Neue Forschungen zeigen, wie intensiver Unterricht den Gehirnkreislauf bei Lesegerichten verändert.

In den frühen Jahren entwickelt sich das Gehirn am meisten, indem es neuronale Verbindungen bildet, die den Weg ebnen, wie ein Kind - und der spätere Erwachsene - Gefühle ausdrücken, sich einer Aufgabe stellen und neue Fähigkeiten und Konzepte erlernen werden.

Wissenschaftler haben sogar die Theorie aufgestellt, dass die anatomische Struktur neuronaler Verbindungen die Grundlage dafür bildet, wie Kinder Buchstaben erkennen und Wörter erkennen. Mit anderen Worten, die Architektur des Gehirns kann vorbestimmen, wer Probleme beim Lesen haben wird, einschließlich Kinder mit Legasthenie. Aber das kann der Unterricht ändern, findet die neue Studie.

Mehr Verbindungen, besser lesen

Anhand von MRI-Messungen der neuralen Verbindungen des Gehirns oder der „weißen Substanz“ zeigten die Forscher, dass sich die neuralen Schaltkreise bei mühsamen Lesern nach nur acht Wochen eines spezialisierten Nachhilfsprogramms verstärkten - und ihre Leseleistung verbesserte.

Die Studie, die in erscheint Nature Communications veröffentlicht , ist die erste, die weiße Substanz während einer intensiven pädagogischen Intervention misst und das Lernen von Kindern mit der Flexibilität ihres Gehirns verbindet.

"Der Prozess der Erziehung eines Kindes verändert das Gehirn physisch", sagt Jason Yeatman, Assistenzprofessor in der Abteilung für Sprach- und Hörwissenschaften und am Institut für Lern- und Gehirnwissenschaften (I-LABS) der University of Washington.

„Wir konnten innerhalb weniger Wochen nach Beginn des Interventionsprogramms Veränderungen in den Gehirnverbindungen feststellen. Es wird unterschätzt, dass Lehrer Gehirningenieure sind, die Kindern beim Aufbau neuer Gehirnschaltungen für wichtige akademische Fähigkeiten wie Lesen helfen “, sagt Yeatman.

Die Studie konzentrierte sich auf drei Bereiche der weißen Substanz - Regionen, die reich an neuronalen Verbindungen sind -, die Regionen des Gehirns verbinden, die an Sprache und Vision beteiligt sind.

"Wir neigen dazu, diese Verbindungen als fix zu betrachten", sagt Co-Autorin Elizabeth Huber, Postdoc-Forscherin. "In der Realität können verschiedene Erfahrungen das Gehirn während der gesamten Entwicklung auf dramatische Weise formen."

Nach achtwöchigem intensiven Unterricht unter Studienteilnehmern, die mit Lesen zu kämpfen hatten, zeigten zwei dieser drei Bereiche Anzeichen für strukturelle Veränderungen - eine größere Dichte an weißer Substanz und eine stärker organisierte "Verdrahtung". Diese Plastizität weist auf Veränderungen hin, die durch die Umgebung hervorgerufen wurden dass diese Regionen nicht von Natur aus unflexible Strukturen sind. Sie organisieren sich als Reaktion auf Erfahrungen, die Kinder im Klassenzimmer gemacht haben.

Legasthenie bekämpfen

Dyslexie, eine Lernstörung, die die Fähigkeit zum Lesen und Buchstabieren von Wörtern beeinträchtigt, ist die häufigste sprachbedingte Lernstörung. Während die Schätzungen variieren, hat zwischen 10 und 20 ein Prozent der Bevölkerung irgendeine Form von Legasthenie. Es gibt keine schnelle und einfache Heilung, und ohne Intervention neigen Kinder mit Legasthenie dazu, in der Schule zu kämpfen, da der Bedarf an Alphabetisierungsfähigkeiten mit der Zeit zunimmt.

Yeatman, der das Brain Development & Education Lab am I-LABS ins Leben gerufen hat, führte die Studie im Sommer 2016 und 2017 durch, als insgesamt 24 Kinder im Alter von 7 bis 12 Jahren an einem Leseinterventionsprogramm der Lindamood-Bell Learning Centers teilnahmen angeboten. Das Unternehmen hat die Studie nicht finanziert, sondern die Nachhilfeleistungen für die Studienteilnehmer kostenlos bereitgestellt. Die Eltern der Teilnehmer hatten berichtet, dass ihr Kind entweder Probleme mit dem Lesen hatte oder Legasthenie diagnostiziert wurde.

Über acht Wochen erhielten die Kinder vier Stunden am Tag, fünf Tage die Woche, einen Einzelunterricht. Sie nahmen vor und nach dem Nachhilfeprogramm eine Reihe von Lesetests vor und absolvierten zu Beginn, in der Mitte und am Ende des achtwöchigen Zeitraums vier MRT-Untersuchungen und Verhaltensuntersuchungen. Eine Kontrollgruppe von 19-Kindern mit einer Mischung aus Lesekompetenzniveaus nahm an den MRI- und Verhaltenssitzungen teil, erhielt jedoch keine Leseintervention.

Die Forscher verwendeten Diffusions-MRI-Messungen, um die Dichte von drei Bereichen der weißen Substanz zu bestimmen - Bereichen, die Nervenfasern enthalten und verschiedene spezialisierte Verarbeitungsschaltungen miteinander verbinden. Insbesondere untersuchten sie die Geschwindigkeit, mit der Wasser in der weißen Substanz diffundiert: Eine Abnahme der Diffusionsgeschwindigkeit zeigt an, dass sich zusätzliches Gewebe gebildet hat, wodurch Informationen schneller und einfacher übertragen werden können.

Die Analyse konzentrierte sich auf den linken Faszikulus, der Regionen verbindet, in denen Sprache und Klänge verarbeitet werden. der linke untere Längsfasciculus, bei dem visuelle Eingaben, wie z. B. Buchstaben auf einer Seite, im gesamten Gehirn übertragen werden; und die hinteren Callosaverbindungen, die die beiden Hemisphären des Gehirns verbinden.

Die Probanden der Kontrollgruppe zeigten keine Veränderungen der Diffusionsraten oder der Struktur zwischen den MRI-Messungen. Bei den Probanden, die am Tutoring-Programm teilgenommen haben, haben sich die Lesekompetenzen jedoch um durchschnittlich eine volle Klassenstufe verbessert.

Bei der Mehrzahl der Kinder sanken die Diffusionsraten im bogenförmigen und unteren Längsfasciculus. Für die wenigen Kinder, die keine signifikante Abnahme der Diffusion durch MRT zeigten, könnten nach Ansicht von Yeatman Unterschiede in den individuellen Kapazitäten für die Plastizität des Gehirns, das Alter der Teilnehmer (jüngere Gehirne können anfälliger für Veränderungen als etwas ältere sein) oder andere Faktoren sein .

Die Callosal-Verbindungen zeigten keine Veränderungen zwischen Behandlungs- und Kontrollgruppen. Ergebnisse, die frühere Forschungen belegen, legen nahe, dass diese Struktur, obwohl sie für die Leseerfassung relevant ist, bereits nach Alter 7 ausgereift und stabil sein kann, sagt Yeatman.

Die Art des Gewebes, das unter den Teilnehmern des Leseprogramms erzeugt wurde, ist wahrscheinlich Gegenstand zukünftiger Studien, sagen die Autoren. Die Messungen könnten zum Beispiel bei zunehmender Anzahl oder Größe bestimmter Zelltypen, die die weiße Substanz nähren und erhalten, oder bei zusätzlicher Isolierung vorhandener neuronaler Verbindungen zunehmen, so Huber.

Kunststoffgehirne

Die Herausforderung bei MRI-Daten besteht, so Yeatman, darin, dass sie eine indirekte Messung widerspiegeln - und nicht eine praktische Untersuchung des Gehirns.

Die Struktur dieses Experiments unterstreicht jedoch die Wichtigkeit der Ergebnisse, fügt er hinzu: Kinder nahmen an einer streng kontrollierten, kurzfristigen pädagogischen Intervention teil, mit messbarem, erkennbarem Wachstum im Gehirngewebe von Anfang bis Ende.

„Ein Großteil des Wissens über die Plastizität des Gehirns stammt von Tierforschungen“, sagt Yeatman. "Das Schöne an pädagogischen Interventionen ist, dass sie ein Mittel sind, um grundlegende Fragen über den Zusammenhang zwischen Kindheitserfahrungen, Plastizität des Gehirns und Lernen zu studieren, während sie den Kindern beim Lesen zusätzliche Hilfe leisten."

Yeatman glaubt, dass sich die Ergebnisse auch auf Schulen erstrecken können. Lehrer haben das Potenzial, die Gehirne ihrer Schüler zu entwickeln, unabhängig davon, ob sie über die Ressourcen verfügen, um für jeden Schüler in seiner Klasse einen individualisierten Unterricht anzubieten.

„Während viele Eltern und Lehrer befürchten, dass die Dyslexie von Dauer ist, was intrinsische Defizite im Gehirn widerspiegelt, zeigen diese Ergebnisse, dass gezielte, intensive Leseprogramme nicht nur zu erheblichen Verbesserungen der Lesefähigkeiten führen, sondern auch die zugrunde liegende Verkabelung der Leseschaltung des Gehirns verändern “, Sagt Yeatman.

Die National Science Foundation finanzierte die Forschung.

Quelle: National Science Foundation, Universität von Washington

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