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Ursachen für Mathematikschwäche bei Kindern entdeckt
Bei Kindern mit Dyskalkulie unterscheiden sich nicht nur die Effizienz einzelner Rechenstrategien, sondern auch die flexible Auswahl von Lösungswegen. Eine Studie mit 68 Acht- bis Zehnjährigen verknüpft diese Verhaltensunterschiede mit verteilten Aktivitätsmustern im Gehirn. Die Befunde sprechen für mehrere zusammenwirkende Schwächen beim Rechnen und bei der Steuerung von Lösungsstrategien, klären aber noch nicht, wodurch die Rechenstörung entsteht.
Stanford (U.S.A.). Dyskalkulie betrifft schätzungsweise sieben bis zehn Prozent der Kinder und zeigt sich in anhaltenden Schwierigkeiten beim arithmetischen Problemlösen. Dabei stehen für viele Aufgaben mehrere Lösungswege zur Verfügung. Kinder können zählen, bekannte Ergebnisse aus dem Gedächtnis abrufen oder eine Aufgabe in einfachere Teilschritte zerlegen.
Für erfolgreiches Rechnen reicht es deshalb nicht, einzelne Strategien zu beherrschen. Kinder müssen auch einschätzen, welcher Weg zu einer Aufgabe passt und wann sich ein Wechsel lohnt. Frühere Untersuchungen zeigten bereits, dass sich beim Übergang vom Zählen zum Abruf aus dem Gedächtnis die Zusammenarbeit von Gedächtnis- und Hirnrindenarealen verändert.
Forscher der Stanford University haben nun untersucht, wie sich solche Rechenstrategien bei Kindern mit und ohne Dyskalkulie unterscheiden. Dafür analysierten sie 68 Kinder im Alter von acht bis zehn Jahren. Ein Bayes-Modell, also ein probabilistisches Verfahren, schätzte für einzelne Aufgaben, wie effizient die Kinder zählten, Ergebnisse aus dem Gedächtnis abriefen oder Aufgaben zerlegten. Zugleich erfasste es, wie flexibel die Kinder zwischen diesen Strategien wechselten.
Bei den Kindern mit Dyskalkulie war die Ausführung aller drei erfassten Strategien weniger effizient. Zudem brauchten sie länger für einen Strategiewechsel und passten diesen weniger stark an die Schwierigkeit einer Aufgabe an. Auch die Auswahl der jeweils günstigsten Strategie war weniger anpassungsfähig. Damit zeigen die Daten Defizite sowohl bei der Ausführung als auch bei der Steuerung von Lösungswegen.
„Wichtig ist, dass diese Studie auch die bei Dyskalkulie beobachteten individuellen Unterschiede hervorhebt und erneut zeigt, dass die Störung kognitive und neuronale Funktionsstörungen in mehreren Prozessen widerspiegelt“, erklärt Oliver Lasnick von der Stanford University.
Parallel erfassten die Forscher die Hirnaktivität mit funktioneller Magnetresonanztomografie. Eine multivariate Auswertung konnte Kinder mit Dyskalkulie anhand verteilter Aktivitätsmuster von den Vergleichskindern unterscheiden. Beteiligt waren Muster im frontoparietalen Kortex, im Hippocampus und in ventralen visuellen Regionen. Eine herkömmliche Auswertung einzelner Aktivitätsunterschiede fand diese Trennung dagegen nicht.
Die verteilten Signaturen standen zudem mit dem Verhalten beim Rechnen in Beziehung. Aus ihnen ließ sich innerhalb der Daten unter anderem vorhersagen, wie effizient ein Kind beim Zählen war und wie sensibel es seine Wechselzeit an die Aufgabenschwierigkeit anpasste. Besonders im Hippocampus verliefen Zusammenhänge zwischen Hirnaktivität und Verhalten bei den beiden Gruppen teils in entgegengesetzter Richtung.
Die Ergebnisse sprechen damit gegen die Vorstellung, Dyskalkulie lasse sich auf eine einzelne Rechenschwäche oder ein einzelnes Hirnareal reduzieren. Stattdessen deuten sie auf mehrere miteinander verknüpfte Unterschiede bei Strategieausführung, übergeordneter Steuerung und verteilter Hirnaktivität hin. Das passt dazu, dass betroffene Kinder trotz ähnlicher Aufgaben sehr unterschiedliche Schwierigkeiten zeigen.
Aus der Untersuchung folgt jedoch nicht, dass die gemessenen Hirnunterschiede die Dyskalkulie verursachen. Die Studie erfasst eine vergleichsweise kleine Gruppe in einem engen Altersbereich und testet keine Behandlung. Ob ein Training der Strategieauswahl und des flexiblen Wechsels die Rechenleistung verbessert, müssen größere und möglichst längsschnittliche Studien zeigen.