Belohnung verbessert das Lernen, aber erst nach einer Runde Schlaf

Belohnung verbessert das Lernen

Für Lernen gilt, dass eine Belohnung zu Leistungssteigerungen führt. Neue Untersuchungen legen jedoch nahe, dass diese Leistungssteigerungen nur dann auftreten, wenn die Teilnehmer nach der Aufgabe schlafen.

Die neuen Erkenntnisse könnten sich insbesondere auf Studenten auswirken, die versucht sind, den Schlaf zugunsten nächtlicher Studiensitzungen zu opfern.

In der Studie, die diesen Monat in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, wurden junge Erwachsene gebeten, einen Buchstaben und die Ausrichtung einer Reihe von Zeilen vor einem lebhaften Hintergrund zu identifizieren. Einige Teilnehmer wurden angewiesen, in den Stunden vor der Aufgabe weder zu essen noch zu trinken, und erhielten dann Wassertropfen als Belohnung für die richtigen Antworten. Im Gegensatz zu Gruppen, die während des Trainings nicht belohnt wurden, zeigten die belohnten Teilnehmer deutliche Leistungssteigerungen - allerdings nur, wenn sie nach dem Training schliefen. Dieser Befund legt nahe, dass die Belohnung das visuelle Lernen erst verbessert, wenn die Menschen schlafen.

Die Forscher glauben, dass Belohnung (oder Vorwegnahme der Belohnung) neuronale Verschaltungen zwischen Belohnung und visuellen Bereichen des Gehirns verstärkt, und, dass diese Verschaltung dann im Schlaf reaktiviert werden, um das Lernen von Aufgaben zu erleichtern. Tatsächlich fanden Elektroenzephalogramm-Aufzeichnungen (EEG) während des Schlafes nach dem Training bei belohnten Teilnehmern eine verstärkte Aktivierung im präfrontalen, „Belohnungsbereich“ des Gehirns und eine verringerte Aktivierung in den untrainierten visuellen Bereichen des Gehirns.

Dieses Aktivierungsmuster kann wahrscheinlich durch frühere Studien erklärt werden, die darauf hindeuten, dass der präfrontale Belohnungsbereich des Gehirns Signale sendet, um einige der Neuronen im visuellen Verarbeitungsbereich zu hemmen. Infolgedessen werden irrelevante Verbindungen beseitigt und die effizientesten Verbindungen beibehalten. Dadurch steigt die Leistung.

Die Studie untersuchte auch, wann die Aktivierungsmuster auftraten. Nicht trainierte visuelle Bereiche des Gehirns zeigten eine verringerte Aktivierung sowohl während des REM- als auch des Nicht-REM-Schlafes, aber präfrontale Belohnungsbereiche wurden nur während des REM-Schlafes aktiv. Der REM-Schlaf scheint für das Lernen von Aufgaben besonders wichtig zu sein - wahrscheinlich, weil die Verbindungen während dieser Schlafphase reorganisiert und optimiert werden - und er kann mit der Aktivierung von Belohnungsverarbeitungsbereichen des Gehirns verbunden sein. In Übereinstimmung mit dieser Theorie zeigten die belohnten Studienteilnehmer längere REM-Schlafphasen als diejenigen, die während des Trainings keine Belohnung erhielten.

Zukünftige Forschungen könnten untersuchen, ob auch andere Lernformen wie motorisches und assoziatives Lernen von der Wechselwirkung zwischen Belohnung und Schlaf profitieren.

Quelle:

Masako Tamaki, Aaron V. Berard, Tyler Barnes-Diana, Jesse Siegel, Takeo Watanabe, and Yuka Sasaki: “Reward does not facilitate visual perceptual learning until sleep occurs”.
PNAS doi:10.1073/pnas.1913079117.