Wenn sich Regeln plötzlich ändern, muss das Gehirn blitzschnell reagieren. Ein Forschungsteam aus Magdeburg und Berlin zeigt nun erstmals detailliert, wie sich Lern- und Entscheidungsprozesse schichtweise im Kortex des Gehirns neu organisieren, wenn zuvor gültige Zusammenhänge ihre Bedeutung verlieren. Die Studie liefert grundlegende neue Einblicke in die neurobiologischen Mechanismen von Lernen, Fehlerverarbeitung und Entscheidungsfindung – und macht deutlich: Fehler sind kein Störsignal, sondern der Motor flexibler Anpassung.
Berlin/Germany, 23. Januar 2026. – Konnten man in früheren Zeiten in der Schule und auch im Lebensalltag nicht unmittelbar folgen, hat etwas nicht kapiert oder verstanden wurden man schnell getadelt. Die Konsequenzen sind klar. Das Gehirn war schon immer ein sensibles Organ und heute ist bekannt welche Schäden für Gehirne in Betracht kommen. Eindeutige Zusammenhänge sind nicht belegt.
Das Experiment zeigt, Lernen ist ein Prozess der evolutionär abläuft. Das Gehirn tastet sich sozusagen an den engen Fokus des zu Lernenden an. Ein Sachverhalt muss demnach nicht unmittelbar verstanden werden, sondern wird durch einen Prozess der Anpassungsleistung übernommen. Allerdings, der Kontext, der Rahmen der Fach- und Sachkenntnis, sowie Milieus, Umgang der Menschen mit Fehler- und Lernkultur macht den Rahmen für günstige oder ungünstige Entwicklungen. Aus der Natur gelernt und abgeschaut, sind die nachfolgend dargestellten Ergebnisse eine Ebene für die Gestaltung algorithmischer Darstellungen und werden damit Teil künstlicher Intelligenzen.
Lernen ist mitunter ein Prozess, bei dem ein Gehirn Informationen zunächst im Arbeitsgedächtnis verarbeitet und mit oder durch diese Verarbeitung in das Langzeitgedächtnis anpasst. Die bekannte Wellenförmige Struktur der äusseren Hirnrinde ist der Raum des Langzeitgedächtnisses. Diese Struktur ist und wird mit der Zeit und der nötigen Sensibilität Abbild des Menschen im Gehirn, wie das Abbild des Homunkulus zeigt.
Fehler machen und eingestehen ist ein wichtiger mechanischer Prozess des Alltags, und wie sich jetzt zeigt, dient er bevorzugt der Anpassungsleistung. Der Alltag verlangt auf Dauer dass Regeln verworfen und neue gelernt werden müssen. So mancher Mensch rühmt sich für die Fähigkeit der schnellen Auffassungsgabe oder gar der Fähigkeit sich den Umständen schnell anpassen zu können. Widerstand und kritisches Denken sind aber aktuell in den Konflikten nicht ohne Bedeutung. Kritisches Denken bezeichnet man daher auch als Teil natürlicher Intelligenz. Es ist immer zu klären, inwiefern Prozesse auch verworfen werden müssen oder die Anpassungsleistung berechtigt ist. Gegenwärtig aber spielt vor allem auch das Milieu in dem Lernprozesse vonstattengehen eine bedeutende Rolle. So ist immer zu hinterfragen ob Teams, Gruppen, Wohn- und Arbeitsorte, wo Menschen Leben und aktiv den Alltag gestalten für mich förderlich sein können oder eine Anpassungsleistung überhaupt erst möglich ist und wird.
Seit einiger Zeit schon lösen sich der früher so begehrte Gruppendruck und individuelle Lebensweisen bereichern vielfältige Lebensweisen. Regeln entstehen sehr häufig aus Macht, Dominanz- oder Imponiergehabe. Sind ansonsten aber häufig unbegründet. Jeder Mensch hat andere innere Ordnungsrelationen und wie er seinen Blick auf die Welt gestaltet. Daher funktioniert der Gruppenzwang heute nicht mehr wie das bisher der Fall war. Regeln und Umgestaltung von Organisationen benötigen eine Anpassungsleistung die erst dann umsetzbar sein sollten, wenn diese eine gewisse Reife erreicht haben. Regeln benötigen eine Art Allgemeinverbindlichkeit. Jeder, Jede muss diese aus freien Stücken mitverfolgen wollen. Erst wenn dieser Prozess vollzogen und Menschen sich damit arrangieren können, dann haben auch Entscheidungen die notwendige Reife erreicht.
Solange ich als Teil einer Gruppe nicht in der Lage bin, andere Gruppenteilnehmer durch meine Argumente von der Richtigkeit eines Sachverhaltes zu überzeugen, solange muss ich bereit sein mich der Mehrheit zu unterwerfen oder stelle fest, das meine Flexibilität der Anpassung nicht mit dem Narrativ der Gruppe vereinbar ist. Dieser Prozess, bis festgestellt werden kann und Entscheidungen getroffen werden können, unterwirft sich dabei dem Prozess eigene Fehler zu erkennen, einzugestehen, neues zu lernen und sich der Anpassung nähern zu können. Wie dieser Prozess der flexiblen Anpassung sozusagen unter dem Mikroskop im Gehirn abläuft, das konnten Forschende nun „Schicht für Schicht“ deutlich machen.
In einem Langzeitexperiment mit Mongolischen Wüstenrennmäusen mussten die Tiere über mehrere Wochen hinweg zwischen zwei Tönen unterscheiden. Nachdem sie diese Regel sicher beherrschten, wurden die Bedeutungen der Töne wiederholt vertauscht. Die Tiere mussten also immer wieder umlernen, während parallel die Aktivität einzelner Schichten ihres Hörkortex mit implantierten, hochauflösenden Elektroden gemessen wurde. Dieses experimentelle Design erlaubte es den Forschenden, die fein abgestufte Dynamik zwischen Fehlern, Lernen und der neuronalen Organisation über lange Zeiträume hinweg sichtbar zu machen.
Die Ergebnisse zeigen: Flexibles Lernen ist kein gleichförmiger Prozess, sondern geht mit einer tiefgreifenden funktionellen Umstrukturierung über die verschiedenen Schichten der Hirnrinde einher. Unmittelbar nach einem Regelwechsel dominieren die tiefen kortikalen Schichten die neuronale Aktivität. Diese sind eng mit Rückkopplung, Fehlerverarbeitung und motorischer Anpassung verknüpft. Mit zunehmender Lernerfahrung und stabiler Leistung verschiebt sich die Hauptaktivität in die oberen Hirnschichten, die für präzise Wahrnehmung, sensorische Integration und sichere Entscheidungsprozesse zuständig sind. „Unsere Daten zeigen, wie sich das Gehirn beim Umlernen neu organisiert – von Fehlersignalen in tiefen Hirnschichten hin zu stabilen Entscheidungsnetzwerken in den oberen Schichten. Fehler sind damit kein Störfaktor, sondern die biologische Grundlage für flexible Anpassung“, sagt Prof. Dr. Max Happel, Leiter der Studie.
Wenn Fehler das Gehirn neu verdrahten
Besonders deutlich wird in den Messungen die zentrale Rolle von Fehlern – nicht nur für das Umlernen, sondern auch für die zeitliche Entstehung von Entscheidungen. Fehlentscheidungen aktivieren gezielt neuronale Netzwerke in den tiefen Hirnschichten und stoßen dort die Anpassung der Entscheidungsregeln an. Dieses Signal entspricht dem sogenannten Reward-Prediction-Error – der Differenz zwischen erwarteter und tatsächlicher Belohnung – einem zentralen, dopaminabhängigen Lernsignal des Gehirns.
Frühere Arbeiten der Arbeitsgruppe um Prof. Happel zeigten bereits, dass dopaminerge Modulation bevorzugt in den tiefen kortikalen Schichten wirkt. Die neue Studie bestätigt nun funktionell genau diesen Mechanismus während des aktiven Umlernens: Dopaminabhängige Fehlersignale treiben die neuronale Reorganisation in den tiefen Schichten an und ermöglichen so die flexible Anpassung an neue Regeln. Bestimmte Aktivitätsmuster erlauben es, richtige und falsche Entscheidungen bereits mehrere Sekunden vor der tatsächlichen Reaktion vorherzusagen. Entscheidungen werden demnach schrittweise vorbereitet, während das Gehirn fortlaufend Fehler, Erwartungen und Konsequenzen miteinander verrechnet. Fehler sind damit nicht nur der Auslöser für Regelanpassung, sondern auch ein früher Taktgeber für die spätere Entscheidung.
Zeitliche Dynamik und Bedeutung der Ergebnisse
Auch die Rhythmen des Gehirns spielen beim Umlernen eine zentrale Rolle. Die Forschenden konnten zeigen, dass unterschiedliche Lernphasen durch spezifische Beta- und Gamma-Oszillationen geprägt sind. Während frühes Lernen von breit verteilter, unspezifischer Aktivität begleitet wird, zeigen sichere Entscheidungen hochfokussierte rhythmische Muster in den oberen Schichten des Kortex. Lernen ist damit nicht nur ein struktureller, sondern auch ein zeitlich präzise getakteter Prozess auf Ebene neuronaler Netzwerke. Die Ergebnisse gehen über eine reine Beschreibung einzelner Aktivitätsmuster hinaus und tragen zum grundlegenden Verständnis bei, wie das Gehirn flexibles Umlernen organisiert. Sie liefern Ansatzpunkte dafür, wie Fehlerverarbeitung, Entscheidungsaufbau und neuronale Dynamik über verschiedene Hirnschichten zusammenspielen. Perspektivisch können solche Befunde helfen, bestehende Modelle des Lernens und der Entscheidungsfindung weiterzuentwickeln.
Wie sehr ein noch junges Gehirn von Störungen betroffen sein kann, das zeigt sich sehr gut anhand einer Darstellung aus Karl Menningers „Rechenkniffe“. Mathematik ist bei, beherrscht man es, etwas das den realen Alltag um ein vielfaches erleichtert. Denn es ergeben sich viele Möglichkeiten Lösungen für Probleme her- oder ableiten zu können. So schreibt Karl Menninger, “ Jedes Rechenverfahren setzt sich aus zwei geistigen Handlungen zusammen: dem Rechnen und dem Behalten des bereits Errechneten. […] ein Kopf, dem ein immer wachsendes Paket aufgeladen wird, ist nicht so frei und federnd im Rechnen wie ein unbeschwerter. […] Dem Kopf muss die Last des Behaltens abgenommen werden.“ Damit beschreibt Menninger das Problem was viele junge Menschen haben. Sie sind durch Probleme in Familie, Freundschaft oder andere Konflikte so sehr belastet, das ihnen das Lernen anfänglich einfacher Dinge zur Last wird und damit dem späteren Leben erheblich schadet.
Über die Institutionen
Die MSB Medical School Berlin ist eine private, staatlich anerkannte Hochschule in Berlin, die sich in Lehre und Forschung auf den Bereich Gesundheit und Medizin spezialisiert hat. Das Leibniz-Institut für Neurobiologie in Magdeburg ist ein führendes Forschungsinstitut auf dem Gebiet der Neurowissenschaften mit einem Fokus auf Lernen und Gedächtnis.
Weitere Informationen:
Online Originalpublikation unter:
https://www.nature.com/articles/s42003-025-09336-6
https://communities.springernature.com/posts/when-rules-change-how-the-brain-lea
Wie das Gehirn lernt, 2025
http://de.gate-communications.com/wie-das-gehirn-lernt/
Demut als prekäre Tugend, 2025
http://de.gate-communications.com/demut-als-prekaere-tugend/
„Diversität ist kein Problem, sondern ein Auftrag, gute Lösungen zu finden.“, 2025
http://de.gate-communications.com/diversitaet-ist-kein-problem-sondern-ein-auftrag-gute-loesungen-zu-finden/
Wie unser Gehirn Handlungen versteht, 2025
http://de.gate-communications.com/wie-unser-gehirn-handlungen-versteht/
Von der Notwendigkeit und wie Kompromisse möglich sind, 2025
http://de.gate-communications.com/von-der-notwendigkeit-und-wie-kompromisse-moeglich-sind/
Wann man sich besser trennt oder verbindet, finanzielle Anreize als Motiv, 2025
http://de.gate-communications.com/wann-man-sich-besser-trennt-oder-verbindet-finanzielle-anreize-als-motiv/
wie Narrative unsere Wirklichkeit prägen und wann sie an ihre Grenzen stoßen, 2025
http://de.gate-communications.com/wie-narrative-unsere-wirklichkeit-praegen-und-wann-sie-an-ihre-grenzen-stossen/
Bildquelle
Abb. S. 101, (modifiziert nach Posner & Raichle 1996) Motorischer (links) und sensorischer (rechts) Penfieldscher Homunkulus, zur Verwendung zu Lehr- und Ausbidungszwecken, Spitzer, Manfred; Lernen, Gehirnforschung und die Schule des Lebens, Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg Berlin, 2003
Schreibe einen Kommentar