Stress and schema-based inference learning
Final Report Abstract
Vorwissen in Form eines Schemas kann die Enkodierung von neuen Informationen, die mit dem Schema in Zusammenhang stehen, deutlich erleichtern. Studien bei Nagetieren sowie Bildgebungsstudien beim Menschen legen nahe, dass dieser förderliche Einfluss von Vorwissen auf das Zusammenspiel von medial-präfrontalen und parietalen Hirnregionen zurückzuführen ist. Der Hippocampus, eine zentrale Struktur für die Enkodierung neuer Inhalte, hingegen würde durch den medialen Präfrontalcortex eher gehemmt. Sowohl der mediale Präfrontalcortex als auch der Hippocampus weisen eine hohe Dichte an Stresshormonrezeptoren auf und eine Vielzahl an Studien belegt die Sensitivität dieser Regionen gegenüber Stress. Ob Stress jedoch auch die Integration von bestehendem Wissen und neuen Informationen, die sich in Schema-basierten Lernprozessen zeigt, beeinflusst, war unbekannt und sollte durch das vorliegende Projekt erforscht werden. Zu diesem Zweck lernten gesunde Freiwillige zunächst eine Hierarchie bestehend aus verschiedenen Elementen, welche als Schema diente. Am Folgetag durchliefen die StudienteilnehmerInnen eine Stress- oder Kontrollmanipulation bevor sie im Magnetresonanztomographen (MRT) einen Test bearbeiteten, in dem eine vollständig neue Hierarchie sowie eine neue Hierarchie, die jedoch einige vom Vortag bereits bekannte Elemente enthielt, lernten. Der Lernvorteil für die Hierarchie mit einigen bekannten Elementen gegenüber der vollständig neuen Hierarchie belegte den erwarteten Vorteil eines bestehenden Schemas beim Lernen. Eine Verhaltensvorstudie zeigte, dass Stress den förderlichen Einfluss eines bestehenden Schemas für das Lernen reduzieren kann. Mittels MRT konnte gezeigt werden, dass der Cortisolreaktion auf die Experimentalmanipulation mit einer Reduktion in der Aktivität des medialen Präfrontalcortexes assoziiert war. Zudem zeigte sich nach Stress für die Enkodierung Schema-relevanter Inhalte eine Einbindung des Hippocampus in das Schema-Netzwerk, bestehend aus medialem Präfrontalcortex, Precuneus und angulärem Gyrus. Umgekehrt wurden nach Stress Regionen des Schema-Netzwerkes bei der Enkodierung vollständig neuer Inhalte aktiviert. Die Integration des Hippocampus in das Netzwerk, das für die Verarbeitung Schema-relevanter Informationen zuständig ist, war mit einer Beeinträchtigung des Schemabasierten Lernens assoziiert und konnte auch in einer zweiten, unabhängigen Experimentalaufgabe gezeigt werden. Die vorliegenden Befunde zeigen, dass akuter Stress einen maßgeblichen Einfluss auf das neuronale Netzwerk hat, welches eine effiziente Nutzung von Vorwissen für neue Lernprozesse ermöglicht. Diese Ergebnisse könnten über ihre grundlagenwissenschaftliche Relevanz hinaus insbesondere für Bildungskontexte bedeutsame Implikationen haben.
Publications
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Vogel, S., Kluen, L. M., Fernandez, G., & Schwabe, L.
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