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Lernen: Verschlafene Sänger

Singe, wem Gesang gegeben! Doch selbst Meistersinger wie Finken müssen das Singen erst mühsam lernen - genau wie Kinder die Sprache. Und das geht nicht ohne Schlaf, auch wenn der bei Zebrafinken zunächst den Lernerfolg zu beeinträchtigen scheint.
Zebrafink
"Geh aber rechtzeitig ins Bett!", rät die besorgte Mutter ihrem Zögling vor der gefürchteten Mathe-Klausur am folgenden Tag – und hat damit vollkommen Recht. Denn während der Nachtruhe knetet das Gehirn zuvor Gelerntes noch einmal gründlich durch und brennt es fest in den Dauerspeicher ein. Ausreichender Schlaf fördert somit die Lernleistung und kann dem Sprössling unter Umständen zu einer besseren Note verhelfen.

Der Zusammenhang von kurzfristigem Lernerfolg und Nachtruhe ist verhältnismäßig leicht zu untersuchen – so konnten die Wissenschaftler schon einiges darüber lernen. Bedeutend schwieriger erforschbar ist jedoch der Einfluss von Schlaf auf mehrjährige Lernprozesse wie den Erwerb der Sprache. Deswegen widmete sich das Team um Ofer Tchernichovski von der City University of New York erst einmal einer kürzer lebenden und damit auch schneller lernenden Spezies und untersuchte bei Zebrafinken die Auswirkung von Schlaf auf das Erlernen von Liedern.

Ganz ähnlich wie Babys zunächst nur brabbeln, bevor sie die ersten halbwegs verständlichen Worte von sich geben, bringen es junge Zebrafinken anfangs nur zu einem unmelidiösen Kreischen. Das richtige Singen erlernen sie erst in einer so genannten sensitiven Phase im Alter von 30 bis 90 Tagen. Dabei hören sie älteren Vögeln zu und merken sich die fremden Lieder. Indem sie die von ihnen selbst produzierten Laute immer wieder mit der fremden Vorlage in ihrem Kopf vergleichen, entwicklen sie mit der Zeit ihren eigenen Liederschatz.

Beim Singen beschränken sich die Finken auf den Tag – nachts zeigen jedoch bestimmte Hinrnerven, die am Lernen von Gesang beteiligt sind, ein ähnliches Aktivitätsmuster wie bei singenden Vögeln. Sollte der Schlaf womöglich den Gesangserwerb beeinflussen?

Schlafender Zebrafink | Ein schlafender Zebrafink: Schlaf verschlechtert bei jungen Zebrafinken, die gerade singen lernen, zwar die Qualität des Gesanges am frühen Morgen, ermöglicht aber insgesamt eine Leistungssteigerung.
Um dies zu ergründen, brachten Tchernichovski und seine Kollegen jungen Zebrafinken über mehrere Monate hinweg mit Hilfe von Tonbandaufnahmen mit dem Gesang erwachsener Vögel das Singen bei. Während des gesamten Zeitraums zeichneten sie jeden Laut ihrer kleinen Schüler auf – am Ende verfügten sie über einen Datenberg von rund einer Million Tonsilben pro Tier. Dem gesammelten Liedergut rückten die Wissenschaftler mit einer speziellen Software zuleibe, die sie in Zusammenarbeit mit Partha Mitra vom Spring Harbour Laboratory entwickelt hatten, und analysierten Struktur und Muster des Gesanges.

Das Ergebnis überraschte die Forscher: Die Vögel verbesserten ihre Sangeskunst nicht etwa kontinuierlich – nein, allmorgendlich brach ihre Leistung ein, und ihre Lieder waren deutlich weniger strukturiert als am vorhergehenden Abend. Hörten die Sänger jedoch in den ersten Stunden nach dem Aufstehen wieder den Gesang ihrer Lehrer und übten fleißig weiter, steigerten sie ihren Lernerfolg im Laufe des Vormittags deutlich. Und obwohl sie nachmittags kaum noch etwas dazulernten, trällerten sie abends insgesamt besser als am Vorabend.

Schlafende Zebrafinken | Schlafende Zebrafinken
Nun überprüften die Wissenschaftler noch, ob tatsächlich der Schlaf den morgendlichen Leistungseinbruch verursachte, oder ob er einfach ein Folge der nächtlichen Trainigspause war. Sie verabreichten den Vögeln vier Stunden nach dem Aufwachen das schlaffördernde Hormon Melantonin – promt fielen die Zebrafinken für drei bis vier Stunden in Morpheus Arme. Nach dem Nickerchen erging es ihnen wie nach der Nachtruhe: Sie flöteten erst einmal genauso unstrukturiert wie morgens.

So reduzierte die Nachtruhe zwar zunächst den Lernerfolg der Zebrafinken, ermöglichte ihnen aber letztendlich insgesamt doch eine Leistungssteigerung gegenüber dem Vortag. Die Forscher vermuten, dass dieser wellenförmige Lernprozess auf der einen Seite den Konsolidierungsprozess fördert und sich das Gelernte besser festigt, er auf der anderen Seite aber den Vögeln auch ausreichend Spielraum lässt, möglichwerweise falsch gelernte Sequenzen nachträglich zu korrigieren. Denn interessanterweise entwickelten sich bis zum Ende der Gesangsausbildung ausgerechnet die Vögel zu Meistersängern, die während der Lernphase morgens am schlechtesten sangen.

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