Bonner Forschende gehen dem sozialen Aspekt der Kommunikation für die geistige Aktivität auf den Grund – Über alle Spezies hinweg werden zum Überleben wichtige Fertigkeiten wie beispielsweise das Jagen von Beute durch Kommunikation von den Eltern an den Nachwuchs weitergegeben. Forschende des Universitätsklinikums Bonn (UKB) und der Universität Bonn konnten mittels Einsatz künstlicher Netzwerke als Agenten, welche die Rolle von Lehrenden und Beschulten übernahmen zeigen, dass effektive sprachähnliche Kommunikation ein wechselseitiger Prozess zwischen Sender und Empfänger ist. Ihre Ergebnisse der Studie sind im Fachmagazin „Nature Communications“ veröffentlicht.

Bonn, 05. September 2024. Kommunikation, in Form von Geräuschen, Gerüchen oder Bewegungen, ist in mehrfacher Hinsicht für das Überleben von Menschen bedeutend. Für die Kognition ist der soziale Aspekt von besonderer Bedeutung. Unsere Aufgabenbeschreibungen im Gehirn werden nicht nur durch sensorische Erfahrungen, sondern auch durch die uns mitgeteilten Informationen geformt.

„Aus unserem Alltag wissen wir, dass soziale Kommunikation unsere Lernfähigkeiten in der realen Welt verbessert, was durch das Sprichwort ‘Lehren ist Lernen zum zweiten Mal’ zusammengefasst wird“, sagt Prof. Tatjana Tchumatchenko, vom Institut für Experimentelle Epileptologie und Kognitionsforschung am UKB.

Gehirn erschafft Abstraktionen für unsere reale Welt

Die Ergebnisse zeigten, dass beide Rollen eine Sprache entwickeln können, die es dem Beschulten ermöglicht, vom Lehrenden zu lernen. Interessanterweise wurde diese Sprache sowohl von der zu lösenden Aufgabe als auch von der Leistung des Beschulten beeinflusst. „Was wir gefunden haben, steht im Einklang mit dem, was über die Sprachbildung bei Tieren bekannt ist“, sagt Carlos Wert-Carvajal, Co-Korrespondenzautor und Doktorand der Universität Bonn in der Arbeitsgruppe von Prof. Tchumatchenko am UKB. Er betont, dass die Art und Weise, wie unser Gehirn unsere Welt kodiert, nicht nur von unseren eigenen Erfahrungen bestimmt wird, sondern auch Abstraktionen schafft, die für andere verständlich sind: „Zum Beispiel sagen wir nicht ‚süß, knackig, rundes rotes oder grünes Obst‘, sondern verwenden das einzelne Wort ‚Apfel‘. Ein solches Wort existiert, weil unsere Sprache sich entwickelt hat, um eine gemeinsame Erfahrung, die eine angenehme Belohnung liefert, zu repräsentieren.“ Mit anderen Worten, jede Sprache muss die Welt so effizient wie möglich beschreiben.

Diese Effizienz bedeutete dabei nicht nur eine prägnante Botschaft, sondern auch eine, die so viele Informationen wie möglich enthielt. Eine gute Sprache musste sowohl die internen Beschreibungen der Aufgabe beim Lehrenden und Beschulten als auch die tatsächlichen Eigenschaften der realen Welt miteinander verbinden. „Wenn wir Rückmeldungen darüber gaben, wie gut der Beschulte die Aufgabe bewältigte, änderte der Lehrende seine Sprache, um nützlichere Informationen zu übermitteln“, erklärt Erstautor Tobias Wieczorek. Dieser Prozess zeigt, dass effektive Kommunikation ein wechselseitiger Prozess ist. „Sowohl der Sender als auch der Empfänger müssen zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass die ausgetauschten Informationen klar, präzise und wirklich nützlich sind“, sagt Prof. Tchumatchenko, die die Studie leitete.

Sprache schließt den Kreis in der Kommunikation als gemeinsame Erfahrung

Bemerkenswerterweise konnten die Bonner Forschenden durch „Schließen des Kreises“ – also indem sie die Sprache des Beschulten wieder an sich selbst zurückführten – die Lernenden in die Lage versetzen, sich gegenseitig zu unterrichten. Trotz fehlender expliziter Lehrfähigkeiten kommunizierten die Agenten effektiv wesentliche Informationen und demonstrierten die Robustheit der entwickelten Sprache. „Obwohl sie nicht wussten, wie man ‚lehrt‘, konnten sie dennoch ihre Sprache nutzen, um wichtige Informationen zu vermitteln“, sagt Co-Korrespondenzautor Dr. Maximilian Eggl, der bis vor kurzem Postdoc der Universität Bonn in der Arbeitsgruppe von Prof. Tchumatchenko am UKB war.

Diese Forschungsarbeit unterstreicht die grundlegende Rolle von sprachähnlicher Kommunikation als gemeinsame kognitive Erfahrung und zeigt ihre entscheidende Bedeutung für das Lernen und die Generalisierung auf. Die Ergebnisse bieten wertvolle Einblicke in die Gestaltung biologischer und künstlicher Kommunikationssysteme, die das Lernen und die Aufgabenerfüllung in unterschiedlichen Umgebungen optimieren.

Originalpublikation:

Tobias J. Wieczorek, Tatjana Tchumatchenko, Carlos Wert-Carvajal and Maximilian F. Eggl: A framework for the emergence and analysis of language in social learning agents; Nature Communications15, 7590 (2024); DOI: 10.1038/s41467-024-51887-5

Weitere Informationen:

https://doi.org/10.1038/s41467-024-51887-5 Publikation