Hirnvolumen zeigt Mathe-Lernfähigkeit

 Wem bringt die Mathe-Nachhilfe etwas - und wem nicht? (Bild: Thinkstock)
Wem bringt die Mathe-Nachhilfe etwas - und wem nicht? (Bild: Thinkstock)
Mathe zählt nicht gerade zu den beliebtesten Schulfächern. Nicht wenige Grundschüler haben Probleme mit dem Kopfrechnen oder anderen grundlegenden mathematischen Fähigkeiten. Viele von ihnen erhalten daher gezielte Nachhilfe. Ob diese etwas bringt und welche Kinder davon am meisten profitieren, war bisher im Vorhinein kaum festzustellen. Jetzt haben US-Forscher bei Grundschülern gezielt nach solchen Voranzeigern gesucht. Ihr überraschendes Ergebnis: Weder an der Intelligenz, noch an der Lesefähigkeit oder dem Gespür für Zahlen eines Kindes lässt sich ablesen, wie stark sich seine Rechen-Fähigkeiten durch Nachhilfe verbessern werden. Stattdessen gibt es ein anatomisches Indiz: Die Kinder, bei denen ein bestimmtes Hirnareal besonders groß und gut vernetzt war, lernten am meisten dazu.
"Heute mehr denn je ist es für den beruflichen und akademischen Erfolgt entscheidend, sich möglichst gute mathematische Fähigkeiten anzueignen", erklären Kaustubh Supekar von der Stanford University und seine Kollegen. Denn wer als Kind die grundlegenden Rechenoperationen flüssig beherrsche, besitze damit ein Fundament auch für komplexere Fähigkeiten. Aber nicht jedem Schüler fällt Mathematik leicht, schon in der Grundschule zeigen sich deutliche Unterschiede darin, wie schnell und gut das Rechnen gelernt wird. Um dies auszugleichen, gibt es inzwischen zahlreiche Nachhilfeprogramme, bei denen die Kinder intensiv einzeln betreut werden und so die Chance bekommen, ihre Defizite auszugleichen. Aber auch solche Programme helfen nicht jedem Kind, wie die Forscher erklären. Einige verbessern sich dadurch deutlich, andere aber kaum. Was diese Unterschiede verursacht und wie man vielleicht schon im Vorhinein erkennen könnte, ob die klassische Nachhilfe einem Kind etwas bringt, darüber war bisher kaum etwas bekannt.

Acht Wochen Nachhilfe im Dienst der Forschung

Für ihre Studie untersuchten Supekar und seine Kollegen 40 Drittklässler im Alter von acht bis neun Jahren. In diesem Alter, das zeigen Studien, finden besonders wichtige Fortschritte im Lernen und auch in der Rechenfähigkeit statt. Alle Kinder absolvierten umfangreiche Tests ihrer Rechenfähigkeiten, aber auch ihrer Intelligenz und kognitiven und psychologischen Entwicklung. Zudem maßen die Forscher sowohl das Volumen als auch die funktionelle Vernetzung verschiedener Hirnareale der Kinder mit Hilfe von funktioneller Magnetresonanz-Tomografie (fMRT). 24 Teilnehmer absolvierten dann ein achtwöchiges Nachhilfeprogramm, in dem sie jeweils in Einzelbetreuung gezielt den Umgang mit Zahlen, das Zählen und Rechnen übten. Nach Abschluss des Programms wurden die Rechenfähigkeiten aller Kinder erneut getestet.

Das Ergebnis: Die 24 Kinder, die Nachhilfe erhalten hatten, schnitten beim zweiten Mathetest tatsächlich besser ab als beim ersten und auch besser als die Kontrollgruppe ohne Nachhilfe. Wie viel, schwankte allerdings beträchtlich - zwischen 8 und 198 Prozent, wie die Forscher berichten. Als nächstes prüften sie, ob es einen Zusammenhang zwischen dem Nachhilfeerfolg der Kinder und ihrem Abschneiden in den vorhergehenden psychologischen und kognitiven Tests gab. Überraschenderweise aber fanden sie keinen. "Weder an der Intelligenz, noch am Arbeitsgedächtnis oder den verbalen und mathematischen Fähigkeiten ließ sich der spätere Erfolg der Nachhilfe ablesen", sagen Supekar und seine Kollegen.

Blick ins Hirn statt IQ-Test

Stattdessen stießen die Forscher auf einen anderen, eher unerwarteten Indikator: die Größe und Vernetzung des Hippocampus. Dass dieses Hirnareal für die Gedächtnisbildung eine Rolle spielt, war zwar bereits bekannt. Er galt aber bisher nicht als eines der Zentren, die speziell für mathematische Fähigkeiten ausschlaggebend sind. Frühere Studien verorteten diese bei Erwachsenen eher im Schläfen- und Scheitelbereich des Gehirns, bei Kindern vor allem im präfrontalen Kortex, einer Region hinter der Stirn. Doch zumindest in Bezug auf das Lernen erster arithmetischer Lösungen scheint ihnen der Hippocampus den Rang abzulaufen, wie die Forscher feststellten: "Kinder mit einem größeren Volumen an grauer Materie im rechten Hippocampus zeigten größere Lernfortschritte", berichten sie. Ähnliches gelte auch für Kinder mit starker Vernetzung des Hippocampus mit anderen Bereichen der Hirnrinde.

Nach Ansicht der Wissenschaftler ergeben sich aus diesen Ergebnissen gleich mehrere wichtige Aussagen: Zum einen liefern sie wichtige Informationen darüber, warum manche Grundschüler trotz gleicher Intelligenz weniger als andere von dieser Form der Mathe-Nachhilfe profitieren. "Das Ausmaß des arithmetischen Lernfortschritts kann offenbar nicht durch psychologische, sondern durch neurale Messungen am besten und genauesten vorhergesagt werden", konstatieren Supekar und seine Kollegen. Hirnscans könnten es daher zukünftig erleichtern, herauszufinden, ob ein Kind auf klassische Nachhilfe anspricht oder ob besser andere Wege gesucht werden müssen, um ihm beim Mathe-Lernen zu helfen. Zum anderen zeigen die Ergebnisse, dass bei Grundschülern während der frühen Phasen des Lernens vor allem der Hippocampus und die mit ihm vernetzten Hirnareale eine wichtige Rolle spielen - dass das Mathe-Lernen in der Kindheit also anders funktioniert als bei Erwachsenen.
Kaustubh Supekar (Stanford University) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), doi: 10.1073/pnas.1222154110

© wissenschaft.de - Nadja Podbregar


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