Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Personen, die besonders gut darin sind, Muster und Abfolgen zu lernen, dazu neigen, mit Aufgaben zu kämpfen, die aktives Denken und Entscheidungsfindung erfordern. Ihre neue Forschung, veröffentlicht in npj Wissenschaft des Lernensfanden eine negative Korrelation zwischen statistischem Lernen und exekutiven Funktionen, was darauf hindeutet, dass die eine stärker wird, während die andere leicht nachlässt. Dieser Befund liefert wertvolle Einblicke in die Wettbewerbsinteraktionen, die unseren kognitiven Fähigkeiten zugrunde liegen.
Die Motivation hinter der Studie entstand aus dem Wunsch, unser Verständnis darüber zu vertiefen, wie verschiedene kognitive Systeme im Gehirn interagieren und sich möglicherweise gegenseitig beeinflussen. Im Mittelpunkt dieser Untersuchung stehen zwei grundlegende kognitive Prozesse: implizites statistisches Lernen und exekutive Funktionen.
Implizites statistisches Lernen ist eine entscheidende kognitive Fähigkeit, die es Menschen ermöglicht, unbewusst Muster und Regelmäßigkeiten in der Umgebung zu erkennen, und die Fähigkeiten in Bereichen unterstützt, die vom Spracherwerb bis hin zu sozialen Interaktionen reichen. Andererseits sind exekutive Funktionen hochrangige kognitive Prozesse, die für die Planung, Entscheidungsfindung, Fehlerkorrektur und Anpassung an neue und komplexe Situationen wesentlich sind und hauptsächlich vom präfrontalen Kortex gesteuert werden.
Diese Forschung basierte auf der Hypothese einer konkurrierenden Interaktion zwischen diesen Systemen, der sogenannten „Wettbewerbshypothese“, die besagt, dass die Abhängigkeit von einem kognitiven System die Wirksamkeit oder das Engagement des anderen verringern könnte. Frühere Studien lieferten vorläufige Beweise für solche Interaktionen, waren jedoch durch kleine Stichprobengrößen und enge Beurteilungen kognitiver Fähigkeiten begrenzt. Die Forscher wollten auf dieser Grundlage aufbauen, um klarere Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie diese kognitiven Prozesse im Gehirn koexistieren oder in Konflikt geraten.
„Unser Gehirn ist ein komplexes Ökosystem. Verschiedene neurokognitive Prozesse interagieren ständig miteinander. Diese Interaktion kann kooperativ sein, aber was sehr spannend und interessant ist, ist, dass diese Interaktionen auch konkurrierend sein können“, sagte Studienautor Dezső Németh vom Lyon Neuroscience Research Center am INSERM in Frankreich.
„Es gibt also einen Wettbewerb zwischen verschiedenen neurokognitiven Prozessen im Gehirn. Das ist etwas, was ich seit Jahren erforsche. In diesem Artikel haben wir gezeigt, dass das Erlernen von Fertigkeiten und das statistische Lernen, die Vorhersageprozessen zugrunde liegen, negativ mit Funktionen im Zusammenhang mit dem Präfrontallappen wie Exekutivfunktionen oder Kontrollfunktionen korrelieren.“
Die Forscher führten zwei Experimente durch. An Studie 1 nahmen 186 junge Erwachsene aus Frankreich teil, die an einer zweitägigen Sitzung teilnahmen, in der sie zunächst die ASRT-Aufgabe (Alternating Serial Reaction Time) zur Messung des statistischen Lernens absolvierten. Bei dieser Aufgabe reagierten die Teilnehmer auf visuelle Reize (Pfeile, die in eine von vier Richtungen zeigten), indem sie die entsprechenden Tasten in einem Antwortfeld drückten. Ohne dass die Teilnehmer wussten, folgten diese Reize einer strukturierten Abfolge mit zufälligen Elementen, sodass Forscher messen konnten, wie schnell und genau Einzelpersonen diese Muster ohne explizite Anweisungen lernen und vorhersagen konnten.
Am folgenden Tag wurden in einer Reihe neuropsychologischer Tests verschiedene exekutive Funktionen bewertet, darunter kognitive Flexibilität, Hemmung und Arbeitsgedächtnis. Zu den Kriterien für die Teilnahme gehörten Rechtshänder, unter 35 Jahre alt und eine minimale musikalische Ausbildung, Faktoren, die bekanntermaßen die kognitive Verarbeitung beeinflussen.
In ähnlicher Weise wiederholte Studie 2 die Struktur von Studie 1, umfasste jedoch 157 Universitätsstudenten aus Ungarn, mit geringfügigen Abweichungen zur Anpassung an lokale Ressourcen und Kontexte. Die ASRT-Aufgabe in dieser Studie verwendete Bilder des Kopfes eines Hundes und Tastaturreaktionen und wurde im eigenen Tempo durchgeführt, sodass Forscher die Konsistenz des Lernmaßstabs unter verschiedenen Verfahrensbedingungen testen konnten. Wie in Studie 1 ging es in der zweiten Sitzung darum, exekutive Funktionen anhand einer vergleichbaren Reihe von Aufgaben zu testen, die leicht an die lokale Ausführung angepasst waren.
In beiden Studien wurde eine konsistente negative Korrelation zwischen statistischem Lernen und den meisten Messungen der exekutiven Funktion beobachtet. Dies deutet darauf hin, dass Personen, die bei Aufgaben, die ein hohes Maß an exekutiver Kontrolle erfordern, wie z. B. komplexe Problemlösungen und Entscheidungsfindung, hervorragende Leistungen erbringen, es möglicherweise schwieriger finden, sich an impliziten Lernprozessen zu beteiligen oder von ihnen zu profitieren, die auf der unbewussten Erkennung von Mustern und Regelmäßigkeiten beruhen in der Umwelt.
„Es ist sehr überraschend, diesen Wettbewerb im Hintergrund des Kompetenzerwerbs zu sehen“, sagte Németh.
Die Forscher verwendeten Faktorenanalysetechniken, um tiefer in die Daten einzutauchen, und zeigten, dass bestimmte Aspekte der exekutiven Funktion – insbesondere Aufgaben, bei denen die verbale Sprachkompetenz und das komplexe Arbeitsgedächtnis gemessen wurden – am stärksten mit diesen negativen Korrelationen verbunden waren. Die Forscher gingen davon aus, dass dieser Wettbewerb dadurch entstehen könnte, dass diese exekutiven Aufgaben eine aktive Kontrolle und Manipulation von Informationen erfordern, Prozesse, die die passive, automatische Mustererkennung beeinträchtigen könnten, die das implizite statistische Lernen charakterisiert.
Die Ergebnisse stellen die traditionelle Sichtweise kognitiver Fähigkeiten als isolierte Fähigkeiten in Frage und betonen stattdessen die interaktive und potenziell konkurrierende Natur verschiedener kognitiver Systeme im Gehirn.
„Menschen verfügen über mehrere Lern- und Gedächtnisprozesse und -systeme“, sagte Németh gegenüber PsyPost. „So etwas wie ‚das Lernen‘ und ‚das Gedächtnis‘ gibt es also nicht. Stattdessen gibt es Lernen (also multiple Lernprozesse) und Gedächtnissysteme (multiple Gedächtnissysteme). Wenn ich etwas völlig Neues, ein neues Muster oder eine völlig neue Sequenz aus einer Umgebung lernen möchte, die ich noch nie zuvor gesehen habe, kann ich es besser tun, wenn die Funktionen des Präfrontallappens (exekutive Funktionen) in meinem Gehirn weniger effizient sind .“
„Mit anderen Worten: Wenn Sie eine neue Fähigkeit erlernen möchten, beispielsweise das Spielen eines neuen Musikinstruments, ist es sehr gut, wenn die mit den präfrontalen Netzwerken verbundenen Funktionen schwächer sind. Es ist ziemlich kontraintuitiv. Bei vielen Schulaufführungen sehen wir das Gegenteil: Wenn man einen Geschichts- oder Biologieunterricht verstehen muss, ist es gut und optimal, wenn die präfrontale Funktion stark ist.“
Allerdings waren die Effektgrößen bescheiden, was darauf hindeutet, dass die Beziehungen zwar statistisch signifikant, aber möglicherweise nicht stark sind. Dies deutet darauf hin, dass andere Faktoren, die in dieser Studie nicht gemessen wurden, ebenfalls eine wichtige Rolle bei der kognitiven Leistung spielen könnten. Dennoch seien die Ergebnisse „sehr wichtig für die Grundlagenforschung“, sagte Németh. „Sie verraten uns viel darüber, wie unser Gehirn funktioniert. Die Frage ist, ob diese Ergebnisse in die Praxis übertragbar sind.“
„Diese Ergebnisse gehören zu den ersten auf diesem Gebiet“, fügte Németh hinzu. „Es ist jedoch wichtig zu erkennen, dass exekutive Funktionen (präfrontale Funktionen) und statistisches Lernen (Vorhersageprozesse) keine monolithischen Konstrukte sind; Vielmehr umfassen sie eine Vielzahl exekutiver Funktionen und verschiedene Facetten des statistischen Lernens.“
„Die kritische Untersuchung bezieht sich darauf, welche spezifischen exekutiven Funktionen und Elemente des statistischen Lernens positive oder negative Korrelationen miteinander aufweisen. Wann konkurrieren sie und wann kooperieren sie? Diese Frage erstreckt sich auch auf die Gehirnebene. Mein Ziel ist es, die Gehirnmechanismen zu entschlüsseln, die diesen Interaktionen zugrunde liegen.“
Die Studie „Beweise für eine konkurrierende Beziehung zwischen Führungsfunktionen und statistischem Lernen“ wurde von Felipe Pedraza, Bence C. Farkas, Teodóra Vékony, Frederic Haesebaert, Romane Phelipon, Imola Mihalecz, Karolina Janacsek, Royce Anders, Barbara Tillmann und Gaën verfasst Plancher und Dezső Németh.