Kognitionslinguistische und lernpsychologische ... - Cognitive Science

Indem sie viele Eingangssignale in ein Ausgangssignal umwandeln, fungieren Neuronen
als Schaltelemente der Informationsverarbeitung. Jedes Neuron der Grohirnrinde kann
Signale von 1000 bis 10000 anderen Neuronen empfangen. Deren Aktionspotentiale werden
jedoch nicht eins zu eins übertragen. Die Stärke des jeweiligen Inputs ist abhängig von der
Signalübertragung an den Synapsen, welche gut oder weniger gut sein kann. Mathematisch
vereinfacht ließe sich die Qualität einer solchen Verbindung mit einer Zahl zwischen 1 und –1
beschreiben. Multipliziert man diese Zahl nun mit dem Wert des eingehenden Signals,
welcher im einfachsten Fall durch 0 oder 1 (vorhanden oder nicht vorhanden) repräsentiert
werden könnte, so erhält man den durch die Synapsenverbindungsstärke gewichteten Input.
Daraus folgt, dass ein Aktionspotential vollständig übertragen wird, wenn das
Synapsengewicht 1 beträgt; bei einem Wert zwischen 0 und 1 wird es entsprechend
abgeschwächt. Ein Synapsengewicht von 0 bewirkt gar keinen Effekt, wohingegen ein
negatives Synapsengewicht einer Hemmung gleichkommt.
Aufsummiert haben die einlaufenden, gewichteten Aktionspotentiale eine mehr oder
weniger starke Erregung zur Folge. Wird dadurch der Schwellenwert für die
Aufrechterhaltung des Ruhepotentials unterschritten, sendet das Neuron seinerseits ein
Aktionspotential aus. Der Vorgang wird auch als Aktivierungsfunktion bezeichnet. „Durch
die Inputstärken, die Synapsengewichte und die Aktivierungsfunktion“, so stellt Manfred
Spitzer zusammenfassend fest, „lässt sich die Funktion eines Neurons beschreiben.“ 12
Aus dem, was hier skizzenhaft über die Funktionsprinzipien einzelner Neuronen
angeführt wurde, lassen sich unmittelbar auch einige Einsichten zur Funktionsweise des
Gehirns als Ganzem ableiten. Da in der Regel offenbar Signale von mehreren Neuronen,
welche ihrerseits auch erst erregt werden müssen, gleichzeitig daran beteiligt sind, ein anderes
Neuron zur Aussendung eines Aktionspotentials zu veranlassen, liegt es auf der Hand
anzunehmen, dass das Gehirn Informationen nicht seriell, sondern parallel verarbeitet. 13 Und
genau dieses Prinzip spielt auch eine wichtige Rolle bei der Erklärung von Lernen. Da
scheinbar die Qualität der synaptischen Verbindung dafür verantwortlich ist, wie stark ein
eingehendes Signal ein Neuron erregt, sollten sich Lernprozesse in erster Linie in einer
Veränderung der Synapsengewichte niederschlagen.
Auf welche Weise Lernen funktionieren könnte, wurde bereits im Jahre 1890, also noch
vor der Entdeckung der Neuronen, vom amerikanischen Psychologen William James richtig
vermutet. Eine bis heute gültige Regel konnte jedoch erst 1949, nachdem genauere
12 Spitzer (2000), S. 23. Meine Erläuterungen zur Funktionsweise von Neuronen basieren auf selbigem Werk.
Für eine detailliertere Darstellung vergleiche S. 19-23.
13 Für eine ausführlichere Begründung vergleiche Spitzer (2000), S. 12-14 und 28f.
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