbedingungen nicht auf gefährliche Werte an. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass kleine Kinder glauben, dass ihre Eltern oder Betreuer sie lieben und zuverlässige Betreuer sind.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Motivation und Emotionen untrennbar mit kognitiven Prozessen und neuronalen Aktivitäten verbunden sind. Darüber hinaus machen die in diesem Abschnitt zusammengefassten Beweise deutlich, dass Motivation und Emotionen, wenn sie richtig reguliert werden, Aufmerksamkeit, Lernen und Gedächtnis positiv beeinflussen können. Wir wenden uns nun den didaktischen Anwendungen der Neurowissenschaften für Lehren und Lernen zu.