Wie Vögel lernen

Kinder lernen st?ndig Neues. Das Gelernte zu verallgemeinern und es auch in unbekannten Situationen anzuwenden, f?llt ihnen aber je nach Lernweise unterschiedlich leicht. Ganz ?hnlich geht es Singv?geln. Auch sie m¨¹ssen in den ersten Monaten ihres Lebens vieles lernen, beispielsweise den charakteristischen Gesang ihrer Artgenossen. Und auch V?gel bedienen sich wie der Mensch verschiedener Lernweisen. Wie sich diese auf die F?higkeit zu verallgemeinern auswirken, haben Wissenschaftler unter der Leitung von Richard Hahnloser, Professor an der ETH Z¨¹rich und der Universit?t Z¨¹rich, nun bei Zebrafinken untersucht.

In Experimenten (siehe Kasten) konnten die Forschenden zeigen, dass Zebrafinken durch das Beobachten eines Artgenossen lernen k?nnen. Die V?gel mussten durch Ausprobieren und Feedback lernen, Vogelgesangsvarianten nach ihrer L?nge in zwei Klassen zu unterscheiden. Ohne spezielle Vorbereitung beherrschten die V?gel die Aufgabe im Mittel nach 4700 Wiederholungen. Konnten die Finken hingegen zuvor Artgenossen beim Lernen dieser Aufgabe beobachten, brauchten sie nur 900 Wiederholungen. Weil in dieser Versuchsanordnung aus statistischen Gr¨¹nden 800 Wiederholungen ben?tigt werden, um das K?nnen der Tiere zu evaluieren, heisst das: Die zuvor beobachtenden V?gel beherrschten die Aufgabe praktisch von Anfang an.

Besser verallgemeinern

Anschliessend testeten die Forscher, wie gut die V?gel eine zweite, ?hnliche Aufgabe l?sen konnten. Die Zebrafinken mussten einen anderen Satz an Gesangsvarianten ebenfalls nach ihrer L?nge unterscheiden. Dabei zeigte sich: Die V?gel, welche die erste Aufgabe von Anfang an mittels Ausprobieren und Feedback lernten, konnten die zweite Aufgabe praktisch von Beginn an, nach im Mittel 800 Durchg?ngen. Die Artgenossen, welche die erste Aufgabe vor allem durch Beobachten lernten, brauchten f¨¹r die zweite Aufgabe hingegen im Mittel 3600 Durchg?nge.

?Bei den Zebrafinken ist demnach das Lernen durch Ausprobieren die robustere Lernmethode?, fasst Hahnloser zusammen. ?V?gel, die eine F?higkeit durch Ausprobieren gelernt haben, k?nnen diese besser verallgemeinern und an neue Situationen anpassen als solche, welche die F?higkeit durch Beobachten lernten.?

Beide Lernmethoden haben ihre Vorteile

Gagan Narula, Postdoc in Hahnlosers Gruppe und Erstautor der Studie, weist auf die Parallelen zum Lernen von Kindern und Jugendlichen hin: ?Der handlungsorientierte Unterricht, bei dem das Ausprobieren und Experimentieren im Zentrum steht, setzt sich auch in den Schulen immer st?rker durch. Zunehmend wird sogar Mathematik in der Sekundarschule mit Hilfe von Experimenten unterrichtet.?

?Beide Lernmethoden haben jedoch ihre Vorteile?, sagt Hahnloser. ?Lernen durch Beobachten ist schneller.? Er weist darauf hin, dass in unserem Bildungssystem bewusst beide Lernmethoden zur Anwendung kommen: Einerseits der Frontalunterreicht und das Beobachten, andererseits Experimente, ?bungen und Hausaufgaben.

Gehirn unterschiedlich involviert

Neuronale Computermodelle halfen den Wissenschaftlern, ihre Ergebnisse zu interpretieren. Aufgrund der Modellrechnungen gehen die Forschenden davon aus, dass im Gehirn der V?gel beim Beobachten viele Nervenzellsynapsen beteiligt sind, diese allerdings verh?ltnism?ssig schwach. Beim Ausprobieren hingegen sind nur wenige Synapsen beteiligt, diese jedoch besonders stark, was sich in einer h?heren F?higkeit zur Verallgemeinerung auswirkt. Hahnloser dr¨¹ckt es so aus: ?Beim Beobachten merken sich die V?gel ganz viele Gesangsdetails, von denen viele f¨¹r die L?sung des Lernproblems irrelevant sind. Beim Ausprobieren hingegen merken sich die V?gel weniger. Sie konzentrieren sich auf die pr?gnantesten Gesangsmerkmale wie die L?nge.?

Ob sich unterschiedliche Lernmethoden im Gehirn von Kindern und Jugendlichen ebenfalls auf diese Weise auswirken, bliebe zu untersuchen. ?In der Vergangenheit hat die Forschung bei Zebrafinken immer wieder wichtige Hinweise und Hypothesen f¨¹r die Erforschung neurobiologischer Vorg?nge geliefert, auch dazu, wie Menschen ihre Sprache lernen?, sagt Hahnloser. ?Unsere neusten Erkenntnisse bei Finken f¨¹hren ebenfalls zu Hypothesen, die man auf geeignete Weise bei Menschen untersuchen k?nnte, um Lernprozesse besser zu verstehen.?