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Lernen und Erinnern

Die untenstehende Abbildung gibt einen Überblick über verschiedene Gedächtnissysteme:

Bereits früh wurde in der Psychologie zwischen einem sog. Langzeitgedächtnis (LZG) mit praktisch unbegrenzter Kapazität, in dem Information überdauernd gepeichert ist und dem Kurzzeit- oder Arbeitsgedächtnis unterschieden.

Für eine sehr kurze Zeit (ca. 50ms) bleiben sensorische Reize (Buchstaben, Töne etc.) nahezu komplett erhalten. In dieser Zeit werden diese ohne Beteiligung des Bewußtseins automatisch „erkannt“, „benannt“ und in eine Form gebracht, die durch das Arbeitsgedächtnis weiterverarbeitet werden kann. Dort werden die einzelnen Elemente zu komplexeren Einheiten, sog. Chunks (z.B. Buchstaben zu einem Wort, aber auch Positionen einzelner Schachfiguren zur „spanischen Eröffnung“ ) verkettet (dies ist notwendig, weil seine Kapazität begrenzt ist), durch Wiederholung aufrecht erhalten und mittels Integration mit bestehenden Wissenseinheiten angereichert. Je mehr Elemente zu einem Chunk verknüpft werden können und je besser es gelingt, diese mit bereits im LZG verfügbaren Wissenseinheiten zu verknüpfen, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Inhalte dauerhaft ins LZG Eingang finden.

Nach einem sehr verbreiteten psychologischen Modell des amerikanischen Psychologen A.D. Baddeley besteht das Arbeitsgedächtnis aus drei funktionellen Einheiten: Die verbale Einheit speichert v.a. sprachliche Information, also z.B. Zahlen oder Ziffern. Das klassische Beispiel: Sie schlagen die Telefonnummer eines Bekannten im Telefonbuch nach und gehen zum Telefon, um die Nummer zu wählen. Währenddessen müssen Sie diese Nummer im Gedächtnis behalten und dies geschieht in der verbalen Einheit.

Die visuell-räumliche Einheit hingegen dient als kurzfristiger Speicher bildlicher und räumlicher Inhalte. Ein Beispiel: Sie überqueren eine belebte Straße. Sie gucken, so wie Sie das im Verkehrsunterricht gelernt haben, erst nach links. Dort sehen Sie in einiger Entfernung einen Lastwagen anrollen. Jetzt sehen Sie nach rechts. Die Straße ist frei. Wenn Sie jetzt wieder nach links blicken, checken Sie ob der Lastwagen noch weit genug entfernt ist, um schnell über die Straße zu flitzen. Weil sie über ein visuell-räumliches Subsystem des Arbeitsgedächtnisses verfügen, haben Sie inzwischen nicht vergessen, dass sich von links ein Lastwagen nähert.

Die zentrale Kontrolle überwacht und steuert die Aufnahme und den Abruf der Inhalte in die beiden Subsysteme. Sie ist aber als „supervisory attentional system“ auch an der Aufmerksamkeitssteuerung und dem gezielten Abruf von Informationen aus dem LZG beteiligt.

Man geht im Augenblick davon aus, dass alle Inhalte, die uns in einem bestimmten Augenblick bewußt sind (uns gegenwärtig sind, an die wir gerade denken etc.), genau diejenigen sind, die sich in unserem Arbeitsgedächtnis befinden.

In jüngerer Zeit hat man, v.a. durch psychologische Untersuchungen von Patienten mit Gedächtnisstörungen nach Gehirnoperationen und Schlaganfällen, herausgefunden, dass es verschiedene Gedächtnisarten im LZG gibt, die offensichtlich zu einem großen Anteil getrennt voneinander funktionieren. Man unterscheidet dabei zunächst einmal grob zwischen explizitem (deklarativem, bewusstem) und implizitem (nicht deklarativem, nicht bewusstem) Gedächtnis. Das explizite Gedächtnis umfasst die Erinnerung an einzelne Ereignisse, wie z.B. die Geburt eines Kindes, den eigenen Schulabschluss, den (am Fernsehen oder im Stadion miterlebten) Gewinn der deutschen Fußballmeisterschaft des Lieblingsvereins etc. Weiterhin ist dort Faktenwissen ohne primären persönlichen Bezug (etwa, wie man schriftlich multipliziert, oder dass die Zugspitze der höchste Berg Deutschlands ist usw.) gespeichert. Die letztgenannten Inhalte nennt man das semantische Gedächtnis eines Menschen, die erstgenannten bezeichnet man als episodisches Gedächtnis.

Das implizite Gedächtnis hingegen beinhaltet alle Gedächtnisinhalte, die wir ohne Anstrengung quasi unbewusst abrufen können. Beispielsweise können Patienten mit einer beidseitigen Läsion im Bereich des Hippocampus und angrenzender Hirngebiete sich keinerlei neue Ereignisse ab dem Zeitpunkt dieser Läsion mehr merken: Die Zeit bleibt für diese Patienten buchstäblich beim Augenblick der Verletzung stehen, da alles, was danach passiert, wenige Augenblicke später (genauer gesagt dann, wenn die Inhalte aus dem Arbeitsgedächtnis verschwinden) sofort wieder vergessen wird. Dennoch sind diese Patienten in der Lage, sich motorische Fertigkeiten anzueignen: Eine bei Neuropsychologen sehr beliebte Aufgabe ist das Erlernen von Spiegelschrift. Lässt man diese Patienten das Spiegelschriftschreiben mehrere Tage hintereinander üben, so lernen sie diese Fähigkeit genauso schnell, wie gesunde Menschen, sind aber bei jedem Termin aufs neue unumstößlich davon überzeugt, sich an dieser Aufgabe das erste Mal in ihrem Leben zu versuchen. Ähnlich erfolgreich ist die gleiche Personengruppe, wenn es z.B. darum geht, unvollständige oder undeutlich dargestellte Abbildungen zu erkennen. Gibt man z.B. eine bestimmte Anzahl verschiedener Motive schrittweise mit zunehmender Helligkeit vor und lässt die Patienten raten, um welche Objekte es sich handelt, so erkennen sie diese Motive von Übungstermin zu Übungstermin zunehmend schneller als neue Motive, die noch nicht vorgegeben wurden, ohne sich daran zu erinnern, dass ihnen die gleiche Aufgabe mit den gleichen Motiven bereits gestellt wurde. Die letztgenannte Art des Lernens nennt man Priming, da es sich um das unbewusste Erkennen bereits früher verarbeiteter Sinneseindrücke handelt. Erlernte Bewegungsabläufe, wie das oben genannte Schreiben in Spiegelschrift, fasst man unter dem Oberbegriff motorisches Lernen zusammen.

In der obigen Abbildung  ist zusätzlich vermerkt, welche Übungen welche Gedächtnissysteme trainieren. Dabei wurden die klassischen Übungen zum Training des expliziten Gedächtnisses (Empfang und Lauschquiz) aus der ersten Version, die beide eher „verballastig“ sind, um zwei visuell-räumliche Gedächtnisübungen ergänzt: Salatschlacht und Dotterjagd. Bei beiden Übungen geht es darum, sich eine Reihe von Positionen zu merken: Bei Salatschlacht sind dies von Gnarg-Schnecken nicht besetzte Felder und bei Dotterjagd diejenigen Büsche, in die von den Hühnern Eier gelegt wurden. Beide Übungen wurden bewußt so konstruiert, dass diese durch eine rein verbale Strategie nicht zu lösen sind.

Empfang dagegen macht es dem Spieler zur Aufgabe, Kombinationen von Farbwörtern zu lernen (rot-hellgrün, schwarz-braun etc.), je nachdem welche BOBs sich zu Päärchen gruppieren.

Lauschquiz kann mit beiden Strategien erfolgreich bearbeitet werden: Man kann die Geräusche entweder verbalisieren („Auto von links“, „Pferd von rechts“ etc.) oder aber sich bildlich vorstellen: Man mag sich beispielsweise eine Straße, die man entlang läuft, denken an deren linken und rechten Rand einem diejenigen Dinge begegnen, deren Geräusche man hört. Bei der Abfrage muss man dann nur noch im Geiste die Straße noch einmal entlang gehen.

Ideal ist wenn möglich die Kombination beider Strategien: Je mehr Modalitäten (visuell, verbal etc.) man beim Lernen verwendet, desto besser werden die neuen Inhalte mit Inhalten aus dem expliziten Gedächtnis verknüpft und desto besser werden sie später erinnert.

Implizites Lernen im Sinne von Priming kann bei Blubb beobachtet werden: Während anfangs das „Entziffern“ der jeweiligen Grimassen der auftauchenden Fische noch relativ mühsam von der Hand geht, sollte dies nach spätestens fünf bis sechs Spieldurchgängen deutlich flotter vonstatten gehen. Motorisches Lernen findet bei allen Spielen statt, in denen die Pfeiltasten „blind“ bedient werden müssen. Dies ist bei den Übungen Labyrinth, Paketdienst, Fruchtpresse, Salatschlacht und Tresor der Fall. Auch hier ist hübsch zu beobachten, wie die Spieler zunächst überlegen und evtl. auf die Tastatur blicken, bevor Sie die korrekte Richtungstaste drücken. Wenig später sind die gleichen Spieler in der Lage, die Tasten blind zu bedienen, ohne länger darüber nachzudenken.

Eine ganze Reihe von Übungen betreffen einzelne Subsysteme des Arbeitsgedächtnisses: Zunächst betreffen alle vier bislang genannten Übungen auch das Arbeitsgedächtnis, da die Abfrage sich unmittelbar an die Lerndurchgänge anschließt und somit zumindest ein Teil des Lernmaterials sich noch im Arbeitsspeicher befinden dürfte.

Leichte Anforderungen an das verbale Subsystem stellt die Übung Kometensturm: Die „Position im Kometenrezept“ muss im verbalen Subsystem gehalten werden. Bei den Problemöseaufgaben Zauberparkett und Brückenbauer müssen zwei Merkmale der Zielkachel, bzw. die aktuelle Strategie incl. bereits abgearbeiteter Pfade im Problemraum im Gedächtnis behalten werden.

Hochzeitsfahrt stellt Anforderungen an die Fähigkeit der zentralen Kontrolle, Inhalte aus dem Speicher auszulesen, in diesem zu speichern, sowie innerhalb des Speichers zu manipulieren: Die Position jeder neuen Prinzessin, die vor der Brücke erscheint, muss in den verbalen Speicher geschrieben und die Position der nächsten auftauchenden Prinzessin diesem gelesen werden. Danach müssen alle dazwischen liegenden Prinzessinnen unter der Brücke „um eine Position nach vorne“ verschoben werden.

Paketdienst stellt höchste Anfoderungen an die Aufmerksamkeitszuteilung durch die zentrale Kontrolle, da zwei Aufgaben parallel bearbeitet werden müssen (Pakete sortieren und Rohre reparieren), auf welche die Aufmerksamkeit gleichmäßig verteilt werden muss.

Die Gedächtnisübungen in X-Cog  versuchen zudem, das Material so zu präsentieren, dass beide Schaltkreise zur Einspeicherung nutzbar gemacht werden können. Zusätzlich soll durch einen emotionsbetonten Hintergrund (lustige Figuren, Herzchen, Quasselgeräusche, belohnende Fanfaren etc.) die persönliche Identifikation mit der Lernsituation und das der Erinnerung förderliche gezielte Verknüpfen mit anderen Inhalten aus dem LZG (=Elaboration) erleichtert werden.