Eines gleich vorweg: In diesem Artikel geht es nicht um phänomenale Lernsysteme, bei denen man sich im Schlaf Kopfhörer aufsetzt und am nächsten Tag hundert neue englische Vokabeln beherrscht. Das ist etwa so wirkungsvoll wie das Lexikon, das man sich unters Kopfkissen legt. Im Schlaf kann man nichts lernen, was einem nicht schon im Wachzustand begegnet wäre. Dennoch ist der Schlaf mehr als hilfreich für das Lernen, er ist dafür notwendig. So manche Lernanstrengung verpufft, wenn ihr nicht eine Nacht mit gesundem Schlaf folgt.

Hirnforscher sind inzwischen in der Lage, die Wirkung des Schlafs auf das Lernen sehr detailliert nachzuweisen – bei Menschen und bei Tieren. Letzteren können sie auch Elektronen ins Hirn pflanzen und dann zusehen, wie der Vogel oder die Ratte im Schlaf die Erlebnisse des Tages verarbeiten. Man schaut den Tieren regelrecht beim Träumen zu.

Die innere Spur der Erfahrung

Was versteht man physiologisch unter Lernen? Was ist Gedächtnis, körperlich betrachtet? „Gedächtnis ist die innere Spur der Erfahrung“, sagt der Psychologe Matthew Wilson vom Massachusetts Institute of Technology (MIT), der bei Ratten nach diesen Spuren sucht. Nüchterner formuliert es der Lübecker Psychologe Jan Born: „Gedächtnis drückt sich in der Konstanz eines Sollwerts aus.“ Der Körper lernt, auf einen Input mit einem Output zu reagieren. So weit gefasst, hat auch das Immunsystem ein Gedächtnis, weil es sich merkt, wie es auf bestimmte Erreger zu reagieren hat. Und auch für dieses Gedächtnis gilt: Es reicht nicht aus, eine Erfahrung zu machen, diese Erfahrung muss konsolidiert werden, und das geschieht vorwiegend im Schlaf. Lübecker Schlafforscher haben beispielsweise Probanden nach einer Hepatitis-A-Impfung in der ersten Nacht am Schlafen gehindert – nach vier Wochen wiesen diese nur halb so viele Antikörper gegen den Gelbsuchterreger auf wie andere Versuchsteilnehmer, die schlafen durften.

Aber bleiben wir bei dem, was für gewöhnlich unter Lernen verstanden wird, der Aneignung von Fähigkeiten oder Wissen. Den frappierendsten Beweis dafür, dass Schlaf zum Lernen nötig ist, findet man beim so genannten prozeduralen Lernen. Dabei geht es um das Einprägen von Bewegungsmustern und körperlichen Abläufen, bei denen das Bewusstsein weitgehend ausgeschaltet ist. Wer etwa „automatisch“ Auto fährt oder Ski läuft, nutzt prozedurales Wissen. Im Alltag ist das prozedurale Lernen gar nicht so leicht zu trennen von seinem Gegenstück, dem deklarativen Lernen, das über das Bewusstsein vermittelt wird. Die Fahrschülerin etwa muss am Anfang noch ganz bewusst und deklarativ den Gang einlegen, die Kupplung kommen lassen und dabei vorsichtig Gas geben. Später läuft das alles wie von selbst, und auch nach Jahren noch können wir uns in ein Auto setzen und ganz selbstverständlich losfahren, ohne darüber nachzudenken.

In Experimenten zum prozeduralen Lernen sind die Hirnforscher dabei auf einen erstaunlichen Effekt gestoßen: Unbewusste Lernleistungen lassen sich über Nacht deutlich steigern. Robert Stickgold von der Harvard-Universität ließ zum Beispiel seine Versuchspersonen in einem regelmäßigen Strichmuster auf einem Bildschirm Unregelmäßigkeiten entdecken. Um das Ganze möglichst wenig bewusst ablaufen zu lassen, wird der Bildschirm so positioniert, dass er am Rand des Gesichtsfelds liegt. Stickgolds Ergebnis: Üben die Patienten tagsüber, dann wird ihre Reaktionszeit immer kürzer, sie „entwickeln eine Lernkurve“. Wenn sie anschließend eine Nacht lang schlafen, dann ist am nächsten Morgen ihre Leistung sprunghaft angestiegen – so als hätte das Gehirn in der Nacht weitergeübt! Der Effekt lässt sich auch Tage nach dem Versuch noch nachweisen. Hindert man die Versuchspersonen dagegen am Schlafen in der ersten Nacht, so bleibt der Lerneffekt aus – unwiderruflich, der Schlaf lässt sich auch in der zweiten Nacht nicht „nachholen“. Offenbar ist der Schlaf unmittelbar nach der Übung entscheidend für den Lernerfolg.

Das prozedurale Lernen spielt sich im so genannten Neocortex des Gehirns ab und ist ein sehr elementarer Vorgang. Nach heutiger Kenntnis werden dabei die Verbindungen in einem Netz von Neuronen für eine bestimmte Aufgabe optimiert. Das geschieht im Wesentlichen durch Wiederholung. „Der Neocortex lernt nur, indem man ihm etwas immer wieder einhämmert“, formuliert es Jan Born. Zur ständigen Übung, die den Meister macht, gibt es offenbar keine Alternative. Mit Medikamenten ist es zwar gelungen, den prozeduralen Lernvorgang zu unterdrücken, aber eine Pille, mit der man leichter Skifahren oder Klavierspielen lernt, wird es in absehbarer Zeit nicht geben.