Förderung exekutiver Funktionen im Sportunterricht

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Begriffsbestimmung Exekutive Funktionen

3. Einteilung der Exekutiven Funktionen
3.1 Inhibition
3.2 Arbeitsgedächtnis
3.3 Kognitive Flexibilität

4. Entwicklung der exekutiven Funktionen

5. Exekutive Funktionen und körperliche Aktivität

6. Beispiele zur Förderung exekutiver Funktionen im Sportunterricht

7. Zusammenfassung

Literatur

Internetquellen

1. Einleitung

Die exekutiven Funktionen sind übergeordnete kognitive Kontrollfunktionen, die insbesondere von der Entwicklung des präfrontalen Kortex abzuhängen scheinen (Diamond, 2016) und eine Schlüsselfunktion für den Lernerfolg von Schülerinnen und Schüler (SuS) haben. Sie bilden die Grundlage für die Fähigkeit zum logischen Denken und Problemlösen, sowie zur Selbstkontrolle, was sie zu einem wichtigen Faktor für die schulische Leistungsfähigkeit sowie Erfolg im Leben macht. Sich seine Zeit richtig einzuteilen und zu planen, Informationen und Materialien nach Wichtigkeit zu ordnen, das eigene Lernen zu überwachen und Lösungsstrategien in verschiedenen Situationen flexibel anwenden zu können, bestimmt in hohem Maße, wie gut Kinder mit den Anforderungen, die in der Schule an sie gestellt werden, zurechtkommen. Diese Fähigkeiten hängen insbesondere von der Ausprägung der exekutiven Funktionen ab, was deren Bedeutung für das schulische Lernen deutlich macht. Die Schuleignung lässt sich anhand der exekutiven Funktionen zuverlässiger Voraussagen als beispielsweise durch die Intelligenz und die exekutiven Funktionen sind während der gesamten Schulzeit für die Lernleistung in Mathematik, Sprache und Naturwissenschaften von entscheidender Bedeutung. Es kann z.B. problematisch sein, wenn ein Schüler oder eine Schülerin bereits beherrschte Lernstrategien nicht unterdrücken kann, um zu einer besseren zu wechseln (Kubesch & Walk, 2009; Diamond, 2016). Aufgrund der Bedeutung der exekutiven Funktionen für die Schulleistung ist es nicht verwunderlich, dass z.B. eine geringere Selbstkontrolle im Kindesalter mit einer schlechteren wirtschaftlichen Lage im Erwachsenenalter korreliert. Es wurde außerdem ein Zusammenhang zwischen schlechter ausgebildeten exekutiven Funktionen in der Kindheit und größerer Wahrscheinlichkeit einer Suchterkrankung und schlechterer Gesundheit im Erwachsenenalter, sowie größerer Wahrscheinlichkeit im Erwachsenenalter straffällig zu werden gefunden (Spitzer, 2016).

Kinder aus niedrigeren sozialen Schichten kommen im Allgemeinen mit schlechteren Voraussetzungen wie geringerem Vorwissen, weniger Unterstützung bei Lernschwierigkeiten, geringere finanzielle Ressourcen und meist auch schlechter entwickelten exekutiven Funktionen in die Schule, als Kinder aus höheren sozialen Schichten. Im Laufe der Schulzeit nimmt der Unterschied in der Ausprägung der exekutiven Funktionen eher zu (Kubesch & Walk, 2009). Gleichzeitig scheinen die exekutiven Funktionen aber besonders stark von einer Förderung profitieren, je schlechter sie ausgebildet sind (McAuley et. al. 2013; Hogan et. al., 2015). Dieser Befund bietet einen Anhaltspunkt, die schulische Leistungsfähigkeit v. a. von benachteiligten SuS in der Schule im Sinne der Chancengerechtigkeit zu fördern. Natürlich würden auch Kinder mit bereits gut entwickelten exekutiven Funktionen davon profitieren.

Kinder die zu Schulbeginn schlecht ausgebildete exekutive Funktionen aufweisen, fallen außerdem häufig durch mangelnde Konzentration, Impulsivität, negatives und antisoziales Verhalten auf. Sie werden in der Folge häufiger bestraft und bekommen auch schlechtere Noten. Negative Erfahrungen im Schulkontext führt dazu, dass diese Kinder weniger gern zur Schule gehen und sie selbst und ihre Lehrer von ihnen schlechte Leistungen erwarten (Diamond 2016). Verhaltensauffälligkeiten im Rahmen von ADS und ADHS, wie kurze Aufmerksamkeitsspanne, Hyperaktivität und Impulsivität sind außerdem häufig die Folge besonders beeinträchtigter exekutiver Funktionen. Häufig weisen diese Kinder verzögerte und teilweise unvollständige Reifungsprozesse des präfrontalen Kortex auf (Karr, 2016). Die hier kurz genannten Probleme stellen Lehrkräfte vor große Herausforderungen und sind meist eine große psychische Belastung. Aufgrund der Bedeutung, die die exekutiven Funktionen für Schulleistung, Gesundheit und die wirtschaftlichen Lebensumstände im Erwachsenenalter haben, soll im Folgenden der Frage nachgegangen werden, wie Lehrkräfte zu einer positiven Entwicklung der exekutiven Funktionen der SuS beitragen können, wobei ich mich auf den Sportunterricht beschränken werde. Dabei wird auch die Frage beantwortet, wieso der Sportunterricht besonders gut dafür geeignet ist. Zunächst wird erläutert, was unter den exekutiven Funktionen zu verstehen ist. Im Anschluss daran wird auf die Entwicklung der exekutiven Funktionen sowie die Rolle, die Sport und Bewegung bei dieser Entwicklung spielen, eingegangen. Dabei werden Erkenntnisse zum Zusammenhang von Sport, Bewegung und Fitness vorgestellt. Im Anschluss werden daraus exemplarisch einige Möglichkeiten zur Förderung der exekutiven Funktionen im Sportunterricht abgeleitet und erläutert, inwiefern diese zur Förderung der Exekutiven Funktionen beitragen könnten. Die vorgestellten Beispiele zur Verbesserung der exekutiven Funktionen der Schülerinnen und Schüler beziehen sich vorwiegend auf die Sekundarstufe.

2. Begriffsbestimmung Exekutive Funktionen

Der Begriff „Exekutive Funktionen ist ein Sammelbegriff für verschiedene höhere kognitive Regulations- und Kontrollmechanismen. Diese ermöglichen es, sich zielorientiert und situationsangemessen in neuen oder unerwarteten Situationen sowie beim Setzen von (längerfristigen) Zielen und dem Planen von Handlungsschritten zu verhalten (Drechsler, 2007). Die Bewältigung komplexer oder neuartiger Aufgaben, bei denen eine passende Reaktion ausgewählt werden muss und noch nicht so gut beherrschte Reaktionen automatisierten Reaktionen vorzuziehen sind, benötigt kontrollierte kognitive Prozesse, die einem Top-down-Prinzip der Informationsverarbeitung unterliegen. Automatisiertes Verhalten benötigt dagegen keine Steuerung durch die exekutiven Funktionen und die Informationsverarbeitung unterliegt hier einem Bottom-up-Prinzip (Boriss, 2015, S.73). Die exekutiven Funktionen sind außerdem Voraussetzung für logisches Denken und Problemlösen (Diamond, 2016). Weit verbreitet ist u.a. eine Einteilung in drei grundlegende exekutive Funktionen: Inhibition, Arbeitsgedächtnis und kognitive Flexibilität. Auf diesen bauen komplexere Fähigkeiten wie Problemlösekompetenz, Handlungskompetenz, strategisches Handeln, Einsichtsfähigkeit, Impulskontrolle und Frustrationstoleranz auf (Diamond, 2016; Kubesch, Walk, 2009).

Das exekutive System scheint insbesondere, aber nicht ausschließlich, von der Funktionsfähigkeit des präfrontalen Cortex abzuhängen (Kubesch, 2007, S.11, S.22). Durch die zahlreichen neuronalen Verschaltungen des präfrontalen Kortex zu anderen Hirnregionen, ist er an Steuerung, Planung und Einleitung von Bewegungen, Verarbeitung sensorischer Informationen, der Koordination autonomer, endokriner und viszeraler Reaktionen, sowie der Regulation von Lern- und Gedächtnisprozessen und von Emotionen beteiligt (Kubesch, 2007, S.39-45).

3. Einteilung der Exekutiven Funktionen

3.1 Inhibition

Die Inhibition beschreibt die Fähigkeit, Impulse zu unterdrücken bzw. einem starken Drang etwas zu tun, was nicht zur Erreichung persönlicher Ziele dient, zu widerstehen und sich stattdessen situationsangemessen zu Verhalten. Dazu gehört z.B. die Aufmerksamkeit auf die zu bewältigende Aufgabe zu fokussieren und äußere und innere Störreize auszublenden bzw. Handlungen zu vermeiden, die dem aktuellen Ziel entgegenstehen und die Aufgabe diszipliniert zu Ende zu bringen. Außerdem gelingt es uns dadurch, unsere Emotionen zu kontrollieren und automatisierte motorische Reaktionen zu unterdrücken, da der präfrontale Kortex u.a. Verbindungen zu den Mandelkernen, dem Hypothalamus und den Basalganglien besitzt (Diamond, 2016; Kubesch, 2016a, Kubesch, 2007). Die Inhibitionsfähigkeit wird beispielsweise benötigt, wenn Kinder sich auf die von der Lehrkraft gestellte Aufgabe konzentrieren, statt mit der Nachbarin oder dem Nachbarn zu reden oder erst die Hausaufgaben zu erledigen und dabei dem Drang Videospiele zu spielen, zu widerstehen. Im Sport wird sie beispielsweise benötigt, wenn der Gegner plötzlich seine Taktik ändert und man deshalb ebenfalls die eigene momentane Taktik oder auch eingeschliffene Spiel- und Verhaltensweisen zunächst unterdrücken muss, um zu einer situationsangemessenen zu wechseln, sowie Störreize, wie z.B. das Publikum, auszublenden.

3.2 Arbeitsgedächtnis

Durch das Arbeitsgedächtnis sind wir in der Lage, eine begrenzte Menge von Informationen, etwa sieben Elemente, kurzzeitig in einem aktiven Zustand zu halten, damit diese für weitere kognitive Operationen zur Verfügung stehen und in einer Interaktion zwischen eingehenden situativen Reizen und dem Langzeitgedächtnis gedanklich manipuliert werden können (Boriss, 2015, S.76). Dies ermöglicht z.B. das Kopfrechnen, bei dem Zwischenergebnisse gespeichert und weiterverarbeitet werden müssen oder das Anwenden und Verstehen von Sprache. Kinder mit einer besseren mathematischen Leistungsfähigkeit sind zum Beispiel in der Lage, mehr Zahlen zu verarbeiten und zeigen eine bessere Arbeitsgedächtnisleistung (Kubesch 2007, S.32). Informationen können auch im Gedächtnis behalten werden, während gleichzeitig die Aufmerksamkeit einer anderen Aufgabe zugewendet wird. Um die gespeicherten Informationen aufrechtzuerhalten, muss permanent auf diese geachtet werden. Ablenkungen oder zu viele zu verarbeitende Informationen können zu Informationsverlust führen (Gathercole et. al., 2016). Da auch Informationen aus dem Langzeitgedächtnis in das Arbeitsgedächtnis geladen werden können, wird es auch dafür benötigt, eine Wirkung mit einer vorangegangenen Ursache in Verbindung zu bringen und Verbindungen zwischen aktuellen Informationen und Informationen aus dem Langzeitgedächtnis herzustellen (Diamond, 2016). Andersherum ist das Arbeitsgedächtnis auch an der Speicherung von Informationen im Langzeitgedächtnis beteiligt (Kubesch, 2007, S.24). Im Sport wird das Arbeitsgedächtnis z.B. benötigt, wenn u.a. in Mannschaftssportarten wie Fußball, Handball oder Basketball auch die Position der Mit- und Gegenspieler, die gerade nicht im Besitz des Balles sind, im Kopf behalten werden muss, während die Aufmerksamkeit gerade auf den Ball gelenkt ist und gleichzeitig eine bestimmte umzusetzende Taktik nicht vergessen werden dar.

3.3 Kognitive Flexibilität

Unter kognitiver Flexibilität versteht man die Fähigkeit, sich schnell auf wechselnde Anforderungen einstellen zu können, Probleme aus unterschiedlichen Perspektiven zu betrachten und zwischen den perspektiven zu wechseln, sowie sich in andere hineinzuversetzen. Dadurch können wir unseren Aufmerksamkeitsfokus verlagern und im Zuge von Problemlöseprozessen eingefahrene Denkmuster verlassen, um neue Lösungen zu finden (Diamond, 2016). Die Bedeutung der kognitiven Flexibilität im Sport wird ebenfalls in Spielsituationen oder Kampfsportarten besonders gut deutlich, wenn auf die situativen und wechselnden Bedingungen angemessen reagiert werden muss. Auch die Antizipationsfähigkeit erfordert, dass man sich in andere hineinversetzen kann. Aber auch ein Langstreckenläufer muss eventuell auf einer bekannten Strecke im Gelände feststellen, dass ein Stück nach starken Regenfällen am Vortag nicht wie gewohnt passierbar ist und schnell eine Lösung finden. In der Schule wird kognitive Flexibilität von den SuS u.a. auch dann gefordert, wenn sie sich von den Gesprächen und Aktivitäten in der Pause auf den Unterricht einstellen müssen, von einem Unterrichtsfach auf ein anderes oder von Bewegungsphasen auf kognitive Phasen (Emrich, 2016).

Auf diesen drei zentralen exekutiven Funktionen bauen schließlich Kompetenzen wie die Fähigkeit zum Problemlösen, Handlungskompetenz, Einsichtsfähigkeit, Frustrationstoleranz und strategische Kompetenzen auf (vgl. Kubesch & Walk, 2009).

Exekutive Funktionen lassen sich außerdem in sogenannte kalte und heiße exekutive Funktionen unterteilen. Kalte exekutive Funktionen treten bei abstrakten und neutralen Situationen, Aufgaben und Entscheidungsprozessen auf. Heiße exekutive Funktionen sind bei risikoreichen sowie motivational und emotional herausfordernden Aufgaben gefragt (Kubesch, 2016).

Auch wenn man von drei verschiedenen zentralen exekutiven Funktionen ausgeht, wird eine erfolgreiche Selbststeuerung und die Bewältigung von komplexen Aufgaben erst durch das Zusammenspiel von Inhibition, Arbeitsgedächtnis und kognitiver Flexibilität ermöglicht, da bei solchen Aufgaben in der Regel alle drei dieser Funktionen benötigt werden, je nach Situation aber in unterschiedlicher Gewichtung (Boriss, 2015, S.77). Durch ein leistungsfähiges Arbeitsgedächtnis und die Fähigkeit bekannte, nicht zum Ziel führende Lösungswege zu unterdrücken, also der Inhibition, sowie unterschiedliche Lösungswege und Perspektiven in Betracht zu ziehen, wird beispielsweise die Problemlösefähigkeit unterstützt (vgl. Kubesch & Walk, 2009). Auch in emotional aufgeladenen Situationen, wie dem Lösen von Konflikten, wird die Inhibition zur Unterdrückung von Impulsen, sowie die Fähigkeit zur Perspektivübernahme benötigt (Kubesch, 2016a).

4. Entwicklung der exekutiven Funktionen

An den exekutiven Funktionen sind mehrere Gehirnstrukturen beteiligt. Eine wichtige Rolle nimmt aber das Frontalhirn ein. Insbesondere der präfrontale und der anteriore cinguläre Cortex sind dabei von entscheidender Bedeutung, neuronale Verbindungen zu vielen weiteren Strukturen, wie z.B. Hippocampus, Thalamus, Amygdala, den Basalganglien und weiteren besitzen, die mitverantwortlich für Informationsverarbeitung, Lern- und Gedächtnisprozesse, Motorik und Emotionsregulation sind (Kubesch, 2007, S.20, S.39-52).

Die Entwicklung der exekutiven Funktionen dauert von der Kindheit bis ins junge Erwachsenenalter an, da das Frontalhirn erst mit 20 bis 25 Jahren ausgereift ist. Es bleibt aber weiter bis ins hohe Alter plastisch. Die exekutiven Funktionen lassen sich deshalb prinzipiell während der gesamten Lebensspanne verbessern. Der Entwicklungsprozess verläuft damit recht langsam und es werden eine Vielzahl von Übungsgelegenheiten benötigt, um die exekutiven Funktionen nachhaltig zu fördern (Diamond, 2016; Kubesch, 2016a). Im Vergleich zu Kindern und älteren Menschen zeigen junge Erwachsene die besten Leistungen in Tests zu den exekutiven Funktionen. So stagniert z.B. die Verbesserung in der inhibitorischen Kontrolle im Erwachsenenalter und kann im höheren Alter auch wieder abnehmen (Kubesch 2007, S.32; Davidson et. al. 2009).

Vor dem Alter von drei Jahren sind Kinder i.d.R. nicht zu einer erfolgreichen, kontrollierten Inhibition in der Lage. Die exekutiven Funktionen und die Konzentrationsleistung funktionieren in diesem Alter nur eingeschränkt. Verbesserungen, die innerhalb des ersten Lebensjahres erzielt werden, hängen v.a. mit Entwicklungsprozessen im dorsolateralen präfrontale Cortex und einer gestiegenen Konzentration an Dopamin, einem Neurotransmitter, zusammen (Kubesch, 2007; S. 29).

Ab 2,5 bis 3 Jahren setzt eine verstärkte Entwicklung des exekutiven Systems ein und bis zum Schuleintrittsalter zeigen sich deutliche Verbesserungen in der Inhibitionsfähigkeit und der kognitiven Flexibilität, wodurch die Kinder zunehmend in der Lage sind, Situationen und Personen aus unterschiedlichen Perspektiven zu betrachten. Auch die emotionale Verhaltenskontrolle verbessert sich dadurch deutlich, weshalb aggressives Verhalten weniger auftritt und die Kinder zeigen stärker ausgebildetes empathisches Verhalten. (Kubesch, 2016a; Kubesch 2007, S.31).

Welche Entwicklungsprozesse in welchem Alter stattfinden, ist im Allgemeinen aber recht schwer zu beantworten und stark von interindividuellen Unterschieden abhängig (Kubesch, 2007; S. 29). Dennoch scheint es bestimmte Lebensphasen zu geben, in denen eine verstärkte Entwicklung des exekutiven Systems stattfindet. Diese sind ungefähr im Alter von sechs bis acht und von neun bis zwölf Jahren zu erwarten. Außerdem scheint es einen letzten Entwicklungsschub in der frühen Adoleszenz zu geben.

Die einzelnen exekutiven Funktionen entwickeln sich allerdings nicht gleich schnell (Eckenbach & Neuber 2016). Altersbezogene Verbesserungen zeigen sich bei kalten exekutiven Funktionen früher als bei den heißen exekutiven Funktionen (Kubesch, 2016 (a)).

Da sich die exekutiven Funktionen aber weiter bis ins junge Erwachsenenalter entwickeln und nicht benutzte neuronale Netzwerke im Gehirn wieder abgebaut bzw. häufig genutzte gestärkt werden (Kubesch, 2016b), ist es sinnvoll, eine gezielte Förderung der exekutiven Funktionen auch in der Sekundarstufe mit in den Unterricht einzubeziehen.

5. Exekutive Funktionen und körperliche Aktivität

Bei den Effekten, die körperliche Belastung auf die exekutiven Funktionen hat, kann man zwischen akuten Effekten, die sich während und kurz nach der Belastung einstellen, und langfristigen Effekten, die durch regelmäßiges Training und gesteigerte körperliche Fitness erzielt werden, unterscheiden. (Kubesch, 2016b). Das Gehirn und insbesondere der präfrontale Kortex von körperlich fitten Menschen scheint dabei effektiver zu arbeiten, als von weniger fitten Personen. Im Allgemeinen profitieren die exekutiven Funktionen v.a. von einer gesteigerten aeroben körperlichen Leistungsfähigkeit. Bei Kindern konnte gezeigt werden, dass eine verstärkte Teilnahme an Bewegungsangeboten zu verbesserten kognitiven Fähigkeiten und zu besseren Noten führte. Außerdem zeigten diese Kinder bessere Aufmerksamkeits- und Konzentrationsfähigkeit, sowie bessere sprachliche und mathematische Fertigkeiten (Diamond, 2016). McAuley et. al. (2013) fanden in einer Meta-Analyse, dass Kinder mit höherer körperlicher Aktivität in Aufgaben, deren Bewältigung die inhibitorische Kontrolle und das Arbeitsgedächtnis erfordern, besser abschneiden. Es scheinen aber sowohl kurzfristige, als auch regelmäßige Bewegungseinheiten eine Verbesserung der exekutiven Funktionen zu bewirken (Eckenbach et. al., 2016).

Die besseren Leistungen bei den exekutiven Funktionen bei fitteren Kindern könnten u.a. auf eine flexiblere Modulierung kognitiver Prozesse und eine bessere Anpassungsfähigkeit an den Schwierigkeitsgrad der Aufgabe, also insgesamt effizienteren kognitiven Prozessen (McAuley et. al., 2013; Stroth, 2009) zurückzuführen sein, denn die positiven Auswirkungen von höherer körperlicher Aktivität auf exekutive Funktionen zeigen sich auf Verhaltensebene deutlicher bei Aufgaben, die besonders hohe Anforderungen an das exekutive System stellen. Fittere Kinder scheinen zudem Informationen effektiver aufnehmen zu können und können Monitoring-Strategien flexibler anwenden (McAuley et. al. 2013). In EEG-Messungen zeigten körperlich fittere Kinder verstärkte vorbereitende Aufmerksamkeitsprozesse, wenn sie mit einer Go-No Go-Flanker-Aufgabe konfrontiert waren, sowie effizientere Prozesse der Handlungsüberwachung (Kubesch & Walk, 2009).

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