Wann entsteht Lernen?
Studie zum Regellernen bei Neugeborenen und Feten

Die Schwangerschaft ist eine spannende und aufregende Zeit, auch für die Kinder, die mit jeder Woche neue Fähigkeiten entwickeln. Insbesondere im dritten Trimester (28. bis 40. Schwangerschaftswoche), wenn die sensorischen Systeme soweit ausgereift sind, dass Informationen aus der Umgebung verarbeitet werden können.

Ungeklärt ist jedoch, ob in diesem frühen Stadium bereits Lernprozesse stattfinden.

Eine einfache Form des Lernens, die bei Kindern bereits früh auftritt, ist das sogenannte „Statistische Lernen“. Es erlaubt, Regelmäßigkeiten in der Umgebung zu erkennen und zu speichern. Diese Form des Musterlernens bildet die Grundlage für den späteren Spracherwerb; durch sie werden einzelne Wörter im Sprachfluss erkannt. Wann genau in der Entwicklung dieses Lernen zum ersten Mal auftritt, ist jedoch nicht bekannt.

Im Rahmen einer Studie wurde dieser Frage nachgegangen.

Um das Lernverhalten von Feten und Neugeborenen zu untersuchen, wird die magnetische Hirnaktivität gemessen, während die kleinen Studienteilnehmerinnen und -teilnehmer eine zufällige oder geordnete Abfolge von Tönen hören. Diese Messung zeigt, ob Neugeborene oder sogar schon Feten in der Lage sind, Tonmuster zu lernen.

Die Hirnaktivität als auch der Entwicklungsstand des Gehirns werden mithilfe fetaler Magnetoenzephalographie (fMEG) gemessen, eine berührungsfreie, schonende und schmerzfreie Technik.

Die Ergebnisse erlauben Rückschlüsse über die Entstehung der Grundlagen des Spracherwerbs. Die Studie besteht aus einer Messung, die entweder während der Schwangerschaft (ab der 25. Schwangerschaftswoche) oder nach der Geburt (2. bis 8. Woche).

Tonbeispiel abspielenWährend der Messung werden den Neugeborenen Kindern und Feten Tonmuster vorgespielt. Diese Tonmuster bzw. Tonabfolgen bilden eine Regel. Führt die minimale Veränderung der Tonabfolge zu erhöhter Hirnaktivität, wird der Fehler und damit die Regel von den Feten sowie Babys erkannt.

Fetale Magnetoenzephalographie (fMEG)

Durch technische Fortschritte kann inzwischen die Gehirnaktivität intrauterin – bedeutet im Mutterleib – mittels fetaler Magnetoenzephalographie gemessen werden. Diese Technik ist nicht-invasiv, völlig schmerzfrei und passiv. 

Magnetische Felder, die bei Aktivität des Gehirns entstehen, werden von hochempfindlichen Sensoren aufgezeichnet. Sie befinden sich unter einer Messschale, die optimal an die Form des mütterlichen Bauches angepasst ist. Zu keinem Zeitpunkt werden die Schwangeren und ihre (ungeborenen) Kinder einem magnetischen Feld oder jeglicher anderer Form von Strahlung ausgesetzt. 

Das fMEG-Gerät am Universitätsklinikum Tübingen ist europaweit einmalig, weltweit gibt es nur drei. Die innovative Methode und das weltweit erste Modellgerät wurden in Zusammenarbeit von Instituten der Universität Tübingen und der University for Medical Sciences of Arkansas entwickelt, seit 2009 steht das Gerät im gleichnamigen Labor des Uniklinikums Tübingen.

Mehr Informationen zum fMEG-Gerät

Das fMEG registriert die durch die Tonsignale ausgelösten magnetischen Feldänderungen in der fetalen Hirnrinde. Die Reaktionszeit auf die präsentierten Töne kann so erfasst werden. Wenn die kleinen Probandinnen und Probanden lernen, was die Regel ist, dann reagiert das Gehirn mit einer erhöhten Antwort auf eine Verletzung der Regel.

Die Ergebnisse der Studie machen einen linearen Trend deutlich: Die Fähigkeit zu Lernen ist ausgeprägter, je älter das Kind ist.

Ab der 35. Schwangerschaftswoche sind die Unterschiede zwischen den einzelnen Tontypen bereits klar zu erkennen.

Bei Neugeborenen, so zeigen die Ergebnisse, findet ein Lernprozess auch während des Schlafens statt. Den Unterschied macht die Art des Schlafens: Befinden sich die Neugeborenen während der Messung im Tiefschlaf, sind die Messkurven niedrig. Im sogenannten „aktiven Schlaf“, der bei Babys mehr als 60 Prozent der Schlafzeit ausmacht, erfassen sie jedoch noch immer viel von ihrer Umwelt.

Zu den Publikationen der Studie:

Magnetoencephalographic signatures of hierarchical rule learning in newborns

Magnetoencephalographic signatures of conscious processing before birth