Die neuronalen Mechanismen individueller Unterschiede im arithmetischen Faktenlernen.

Die Fähigkeit, arithmetische Fakten (wie z.B. die Multiplikationstafel) zu lernen und abzurufen, stellt einen wichtigen Schritt in der erfolgreichen Entwicklung mathematischer Kompetenzen dar. In dieser Fähigkeit bestehen große interindividuelle Unterschiede, und Personen mit mathematischen Lernstörungen oder Dyskalkulie leiden vor allem unter Defiziten im arithmetischen Faktenlernen. Die Mechanismen, die diesen interindividuellen Unterschieden zugrunde liegen, sind jedoch bislang kaum verstanden. Kürzlich wurde eine neue Hypothese hierzu vorgeschlagen: die Hypothese der Interferenz-Sensitivität (IS) im Gedächtnis. Wenn arithmetische Fakten in der Schule gelernt werden, hängt die erfolgreiche Speicherung dieser Fakten im Gedächtnis davon ab, inwieweit die neu zu lernenden Fakten eine Ähnlichkeit (bzw. Interferenz) mit den bereits gelernten Fakten aufweisen. Je größer die Ähnlichkeit (bzw. Interferenz), desto schwieriger ist die Abspeicherung und desto geringer Lernerfolg. In dieser IS bestehen überdies interindividuelle Unterschiede: Je höher die individuelle IS ist, desto mehr Probleme wird er/sie beim Lernen dieser Fakten haben. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, die Mechanismen hinter der IS besser zu verstehen. Hierzu werden sowohl Verhaltensmethoden als auch neurowissenschaftliche Methoden eingesetzt und die Expertisen der Projektpartner in Leuven und Graz zusammengeführt. Das Projekt besteht aus 4 Arbeitspaketen (6 Studien), in denen kompetenzabhängige Unterschiede in der IS bei Kindern (mit und ohne Dyskalkulie) und Erwachsenen, die Entwicklung der IS im Rahmen einer Trainingsstudie bei Erwachsenen und einer Längsschnittstudie bei Kindern, und die Veränderbarkeit der IS durch non-invasive Beeinflussung der Gehirnaktivität von Erwachsenen untersucht werden.

Ein zentraler Grundstein in der Entwicklung mathematischer Kompetenzen ist der erfolgreiche Erwerb von arithmetischem Faktenwissen (wie dem Einmaleins). Sowohl Kinder als auch Erwachsene unterscheiden sich allerdings sehr stark in der Fähigkeit, dieses Faktenwissen zu erwerben und beim arithmetischen Problemlösen anzuwenden. Besondere Schwierigkeiten dabei haben Personen mit mathematischen Lernstörungen. Kürzlich wurde eine neue Hypothese über die Ursachen dieser individuellen Unterschiede und Probleme vorgestellt: die Sensitivität-gegenüber-Interferenz (STI) Hypothese. Wenn Kinder neue arithmetische Fakten in der Schule lernen, hängt die Abspeicherung dieses Wissens davon ab, inwieweit die neue Information eine Ähnlichkeit mit den bereits gelernten (alten) Fakten hat. Je ähnlicher sich neue und alte Fakten sind, desto stärker interferieren sie, und desto schwieriger ist das erfolgreiche Abspeichern der neuen Informationen. In der STI-Hypothese wird nun angenommen, dass sich Personen in der Sensitivität gegenüber solchen Interferenzen unterscheiden. Bislang war es allerdings unklar, wie sich diese Sensitivität in der Gehirnaktivität widerspiegelt und worin sich Personen mit unterschiedlichen arithmetischen Kompetenzen unterscheiden. Daher wurden in diesem internationalen Forschungsprojekt (Belgien-Österreich) die Mechanismen der STI mittels einer Kombination aus Verhaltensmethoden und neurowissenschaftlichen Verfahren (Magnetresonanztomographie und Elektroenzephalographie) untersucht. Insgesamt wurden 11 Studien in enger Zusammenarbeit der Projektpartner an der Universität Graz und der KU Leuven durchgeführt. In diesen Studien konnten erstmalig spezifische Aktivierungsmuster im Gehirn mit individuellen Unterschieden in der STI für arithmetische Fakten in Zusammenhang gebracht werden. Darüber hinaus wurde die Bedeutung von semantischen Kontrollnetzwerken für die Bewältigung von Interferenzen beim Abruf von arithmetischem Faktenwissen gezeigt. Allerdings wurde auch gefunden, dass sich die STI bei Erwachsenen mit geringeren arithmetischen Kompetenzen durch ein einwöchiges Faktentraining nicht einfach reduzieren lässt. Bei Kindern wurde die STI-Hypothese bestätigt, allerdings konnte kein neuronales Korrelat hierfür identifiziert werden. In den weiteren Studien wurden neue Einsichten in die Gehirnstrukturen gewonnen, die mit unterschiedlichen arithmetischen und mathematischen Kompetenzen assoziiert sind. Insgesamt haben die Ergebnisse aus dem Projekt unser Wissen darüber, wie unser Gehirn arithmetische Probleme löst und worauf die Variabilität in arithmetischen Kompetenzen zurückgeführt werden kann, substanziell erweitert.