Lerntheorie und Neurofeedback
Es gibt zwei Paradigmen der
Lerntheorie, das operante Konditionieren und das klassische Konditionieren (Pawlow)
Beide sind für das Verständnis der Funktionsweise des Neurofeedback
fundamental.
Operantes Konditionieren
Diese Form des Lernens basiert auf
dem Law of Effect, das ganz simpel ausgedrückt
besagt: wenn man ein bestimmtes Verhalten belohnt, erhöht man die
Wahrscheinlichkeit seines Wiederauftretens.
Dieses Gesetz wurde erstmals von
Edward Thorndike im Jahr 1911 postuliert. Er arbeitete mit Katzen, die sich in
Versuchskäfigen befanden und die den Weg aus diesem Käfig hin zu einer
außerhalb positionierten gut sichtbaren Futterquelle finden sollten. Er
registrierte, dass eine nach der Problemlösung gegebene Belohnung bei einer nachfolgend
zu lösenden vergleichbaren Aufgabe dazu führte, dass die Katzen das Problem schneller
lösten (das bedeutet dass Belohnungen effektiver sind als Bestrafungen. Katzen,
die bestraft wurden, blieben in der Regel hungrig.) Dieses Lernen ist auch als
Versuch und Irrtum Lernen beschrieben, weil Thorndikes Katzen allerhand Verhaltensweisen
ausprobierten, die nicht funktionierte, wie Miauen und Kratzen, bevor sie
schließlich entdeckten, dass der Weg aus der Box das Ziehen an einer Schnur verlangte
oder einen "Tanz" auf einer Kordel. Bei den nachfolgenden Versuchen
vermieden die Katzen das wenig zielführende Verhalten und begannen schnell die
erlernten Verhaltensweisen zu zeigen, die sie bereits früher aus dem Käfig
geführt hatten.
Skinner erweiterte Thorndike’s Law
of Effect um die Theorie der
operanten Verstärkung als Konsequenz für ein gezeigtes Verhalten. Operant bedeutet, an bzw. in seiner
Umwelt zu operieren (einzugreifen). Skinner legt sein Augenmerk auf
den Zweck einer Handlung. Ein vorübergehender Wutanfall und ein sanfte Lächeln
gehören in die gleiche Klasse von Operanten (operant "die Umwelt
beeinflussend" oder "in ihr wirksam werdend" (Skinner 1938)."), wenn sie dazu dienen, das Verhalten
der Eltern zu beeinflussen. Skinner’s Operanten bezeichnen ein willkürliches
Verhalten, was sie von den reflexhaften durch klassisches Konditionieren
erlernten Verhaltensweisen unterscheidet. Bei den Versuchen mit der Skinner Box benutze er Futter als Verstärker, um
einer Taube beizubringen, auf ein Lichtsignal hin gegen eine Scheibe zu picken
oder eine um einer Ratte beizubringen, einen Hebel zu bewegen. Weitere Versuche
bestätigten die Bedeutung von Verstärkerplänen. Beispielsweise ist eine
variable Verstärkung resistenter gegen Löschung als eine kontinuierlich
gegebene Verstärkung. (Daher das Problem, einen Spieler von seiner Sucht zu
befreien, weil ein unerwarteter Gewinn äußerst verstärkend wirkt und dafür sorgt,
dass das unerwünschte Verhalten schwer abzutrainieren ist.
Skinner und andere Behavioristen
entwickelten auch das Konzept des sekundären Verstärkers, des Shaping
(stufenweise Annäherung) und dem der Übertragung. Sie überprüften die
Gültigkeit dieser Prinzipien beim Training mit Tieren, aber auch beim
menschlichen Lernen. Wenn man Verhalten per Shaping, also stufenweise,
verändern will, belohnt man die langsame
Annäherung an ein erwünschtes Verhalten.
Beispielsweise würde man einem Hund zuerst beibringen sich hinzulegen, wenn man
erreichen will, dass er sich auf Kommando rollt. Generell gesagt, kann man das
operante Konditionieren dazu benutzen, Verhalten zu beeinflussen, das unter
willentlicher Kontrolle steht. Motivation ist ein Faktor und die Belohnung muss
für den Probanden wertvoll oder begehrt sein.
Operante Konditionierung spielt
eine wichtige Rolle im Alltagsleben. Wenn man einem Kind aufträgt, 10
Mathematikaufgaben zu lösen, eine Aufgabe, die das Kind sehr langweilig findet,
ihm aber immer, wenn es eine Teilaufgabe erledigt hat, eine kleine Belohnung
zukommen lässt, (eine doppete, wenn die Aufgabe korrekt gelöst wurde) könnte
das helfen. Wenn Belohnungen abrupt verweigert werden, wird das Verhalten des
Kindes schnell wieder so werden wie zuvor. Wenn das Kind unregelmäßig belohnt
wird, wird die Bereitschaft zum Lösen der Mathematikaufgaben schwerer zu
löschen sein. Das Kind bemerkt, dass es schneller mit den Hausaufgaben fertig
wird und dass es schneller spielen gehen kann. Wenn diese Erfahrung etabliert
ist, wird das Kind die Hausaufgaben rascher und korrekter erledigen, weil es
verinnerlicht hat, dass es danach zum Spielen geht. Die größere Zeit zum
Spielen ist ein sekundärer Verstärker. Dieser könnte dazu führen, dass das Kind
zu einem "gut erzogenen" Kind wird, während es heran reift. Der
wichtigste Faktor beim operanten Konditionieren ist der Fakt, dass man die
Wahrscheinlichkeit des Wiederauftretens eines erwünschten Verhaltens erhöht,
wenn man es belohnt.
Klassisches Konditionieren
Der Begriff klassisches Konditionieren bezeichnet
eine andere Form des Lernens. Er wurde erstmals von dem russischen Wissenschaftler
Pavlov geprägt und meinte einen konditionierten oder auch erlernten Reflex. Pavlov
hatte sich mit dem Reflex beschäftigt, der den erhöhten Speichelfluss eines
Hundes beim Anblick von Futter auslöst. Er verband die Fütterung mit einem
Glockenton und der Speichelfluss des Hundes setzte bald darauf auch beim
alleinigen Erklingen des Glockentons ein. Das Futter war ein nicht konditionierter
Stimulus, der eine nicht konditionierte Reaktion, nämlich den Speichelfluss
auslöste. Die Koppelung eines konditionierten Stimulus wie dem Glockenton mit
der Futtergabe führte zu einer der nicht konditionierten Reaktion gleichartigen
Aktivierung des Speichelflusses. Pavlov experimentierte
dann auch mit Konditionierungen der zweiten Ordnung, bei der vor dem Glockenton
ein Lichtsignal gegeben wurde, ohne dass in der Folge eine Futtergabe erfolgte.
Auch das Lichtsignal löste den Speichelfluss aus.
Echtes klassisches Konditionieren
erfordert eine reflexhafte Reaktion, bei der das Konditionieren ansetzt. Es
bleibt also eng beschränkt auf Reaktionen des autonomen Nervensystems und kann
nicht zum Erlernen eines neuen Verhaltens verwendet werden, weil Motivation für
diesen Vorgang unerheblich ist.
Emotionale Konditionierung, eine
Spielart des klassisches Konditionierens, tritt immer dann auf, wenn eine
innere Emotion, von Angst bis Entspannung mit einem neutralen Objekt verbunden
wird. Beispielsweise könnte eine Person, die bisher das Fliegen liebte, durch
einen turbulenten Flug, der Angst auslöste, eine generelle Flugangst
entwickeln. Ähnlich gelagert wäre die Reaktion eines Kindes (oder Hundes), das
bei einem Geräusch von der Haustür aufspringt und dorthin rennt, weil das
Klappern der Tür gekoppelt ist mit der Vorstellung, der Vater komme nach Hause
zum Spielen. In diesem Fall ist der nicht konditionierte Stimulus die Ankunft
des Vaters, der den Anstieg der Aufregung und Aufmerksamkeit im Kind (oder im
Hund) auslöst.
John Watson führte ein berühmtes
(oder unrühmliches) Experiment durch, das
den Erwerb und die Generalisierung einer Angstreaktion zeigte. Er konditionierte
die Furcht vor weißen Ratten bei einem 11 Monate alten Kind namens Albert, das
es liebte, Dinge zu berühren, um diese zu erforschen, indem er immer dann einen
lauten Ton erklingen ließ, wenn Albert versuchte, die Ratte zu berühren. Die so
erworbene Furcht generalisierte sich schnell auf andere weiße und pelzige
Gegenstände und Tiere (Hasen, Teppiche, Nikolausmasken, Watsons weiße Haare)
Beim klassischen Konditionieren löst der konditionierte Stimulus automatisch
eine konditionierte Reaktion aus, nachdem er einige Male mit einem nichtkonditionierten Stimulus, der in der Lage
ist, eine autonome Reaktion auszulösen, gekoppelt wird. Das ist der Grund,
warum der Faktor der Motivation bei dieser Art des Lernens keine Rolle spielt. Watson war es, der den Begriff Behaviorismus
prägte, den er erstmals 1912 postulierte, trotzdem waren es Skinner und sein
operantes Konditionieren, die erheblich bekannter als große Behavioristen
wurden als Watson mit seinem klassischen Konditionieren.
Welche Art des Lernens findet beim
EEG-Biofeedback statt?
Operantes Konditionieren
Während Stermans bahnbrechender
Arbeit mit Katzen in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts, wurde bei diesen
die Produktion von Gehirnwellen in einem Rhythmus von 12-15 Hz, der später als
der sensomotorische Rhythmus bekannt wurde, mit der Gabe von Milch und
Hühnerbrühe belohnt. Bei unserer Arbeit mit EEG Biofeedback findet operantes
Konditionieren immer dann statt, wenn der Klient einen Bewusstseinszustand
aufsucht, der markiert wird, durch von uns gesetzte Grenzwerte für die jeweils
zu reduzierenden oder zu verstärkenden langsamen und schnellen Hirn-Frequenzen.
Die Belohnung besteht in einem visuellen oder auditiven Feedback, wobei man
meistens eine Animation benutzt, die an ein Computerspiel erinnert. Es gibt
sekundäre Verstärker wie Lob oder die Gabe von Token (Belohnungsmünzen oder
Punkten), die gegen kleine Belohnungen eingetauscht werden können. Scheinbar
lernt das menschliche Gehirn anhand von solchen Informationen wie es zum Erfolg
gelangt. Den meisten Klienten gelingt es schnell, den erwünschten Bewusstseinszustand
fast augenblicklich herzustellen. Das funktioniert ähnlich wie beim Bedienen
eines Tennisautomaten, der einem rasche Bälle entgegenwirft. Zuerst ist die
Aufgabe fast unlösbar und unangenehm. Wenn man den Tennisschlag aber mehrfach
auf die gleiche Art ausgeführt hat, wird die Bewegung automatisiert. Bei einem
solchen motorischen Training bedarf es nach Ansicht vieler Trainer 1500 bis 5000
korrekter Wiederholungen um eine Bewegungsfolge zu automatisieren. Beim
Neurofeedback ist meistens eine Anzahl von 40 Trainingseinheiten ausreichend,
um die Symptome von AD(H)S zu überwinden. Um Hirnwellen operant zu konditionieren
muss der Klient versuchen die Balkendiagramme auf dem Bildschirm durch
Veränderung des eigenen Bewusstseinszustandes zu verändern, bis die Bewegung
der Animation seinen Erfolg anzeigt. Der Klient übt das in vielen Sitzungen ein,
bis sich dieser Vorgang automatisiert. An diesem Punkt ist es unsere Aufgabe,
während des Neurofeedback, das Lösen der Herausforderung durch Transferübungen auf
andere Situationen wie den Klassenraum oder das häusliche Hausaufgabenmachen zu
übertragen. Dazu ist es hilfreich, den erarbeiteten mentalen Zustand mit dem
Lösen akademischer Aufgaben zu koppeln. Dieser zweite Schritt benutzt Methoden des klassischen Konditionierens.
Das Grundprinzip besteht darin,
dass man die Produktion bestimmter Hirnwellen mit einem auditiven oder
visuellen Feedback belohnt. Diese Information dient als Verstärkung und man erhöht
die Wahrscheinlichkeit des Wiederauftretens dieser Hirnwellenaktivität. Das Gehirn wird nun im
Sinne der gespeicherten Information arbeiten.
Klassisches Konditionieren
Klassisches Konditionieren findet immer dann statt, wenn er angestrebte mentale Zustand einer fokussierten
Konzentration mit dem Bearbeiten einer kognitiven Aufgabe im Verlauf der
Neurofeedback Sitzung gekoppelt wird. Das machen wir, indem wir den Klienten
den angestrebten mentalen Zustand suchen lassen, der mit abgesenktem Anteil langsamer
Hirnaktivität und dem gleichzeitigen Anheben schnellerer Frequenzen im EEG
übereinstimmt, und ihm, wie oben beschrieben, eine kognitive Aufgabe auftragen
um diese mit dem erreichten mentalen Zustand zu koppeln. Dem Klienten wird durch
ein auditives Feedback das Weiterbestehen des fokussierten Zustandes angezeigt,
wenn das momentane Lösen von Mathematikaufgaben oder Schreibarbeiten das Geben eines
visuelles Feedbacks unmöglich macht. Wenn das auditive Feedbacksignal stoppt,
wird der Klient aufgefordert, seine Aufmerksamkeit wieder dem
Neurofeedbackbildschirm zuzuwenden, bis der vorherige mentale Zustand wieder
erreicht ist und das Feedback wieder kontinuierlich gegeben wird. Erst dann
wendet der Klient sich wieder der Lösung seiner Denkaufgabe zu.
Wir erhöhen die
Wahrscheinlichkeit, dass der Student schulische Aufgaben in einem fokussierten
mentalen Zustand auch in der Schule oder zu Hause angeht, indem wir den
fokussierten mentalen Zustand, den er während des Neurofeedbacktrainings
erreicht hat, mit metakognitiven Strategien koppeln. (Um Näheres über Metakognition
zu erfahren, verweisen wir auf Kapitel 15) Immer wenn sich der Klient in der
Schule oder während der Hausaufgaben bewusst an die erlernten Strategien
erinnert, sollte er automatisch den während des Trainings erlernten mentalen Zustand
der fokussierten Aufmerksamkeit wachrufen.
Andere wichtige Parameter für das Lernverhalten
Shaping
Shaping wird durch
das Konditionieren der langsamen Annäherung an ein Ziel erreicht. Tiertrainer
sind die Hauptanwender dieser Methode. es gelingt ihnen damit, Tieren außerordentliche
und komplexe Verhaltensweisen beizubringen,
indem sie kleine Schritte in die gewünschte Richtung belohnen. Die Belohnung
eines bestimmten Verhaltens oder einer Sequenz von neurophysiologischen Ereignissen
verändert die einzelnen Komponenten dieser Sequenz, bis ein vermehrtes
Auftreten dieses Sequenz zu verzeichnen ist. (Sterman, 2000). Shaping findet statt, wenn wir eine kleine Veränderung
der gemessenen Mikrovolt innerhalb eines Frequenzbandes belohnen und wenn wir,
immer dann, wenn der Klient erfolgreich war, die Schwierigkeit ein wenig
erhöhen. Das ist ein Teil des operanten Konditionierens. Wenn wir mit Menschen
arbeiten, die an einer AD(H)S leiden, belohnen wir jeden kleinen Schritt hin zu
einem reiferen EEG, also zu einem EEG, in dem die Dominanz der langsamen Theta
Aktivität abnimmt..
Assoziatives Lernen
Assoziatives Lernen tritt immer dann auf, wenn etwas unbeabsichtigt mit einem Reiz
gekoppelt wird. Das rote Kontrolllämpchen, das bei manchen Neurofeedbackgeräten
Muskelaktivität anzeigt, kann als Beispiel dafür dienen. Obwohl es wichtig ist,
EMG Aktivität, die als Artefakt in das EEG einstreut, zu reduzieren, wollen wir
nicht, dass diese Feedback- Information die Feedback-Information über den mentalen Zustand
des Klienten, überlagert. Wenn der Klient sich einen Großteil der Zeit auf die
EMG Leuchte konzentriert, wird seine Lernkurve im Bereich des EEG Trainings absinken.
Anfänglich mag das Erkennen von EMG Artefakten wichtig sein, um zu erreichen,
dass das EEG frei von Artefakten bleibt. Assoziatives Lernens kann also beides
sein, eine Hilfe und ein Hindernis. Wir wünschen uns assoziatives Lernen, wenn
wir Strategien unterrichten, die die Klienten mit nach Hause nehmen, um diese
zu Hause anzuwenden. In unserem Trainingszentrum verändern wir sowohl die
Termine, das benutzte Material, die Instrumente, die Feedbackbildschirme und
die Trainer oft, um zu verhindern, dass der Lernerfolg einem Trainer oder einer
Situation zukommt. Wir wollen eine Veränderung des EEG Unsere Absicht ist es,
die Koppelung mit Stimuli, die nur in unserer Trainingssitzung vorhanden sind,
zu verhindern.
Sekundäre
Verstärker
Sekundäre Verstärker wie Lob
oder Token können das Erlernen des Veränderns von EEG Werten, und damit von
mentalen Zuständen, verstärken. Die Token können gegen Preise eingetauscht
werden, um die Trainingsmotivation eines Kindes zu erhalten. Das ist
insbesondere bei Kindern mit AD(H)S sinnvoll, die sich nur auf Dinge
fokussieren können, die für sie in der Sache interessant sind oder weil es
dafür eine Belohnung gibt. Skinner würde die Token einen Verstärker nennen, der
generalisiert konditioniert ist, weil die Token für viele selbstgewählte
Belohnungen stehen können. Für Erwachsene hat das Geld eine ähnliche Funktion,
weil diese zur Erlangung dieser Belohnung arbeiten gehen. Egal, womit man
verstärkt, der Verstärker muss etwas für die Person Begehrenswertes sein,
ansonsten kann er keine Motivation erzeugen. Wir erinnern daran, dass der
Aspekt der Motivation nur während des operanten Konditionierens Bedeutung hat. Das
klassische Konditionieren stützt sich auf gekoppelte Reaktionen, die automatisch
ablaufen.
Generalisierung
Ganz vereinfacht ausgedrückt meint Generalisierung
dass unser Klient das, was er in der Neurofeedbacksitzung gelernt hat, auch zu
anderen Zeiten an anderen Orten und mit anderen Menschen und Aufgaben Anwendung
findet. Wir wissen, das die Fähigkeit zu Generalisieren in manchen
Störungsbildern verschwindend gering ist, z.B. bei Autismus.
Wir haben bereits ausgeführt, wie
wichtig Generalisierung ist, als wir über metagognitive Strategien berichteten,
die während der Trainingssitzung erlernt wurden und die dann bei der Lösung
einer Aufgabe im Alltag angewendet wird. es gibt viele Methoden, die man
anwenden kann. Beispielsweise kann einem kleinen Kind beigebracht werden, den
mentalen Zustand zu halten, während es die Spitze eines Bleistifts fixiert
wobei es diesen Zustand eine Weile beibehalten soll, um schließlich den Fokus
der Aufmerksamkeit langsam zu erweitern und das Buch an der Tafel zu erfassen. Menschen
mit hoher innerer Anspannung schlagen wir vor, die Atemtechniken anzuwenden,
die wir beim Trainieren eines mentalen Zustandes im Training gekoppelt haben. Eine
einleuchtende von Trainern oft genutzte Methode sind die Warmup Übungen für
Athleten. Einem Klienten ein Stichwort oder eine Bewegung beizubringen, die mit
der Produktion des erwünschten mentalen Zustandes gekoppelt ist, ist oft
hilfreich, um Generalisierung zu erreichen.
Die Tatsache,
dass das Ergebnis des Neurofeedbacktrainings zu Generalisierung führt, hebt es
deutlich von anderen Behandlungsmethoden der AD(H)S ab. Medikamente sind leider
nicht in der Lage Generalisierungen von verbessertem Verhalten, oder
leserlicher Schrift zu erreichen, wenn ihre Wirkung nachlässt. Verhaltensänderungen
die in dem einen Bereich für eine Generalisierung gut sind, generalisieren
nicht zwangsläufig auch in einem anderen Bereich. oder auf einem anderen
Spielfeld, auf dem die Möglichkeiten und Belohnungen des einen Feldes nicht
angebracht sind.
Löschung
Im klassischen Konditionieren tritt
eine Löschung immer dann auf, wenn der konditionierte Reiz eine Weile nicht
mehr mit dem nicht konditionierten Stimulus gekoppelt wird. Beim operanten
Konditionieren tritt sie auf, wenn ein Verhalten nicht mehr belohnt, also
verstärkt wird. Weil wir dauerhafte Erfolge wünschen, wollen wir das Erreichte
gegen Löschung absichern. deshalb sind sekundäre Verstärker so wichtig. Pavlov
machte die Entdeckung, dass eine konditionierte Reaktion auch nach vielen Jahren
mit wenigen Übungseinheiten wieder wachgerufen werden kann. Das Wiedererlernen
geht erheblich schneller als das Lernen selbst. Manchmal ist es sinnvoll, einem
AD(H)S Klienten einige Auffrischungssitzungen zukommen zu lassen, wenn er den
Anschein hat, als verschlechtere sich seine Fähigkeit zur Konzentration erneut.
Wenn man einem Klienten dazu trainiert eine einzelne Fähigkeit zu entwickeln,
wird diese Fähigkeit mit der Zeit schwächer werden, selbst dann, wenn die
Fähigkeit angewendet wird. Wie auch immer, wenn das Verhalten intermittierend
verstärkt wird, ist die Tendenz zur Löschung erheblich gemindert. Im wirklichen
Leben wird der Klient positive Verstärkung für seine verbesserte Aufmerksamkeit
und sein verbessertes Verhalten erfahren (Lob, bessere Noten), was eine
dauerhafte Verstärkung des Verhaltens (mentalen Zustandes) bedeutet..
Anmerkung: Die Lerntheorie erklärt
nicht endgültig, warum Neurofeedback dauerhafte Wirkung erzielt. Die meisten Therapeuten,
die mit Neuofeedback arbeiten vermuten, das strukturelle Veränderungen im Gehirn
diesen Effekt hervorrufen. Veränderungen bei den Neurotransmittern und den Synapsen
können ebenfalls vorkommen. Die Mechanismen für plötzliche aber auch für
bleibende Veränderungen sind noch nicht endgültig erforscht. Es scheinen aber
verschiedene Mechanismen zu existieren: Um welche es sich handelt widr in
Kapitel 7 abgehandelt.
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