Die Hebbsche Lernregel und die Neuroplastizität
Donald Hebb beschreibt die Hebbsche Lernregel in seinem Buch The Organization of Behavior (1949). Dieser kanadische Psychologe gilt als Pionier der Psychobiologie, denn er brachte das Verhalten mit der Leistung des Nervensystems in Verbindung, was für die damalige Zeit revolutionär war. Während in dieser Zeit über Reiz, Reaktion und Behaviorismus diskutiert wurde, ging Hebb davon aus, dass Lernprozesse in den neuronalen Netzwerken beziehungsweise in einem Verband von Neuronen mit gemeinsamen Synapsen stattfinden.
Hebb gilt als Entdecker der synaptischen Plastizität, ein für Lern- und Gedächtnisprozesse grundlegender neurophysiologischer Vorgang.
Die Behavioristen lehnten es ab, Verhalten durch gedankliche Assoziationen oder neuronale Aktivität zu erklären. Das Hebbsche Theorem geht jedoch davon aus, dass innere Vorstellungen, die im Gehirn entstehen, das Verhalten regulieren. Das zitierte Buch von Donald Hebb wurde zu einem Klassiker. Erfahre anschließend Interessantes über die Hebbsche Lernregel.
“Vor mehr als 60 Jahren schlug Donald Hebb vor, dass die wiederholte Koaktivierung einer Gruppe von Neuronen durch die Verstärkung der synaptischen Verbindungen eine Gedächtnisspur erzeugen kann. Neue Technologien zeigen, dass Hebb recht hatte.”
Carrillo Reid
Hebbsche Lernregel: die Hintergründe
Donald Hebb kamm 1904 in Chester (Kanada) zur Welt. Er wollte eigentlich Romanautor werden, wandte sich dann aber der Pädagogik und später der psychologischen Forschung zu. Ausschlaggebend für diesen Wechsel war die Begegnung mit der Arbeit von drei großen Persönlichkeiten seiner Zeit: William James, John Watson und Sigmund Freud. Außerdem lernte er die Studien von Ivan Pavlov aus erster Hand kennen.
Später promovierte Hebb an der Harvard University in Psychologie und arbeitete am Montreal Neurological Institute. Dort hatte er die Gelegenheit, die Auswirkungen von Operationen und Hirnschäden auf die menschliche Intelligenz und das Verhalten eingehend zu untersuchen.
An der Queens University führte er verschiedene Experimente zur Intelligenz von Tieren durch. Zusammen mit seinem Kollegen Kenneth Williams entwickelte er das “Hebb-Williams Labyrinth”, einen Test zur Beurteilung des räumlichen Lernens bei Labortieren, der weltweit in Hunderten Forschungsstudien zum Einsatz kam.
Hebb arbeitete mit Karl Lashley am Yerkes Laboratory for Primate Biology. Dort begann er, die Hebbsche Lernregel zu entwickeln, die er als eine allgemeine Theorie des Verhaltens beschrieb, die Neurophysiologie und Psychologie verbindet.
Die Hebbsche Lernregel
Die Hebbsche Lernregel lautet: “Wenn ein Axon der Zelle A […] Zelle B erregt und wiederholt und dauerhaft zur Erzeugung von Aktionspotentialen in Zelle B beiträgt, so resultiert dies in Wachstumsprozessen oder metabolischen Veränderungen in einer oder in beiden Zellen, die bewirken, dass die Effizienz von Zelle A in Bezug auf die Erzeugung eines Aktionspotentials in B größer wird.”
“Neurons that fires together, wires together.”
Donald Hebb
Die Zeitschrift Physiological Review stellt in einer Untersuchung fest, dass neben der klassischen axonalen Ausbreitung auch Ionenströme und geometrische Eigenschaften des Axons komplexe Vorgänge beeinflussen, die die Signalübertragung im Gehirn, die neuronale Synchronität und die synaptische Effizienz steuern. Die Hebbsche Lernregel kann kurz wie folgt erklärt werden:
- Der Denkprozess erfolgt durch die sequentielle Aktivierung mehrerer Gruppen von Zellverbänden.
- Neuronale Verbindungen werden immer effektiver, je nach dem Grad der Korrelation zwischen der Aktivität vor der Synapse (Verbindung zwischen zwei Neuronen) und nach der Synapse.
- Neuronale Verbände sind Netzwerke aus miteinander verbundenen Neuronen. Wenn mehrere dieser Neuronen aktiviert werden, werden auch ihre Partner aktiviert. Das ist ein Dominoeffekt. Auf diese Weise werden Erinnerungen und Gedächtnisse gebildet.
Die Auswirkungen des Hebbschen Theorems
Die Hebbsche Lernregel hatte großen Einfluss auf die Psychologie und die Neurowissenschaften, der auch heute noch präsent ist. Sie hat außerdem bestätigt, dass Psychologie und Physiologie sehr eng miteinander verbunden sind. Die Fortschritte in den Neurowissenschaften konnten verschiedene Theorien von Hebb bestätigen. Sein Ansatz wird heute jedoch als zu radikal betrachtet, da er Verhalten fast ausschließlich auf neuronale Prozessen zurückführt. Heute wissen wir, dass nicht jedes Verhalten durch die Aktivität des Nervensystems erklärt werden kann.
Dennoch kommt die Hebbsche Lernregel in so unterschiedlichen Bereichen wie Neurophysiologie, Pädagogik, Robotik und Informatik erfolgreich zur Anwendung. Die präzise Beschreibung der neuronalen Prozesse, die Hebbs 1949 mit relativ prekären Werkzeugen lieferte, ist erstaunlich.
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Hebb, D. O. (1980). DO Hebb.
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