Research data and study information about „Keywords: Hirnforschung” (10)

Wie das Lesen- und Schreibenlernen Hirnfunktionen beeinflusst

Ziel des Verbundprojektes war es, Veränderungen des Gehirns beim Lesenlernen zu erforschen. Dabei sollte insbesondere beleuchtet werden, wie sich Kinder mit und ohne Risiko für eine Lese-Rechtschreib-Schwäche in ihren Entwicklungen unterscheiden. Da neben den genetischen Faktoren, die für die Leseleistung und Schreibleistung verantwortlich sein können, auch von unterrichtlichen Einflüssen ausgegangen werden musste, wurde die fachliche Qualifikation der beteiligten Lehrkräfte mit einem Fragebogen ... Ziel des Verbundprojektes war es, Veränderungen des Gehirns beim Lesenlernen zu erforschen. Dabei sollte insbesondere beleuchtet werden, wie sich Kinder mit und ohne Risiko für eine Lese-Rechtschreib-Schwäche in ihren Entwicklungen unterscheiden. Da neben den genetischen Faktoren, die für die Leseleistung und Schreibleistung verantwortlich sein können, auch von unterrichtlichen Einflüssen ausgegangen werden musste, wurde die fachliche Qualifikation der beteiligten Lehrkräfte mit einem Fragebogen erhoben. Die Fragebögen umfassten Fragen zum fachdidaktischen und linguistischen Wissen und zur jeweils eingesetzten Unterrichtsmethode. Die Rechtschreibleistung der 71 an der Untersuchung beteiligten Kinder wurde über vorliegende Texte erhoben. Dabei wurden alle festgestellten orthografischen Fehlschreibungen gezählt, ihr Verhältnis zur Wörterzahl berechnet und einer qualitativen Analyse unterzogen. Zusätzlich wurden im neurophysiologischen Teilprojekt vor und nach dem Lesenlernen Untersuchungen mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) durchgeführt. Kinder mit (Risikogruppe: 11 Kinder) und ohne Risiko für eine Lesestörung (Kontrollgruppe: 10 Kinder) wurden über zwei Jahre, von der Vorschule an bis zum Ende der zweiten Klasse, jedes halbe Jahr mittels eines EEGs während der Bearbeitung einer Leseaufgabe untersucht. Die Aufgabe bestand darin, dass die Kinder zunächst ein Wort sahen, kurz darauf das gleiche oder ein anderes Wort hörten und anschließend per Tastendruck entschieden, ob das gehörte mit dem gesehenen Wort übereinstimmte. Als Kontrollbedingung diente eine zu der Wortaufgabe analoge Bildaufgabe. (…) Die Ergebnisse der Auswertung über den Zusammenhang von Leseunterricht und neurophysiologischer Entwicklung bei Kindern zeigen, dass es möglich ist, neurophysiologische Veränderungen durch Lesenlernen abzubilden und Unterschiede zwischen Kindern mit und ohne Risiko für eine Lese-Rechtschreib-Schwäche bereits zu einem frühen Zeitpunkt festzustellen. (DIPF/Projektträger)

Neurokognitive Entwicklung durch Musikunterricht

Ziel des Forschungsprojektes war es, die Auswirkungen eines schulisch angebotenen erweiterten Musikunterrichts auf die musikalische und allgemeine neuropsychologische Entwicklung von Schülern der 5. und 7. Klasse zu untersuchen. Diese Auswirkungen wurden sowohl auf verhaltensphysiologischer als auch auf hirnphysiologischer Ebene erfasst. Es sollten jeweils 25 Schüler der 5. und 7. Klasse, die am erweiterten Musikunterricht teilnahmen, sowie 25 Schüler, die nicht am erweiterten Musikunterricht te ... Ziel des Forschungsprojektes war es, die Auswirkungen eines schulisch angebotenen erweiterten Musikunterrichts auf die musikalische und allgemeine neuropsychologische Entwicklung von Schülern der 5. und 7. Klasse zu untersuchen. Diese Auswirkungen wurden sowohl auf verhaltensphysiologischer als auch auf hirnphysiologischer Ebene erfasst. Es sollten jeweils 25 Schüler der 5. und 7. Klasse, die am erweiterten Musikunterricht teilnahmen, sowie 25 Schüler, die nicht am erweiterten Musikunterricht teilnahmen, untersucht werden. Auf der Verhaltensebene wurden verschiedene Tests zu musikspezifischen Fähigkeiten und spezifischen neurokognitiven Funktionen wie z.B. Aufmerksamkeit und Gedächtnis eingesetzt. Mittels funktioneller Magnetresonanztomographie wurden hirnphysiologische Maße während eines Tests zu emotionalen Reaktionen auf musikalische Regelverletzungen und während eines Aufmerksamkeitstests erhoben. Die Ergebnisse lassen Rückschlüsse darüber zu, wie sinnvoll der Einsatz eines erweiterten Musikunterrichts zur Förderung allgemeiner kognitiver Fähigkeiten ist. (DIPF/Projekt)

Körperliche Aktivität und exekutive Funktionen

[Das Projekt zielte darauf ab,] grundlegende Wirkmechanismen körperlicher Aktivität auf kognitive Prozesse mit Hilfe hirnelektrischer sowie neurochemischer Aktivität zu identifizieren. Voruntersuchungen legten nahe, dass Bewegung positiven Einfluss auf Aufmerksamkeitsprozesse hat. Im Rahmen einer Laborstudie wurde hirnelektrische Aktivität bei Aufmerksamkeitsprozessen untersucht, um den Einfluss vorangegangener körperlicher Aktivität zu ermitteln. Um Erkenntnisse zum Einfluss neurochemischer Bot ... [Das Projekt zielte darauf ab,] grundlegende Wirkmechanismen körperlicher Aktivität auf kognitive Prozesse mit Hilfe hirnelektrischer sowie neurochemischer Aktivität zu identifizieren. Voruntersuchungen legten nahe, dass Bewegung positiven Einfluss auf Aufmerksamkeitsprozesse hat. Im Rahmen einer Laborstudie wurde hirnelektrische Aktivität bei Aufmerksamkeitsprozessen untersucht, um den Einfluss vorangegangener körperlicher Aktivität zu ermitteln. Um Erkenntnisse zum Einfluss neurochemischer Botenstoffe auf die Wirksamkeit körperlicher Aktivität auf kognitive Prozesse zu gewinnen, kamen molekularbiologische Methoden zur Anwendung. In einer Feldstudie wurde untersucht, ob der Schulsport (Sportunterricht versus fünfminütige bewegte Pause) exekutive Funktionen wie das Arbeitsgedächtnis oder Inhibition fördert. Von den Ergebnissen der Laborstudie wurde eine detaillierte Aufschlüsselung über Wirkzusammenhänge zwischen körperlicher Aktivität und kognitiver Leistung [vorgenommen]. Diese wurden für innovative Rhythmisierungskonzepte im Schulalltag, so u.a. die Abfolge von konzentrativen Belastungen und Bewegung, genutzt. Die Feldstudie verglich erste konkrete Rhythmisierungskonzepte in der Schule. (DIPF/Projekt)

Die Rolle von Fehlersensitivität bei der Aufrechterhaltung der Lese-Rechtschreib-Schwäche

Eine mangelnde Sensitivität gegenüber Fehlern beim Schreiben und Lesen kann eine Lese-Rechtschreib-Schwäche (LRS) aufrechterhalten. Befunde der kognitiven Neurowissenschaft zeigen, dass Fehlerdetektion mit Aktivierungen des medialen präfrontalen Kortex einhergeht. (...) In dem Projekt sollte zunächst gezeigt werden, dass (a) bei Normalpersonen für die Detektion von Schreibfehlern ähnliche Aktivitäten des medialen präfrontalen Kortex zu beobachten sind wie bei einer Fehlerdetektion in anderen kog ... Eine mangelnde Sensitivität gegenüber Fehlern beim Schreiben und Lesen kann eine Lese-Rechtschreib-Schwäche (LRS) aufrechterhalten. Befunde der kognitiven Neurowissenschaft zeigen, dass Fehlerdetektion mit Aktivierungen des medialen präfrontalen Kortex einhergeht. (...) In dem Projekt sollte zunächst gezeigt werden, dass (a) bei Normalpersonen für die Detektion von Schreibfehlern ähnliche Aktivitäten des medialen präfrontalen Kortex zu beobachten sind wie bei einer Fehlerdetektion in anderen kognitiven Domänen und (b) dass diese Fehlerkorrelate bei Personen mit LRS vermindert sind. Die kortikale Aktivierung bei der Fehlerdetektion wurde mit ereigniskorrelierten Potenzialen (ERP) erfasst. Vergleichend wurde zwischen Kindern der Klassenstufe 2 und der Klassenstufe 4 untersucht, wie sich die Fehlersensitivität bei normal lesenden Kindern und normal schreibenden Kindern gegen Ende der Grundschulzeit ausgebildet hat. Für die Untersuchung der Selbstüberwachung beim Schreiben wurde ein neuartiger Versuchsaufbau entwickelt, bei dem Eingaben über die Computertastatur erfasst wurden und für die Generierung von Hirnpotenzialen verwendet werden konnten. [Damit] sollten die neuronalen Korrelate der Fehlersensitivität beim Schreiben dargestellt werden. Ausgehend von Befunden, dass (a) extern applizierte Feedbacksignale effektive Lernsignale sind und (b) unter Bedingungen der Fehlerminimierung (errorless learning) schnelleres Lernen erfolgt, wurde ein Interventionsprogramm konzipiert, das Eingaben des Probanden nach einem Diktat in Echtzeit erfasst, Fehler sofort rückmeldet und eine fehlerfreie Eingabe im Sinne eines errorless learning erzielt. Die Analyse der reaktionsbezogenen ERPs zeigte, dass im Vergleich zu Erwachsenen mit und ohne LRS und zu Kindern der 2. Klassenstufe Kinder der 4. Klassenstufe eine ausgeprägte Aktivierung im medialen präfrontalen Kortex zeigen, die auf erhöhte selbstreferenzielle Lernmechanismen schließen lässt. Waren wie bei Erwachsenen mit LRS diese selbstreferenziellen Lernmechanismen nicht valide, konnte ein fehlerfreies Lernen helfen, diese Mechanismen zu konsolidieren. (DIPF/Projektträger)

Die Rolle von Fehlersensitivität bei der Aufrechterhaltung der Lese-Rechtschreib-Schwäche

In dem Projekt wurde eine Grundhypothese zur Dyslexie überprüft, nämlich, dass (a) mangelnde Fehlerbewusstheit und (b) die durch fortgesetzte Fehlschreibung gleichzeitige Aktivierung verschiedener Schreibweisen dazu beitragen, eine Lese-Rechtschreib-Schwäche (LRS) aufrecht zu erhalten. Im Anwendungsteil bestand das Ziel, ein Schreibtablett für die Therapie von LRS zu entwickeln und in einer Studie auf Alltagstauglichkeit zu testen. Die Überprüfung der Grundhypothese erfolgte mithilfe kognitiv ne ... In dem Projekt wurde eine Grundhypothese zur Dyslexie überprüft, nämlich, dass (a) mangelnde Fehlerbewusstheit und (b) die durch fortgesetzte Fehlschreibung gleichzeitige Aktivierung verschiedener Schreibweisen dazu beitragen, eine Lese-Rechtschreib-Schwäche (LRS) aufrecht zu erhalten. Im Anwendungsteil bestand das Ziel, ein Schreibtablett für die Therapie von LRS zu entwickeln und in einer Studie auf Alltagstauglichkeit zu testen. Die Überprüfung der Grundhypothese erfolgte mithilfe kognitiv neurowissenschaftlicher Verfahren, nämlich einerseits über die Untersuchung von ereigniskorrelierten Hirnpotentialen, hier insbesondere Untersuchungen zu (...) identifizierten Fehler-anzeigenden Komponenten, und andererseits über den Einsatz der Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIRS). Für beide Untersuchungsmodalitäten wurden Paradigmen entwickelt, bei denen ein Computerkeyboard für die Eingabe verwendet wurde. Es wurden dann elektrophysiologische bzw. hämodynamische Messungen für die verschiedenen Ereignisse gemittelt und einer statistischen Analyse zugeführt. Im Anwendungsteil wurde ein Schreibtablett so modifiziert (...), dass ein falsch geschriebenes Wort unmittelbar durch die Software erkannt und an den Probanden rückgemeldet wurde. Von den Studien wurden die grundlagenwissenschaftlichen Untersuchungen mittels Elektroenzephalografie (EEG) und NIRS in Lübeck, die Interventionsstudie sowie die zugehörige EEG-Begleitstudie in Hannover durchgeführt. Analysen und Interpretation der Daten erfolgten gemeinsam. (DIPF/Projektträger)

Der Erwerb von Kompetenzen im Umgang mit Zahlen und im Rechnen im Vorschul- und Grundschulalter

Ziel des (...) Kooperationsprojekts war es zunächst, anhand eines Fünf-Stufen-Entwicklungsmodells des Erwerbs grundlegender mathematischer Kompetenzen bis hin zu einem relationalen Zahlenbegriff einen Screening-Test "Zahlenschnecke" (Fritz und Ricken, 2008) (...) zu entwickeln und in seinen psychometrischen Eigenschaften zu untersuchen. Dieser Test sollte in einer Querschnittstudie im Projekt eingesetzt werden, um Kinder mit spezifischen Zahlenverarbeitungsschwierigkeiten und Rechenschwierigkeit ... Ziel des (...) Kooperationsprojekts war es zunächst, anhand eines Fünf-Stufen-Entwicklungsmodells des Erwerbs grundlegender mathematischer Kompetenzen bis hin zu einem relationalen Zahlenbegriff einen Screening-Test "Zahlenschnecke" (Fritz und Ricken, 2008) (...) zu entwickeln und in seinen psychometrischen Eigenschaften zu untersuchen. Dieser Test sollte in einer Querschnittstudie im Projekt eingesetzt werden, um Kinder mit spezifischen Zahlenverarbeitungsschwierigkeiten und Rechenschwierigkeiten im Alter zwischen vier und neun Jahren aus Kindergärten und Grundschulen im Großraum Essen, Gelsenkirchen, Köln, Düsseldorf und Aachen identifizieren zu können. Im zweiten Hauptteil des Projekts ging es in einer Längsschnittstudie um die Ermittlung der Förderbarkeit dieser ausgewählten Kinder [unter Abbildung der normalen Entwicklung] mit unterschiedlichen Trainingskonzepten, die entweder spezifisch am Stufenmodell orientiert waren (Trainingskonzept "MARKO-T" von Gerlach, Fritz und Leutner) oder allgemeiner Arbeitsgedächtnisfunktion bzw. als Kontrolle ein unspezifisches Sozialkompetenztraining beinhalteten. Der Reiz lag darin, dass nicht nur das beobachtbare (Leistungs-)Verhalten der Kinder untersucht werden sollte, sondern an jeweils kleineren Gruppen am Aachener Standort zusätzlich mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) die Hirnaktivierungsmuster der Kinder beim Bearbeiten von Zahlenverarbeitungsaufgaben und Rechenaufgaben. (...) Besonders von Interesse war, ob sich Trainingseffekte neben verbesserten Leistungen in veränderten Aktivierungsmustern zeigen und inwieweit Aktivierungen von Fingerrepräsentationen im Gehirn mit solchen der (exakten) Zahlenrepräsentation einhergehen. Mit dem Screening konnten 1363 Kinder verlässlich einer der fünf Entwicklungs-Kompetenzstufen zugeordnet und daraus 253 Kinder mit numerischer Kompetenz unterhalb des altersgemäßen Niveaus identifiziert werden. [Schon das kurze Training] mit "MARKO-T" steigerte spezifisch den mathematischen Wissenszuwachs der schwächeren Kinder signifikant bis in den Bereich der Kontrollgruppe. Allerdings war der Effekt ohne weiteres regelmäßiges Training nicht nachhaltig. Die für fMRT-Untersuchungen neue entwickelte Methode des selbst gesteuerten Bearbeitungstempos lieferte für die Kinder bei einmal wiederholter Messung verlässliche Aktivierungsdaten in den für Zahlenverarbeitung (Größenvergleich zweier Zahlen) und Addition entwickelten Untersuchungen. Eine mentale Fingerrepräsentation erwies sich als bedeutsame Zwischenstufe für die Aktivierung einer mentalen Repräsentation der exakten Größe einer Zahl. (DIPF/Projektträger)

Geometrische Analogieaufgaben und Intelligenz

Das Verbundprojekt fokussierte (...) die Untersuchung (1) zerebraler Korrelate kurzfristiger und längerfristiger Lerneffekte sowie individueller Unterschiede im mathematischen Denken sowie (2) die Zusammenhänge zu kognitiven und nicht kognitiven psychometrischen Testleistungen. (...) Zur Identifikation zerebraler Korrelate mathematischen Denkens und Lernens sowie der Quellen interindividueller Unterschiede wurden Aufgaben aus verschiedenen Teilbereichen der Mathematik (Arithmetik, Geometrie, Alg ... Das Verbundprojekt fokussierte (...) die Untersuchung (1) zerebraler Korrelate kurzfristiger und längerfristiger Lerneffekte sowie individueller Unterschiede im mathematischen Denken sowie (2) die Zusammenhänge zu kognitiven und nicht kognitiven psychometrischen Testleistungen. (...) Zur Identifikation zerebraler Korrelate mathematischen Denkens und Lernens sowie der Quellen interindividueller Unterschiede wurden Aufgaben aus verschiedenen Teilbereichen der Mathematik (Arithmetik, Geometrie, Algebra) eingesetzt. Zwei Kohorten von Schülerinnen und Schülern der 11. Klasse des Berliner Netzwerks mathematisch-naturwissenschaftlicher Schulen wurden für die Teilnahme an der (Langzeit-) Untersuchung gewonnen. In einem ersten Schritt wurden alle teilnehmenden Schüler einer mehrstündigen psychometrischen Testung unterzogen. Erfasst wurden theoriegeleitet und empiriegeleitet das mathematische Interesse, verschiedene Intelligenzmaße, Konzentrationsvermögen, Arbeitsgedächtnis, Persönlichkeitseigenschaften und motivationale Faktoren. Die Daten der psychometrischen Testung waren Ausgangsbasis für die Auswahl von Probranden für die sich anschließenden experimentellen Untersuchungen. Mathematisch hoch befähigte Probanden (hohe fluide Intelligenz, ausgeprägtes Interesse an Mathematik) und mathematisch durchschnittlich befähigte Probanden (durchschnittliche fluide Intelligenz, kein ausgeprägtes Interesse an Mathematik) wurden bei der Aufgabenbewältigung untersucht. Der Schwierigkeitsgrad aller Anforderungen wurde systematisch variiert. Erhoben wurden behaviorale Parameter (Reaktionszeiten, Fehler), psychophysiologische Indikatoren (Pupillenreaktion, Blickbewegungen) sowie fMRT-BOLD-Signale. Um vergleichende Aussagen über kurz- gegenüber längerfristigen Lerneffekten machen zu können, wurden die Probanden nach einem Jahr erneut mit dem prototypischen Aufgabenmaterial konfrontiert. Die experimentell erhobenen Daten wurden umfassend statistisch analysiert: aufgabenbezogen vs. aufgabenübergreifend, lernphasenbezogen, methodenvergleichend und unter Bezugsetzung zu den psychometrischen Befunden. (DIPF/Projektträger)

Prädiktoren überdurchschnittlicher mathematischer Leistungen in der gymnasialen Oberstufe

Dekomposition von Lösungsstrategien bei der Bewältigung arithmetischer und algebraischer Anforderungen unterschiedlicher Komplexität

Effekte von spezifischem vs. unspezifischem Training auf Hirnfunktion und Performanz bei kognitiven Subtypen von Dyslexie

Ziel der Studie war der Vergleich dreier verschiedener Arten von Trainings [von Kindern mit einer Lesestörung / Dyslexie], (1) einem defizitspezifischen, d. h. einem reinen phonologischen bzw. aufmerksamkeitsbasierten Training, (2) einem reinen Lesetraining und (3) einem kombinierten Training. Zusätzlich wurde ein Teil der Kinder vor und nach dem Training mit funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) untersucht. Die Ergebnisse sollten zeigen, ob sich Dyslektiker neurofunktionell von normal l ... Ziel der Studie war der Vergleich dreier verschiedener Arten von Trainings [von Kindern mit einer Lesestörung / Dyslexie], (1) einem defizitspezifischen, d. h. einem reinen phonologischen bzw. aufmerksamkeitsbasierten Training, (2) einem reinen Lesetraining und (3) einem kombinierten Training. Zusätzlich wurde ein Teil der Kinder vor und nach dem Training mit funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) untersucht. Die Ergebnisse sollten zeigen, ob sich Dyslektiker neurofunktionell von normal lesenden Kindern unterscheiden und ob es nach einem Training zu einer Angleichung der Hirnfunktion kommt, oder ob die Dyslektiker kompensatorisch andere Hirnregionen aktivieren. Insgesamt 60 leseauffällige Grundschüler der dritten und vierten Klasse wurden über einen Zeitraum von vier Wochen an fünf Tagen pro Woche von Logopädinnen einzeln trainiert. Die Untersuchungsstichprobe bestand aus zwei Untergruppen: Die Hälfte der Kinder (n=30) wies zusätzlich zur Dyslexie ein Defizit bei der phonologischen Bewusstheit auf, die andere Hälfte ein Defizit der Aufmerksamkeit. Pro Untergruppe wurden die Kinder den drei verschiedenen Trainings zugewiesen. In der fMRT-Untersuchung wurden den Kindern vier Aufgaben gestellt: eine Aufgabe zum lauten Lesen, eine rezeptive und eine expressive phonologische Aufgabe und eine Aufgabe zur Aufmerksamkeit. Methodisch wurden neue diagnostische Verfahren für die wiederholte Messung von Lesefähigkeit und ihrer Steigerung und Rapid Automatised Naming entwickelt. Hinsichtlich des Trainings profitieren phonologische Dyslektiker unterschiedlich von verschiedenen Trainings. Während ein phonologisches Lesetraining das Decoding verbessert, fördert ein reines nicht phonologisches Lesetraining das Leseverstehen. Was den Aspekt des Neuroimaging betrifft, zeigten erste Daten, dass kognitive Subtypen von Dyslexie verschiedene neuronale Grundlagen haben. Diese können auch bei gesunden Lesern mit einem neu entwickelten Paradigma simuliert werden. Trainings führten zu Aktivitätssteigerung im linken GFI. (DIPF/Projektträger)