Studenten sind schlechte Schläfer

Studienleistung leidet an schlechten Schlafgewohnheiten

Schläfer im Hörsaal: Mehr Schlafkultur erhöht Leistung
(Foto: FlickrCC/Donovan)

Cincinnati/Tucson/Basel (pte027/31.08.2011/13:57) - Studenten schlafen zu wenig und schaden damit ihrem Studienerfolg. Wie zwei US-Studien deutlich machen, schläft die Mehrzahl dieser Gruppe weniger als sieben Stunden und leidet in Folge tagsüber unter fehlender Aufmerksamkeit, Konzentration und Erinnerung. Zeigen lässt sich auch ein leichter Zusammenhang von schlechtem Schlaf und schlechterem Abschneiden bei Prüfungen. Das Bewusstsein dafür ist jedoch unter Studenten noch wenig verbreitet.

Optimum nicht erreicht

Bei Studienanfängern ist das Problem besonders häufig anzutreffen, berichtet Adam Knowlden von der University of Cincinnati. Aufgrund von fehlendem Zeit- und Stressmanagement, manche jedoch auch wegen finanzieller Notwendigkeiten, haben Studenten oft keine gute Schlafkultur. "Das Gehirn ordnet im Schlaf das Gedächtnis, verstärkt dessen Verknüpfungen und entsorgt Unnötiges. Fehlt der Schlaf, wird das alles beeinträchtigt, weshalb Studenten oft nicht das Optimum aus ihrem Studium herausholen", so Knowlden.

Kathryn Orzech von der University of Arizona nennt im "Journal of American College Health" auch die Zimmerkollegen, die Aktivitäten mit Freunden, den akademischem Stress, Konflikte und Depressionen als weitere Ursachen von zu wenig Schlaf bei Studenten. Laut ihren Ergebnissen schlafen Studenten durchschnittlich von 0:40 Uhr bis acht Uhr morgens, brauchen jedoch lange zum Einschlafen und wachen öfters auf. Viele halten zudem ihren Schlaf für besser als dieser tatsächlich ist.

Aufstehen nach Mittag

Das junge Erwachsenenalter ist für den Schlaf eine Umbruchszeit, betont der Basler Schlafforscher Christian Cajochen im pressetext-Interview. "Die Schlafgewohnheiten ändern sich in dieser Zeit. Die meisten wandeln sich vom Spät- zum Frühtyp. Schlafprobleme wie etwa eine Einschlafdauer von länger als 15 Minuten sind in dieser Lebensphase jedoch untypisch."

Unter Studenten lassen sich die unterschiedlichsten Schlafmuster finden, so der Chronobiologe. Teils stehen diese auch mit dem Studienfach in Zusammenhang. "Etwa bei Medizinstudenten hat man ein erhöhtes Risiko für zu wenig Schlaf und Depressionen festgestellt. Nur manche können es sich leisten, das Klischee eines Studenten zu erfüllen, der nur in den Morgenstunden im Bett zu finden ist."

Wissenschaftlich dokumentiert ist der Fall eines Oxforder Literaturstudenten, der jeweils von vier Uhr morgens bis zwei Uhr nachmittags schlief. "Probleme haben Betroffene meist dann, sobald sie in einen Job mit festen Arbeitszeiten wechseln. Das Einschlafen am Abend gelingt dann zwar mühelos, die Einsatzbereitschaft am Morgen jedoch nicht, zudem sind viele notorisch verspätet", berichtet Cajochen.

Regeln für besseren Schlaf

Den Studenten raten die US-Forscher mehr Schlafhygiene. Dazu gehört ein Verzicht auf Koffein, Alkohol und Nikotin vor dem Schlafengehen sowie auch auf Intensivsport, Social Networking und Computerspiele. Ungünstig sind auch das Lernen, Lesen, Essen oder Fernsehen im Bett sowie Mittagsschläfchen, die länger als 15 Minuten dauern. Positiv wirken hingegen feste Bettgeh- und Aufstehzeiten, eine gute Schlafumgebung, Stressabbau und Entspannung vor dem Einschlafen sowie die ausreichende Vorbereitung für den nächsten Tag.

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Prozessor imitiert Gehirn

Neuentwicklung von IBM soll Paradigmenwechsel einleiten

Prozessor: IBM-Neuentwicklung arbeitet wie ein Gehirn
(Foto: IBM)

Armonk, New York (pte019/18.08.2011/11:55) - IBM hat die erste Generation eines Computerprozessors vorgestellt, der wie ein Gehirn arbeitet. Aktuell verfügt der Chip über die Fähigkeiten zur Mustererkennung, Bildverarbeitung, Klassifikation und assoziativen Speicherung. Zukünftig soll er mit Sinneserfassung ausge­stattet werden und in verschiedenen Bereichen einsetzbar sein - von der Finanzmarktanalyse bis zur Frischekontrolle im Supermarkt. Die neue Architektur merzt dabei auch Probleme der klassischen von-Neumann-Bauweise aus, die den Prozessorenentwicklern zunehmend zu schaffen machen.

Klein und sparsam

"Es ist der erste kognitive Prozessorkern, der das Rechnen über Neuronen, Speicher in der Form von Synapsen und Kommunikation über Axome vereint", sagt Entwicklungsleiter Dharmendra Modha gegenüber CNET. Geforscht wird im Rahmen des "Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics" (SyNAPSE) der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

Ziel ist es, ein System zu schaffen, welches nicht nur komplexe Informationen über verschiedene Sensoren erfassen und analysieren kann, sondern sich selbst über die Interaktion mit der Umwelt immer wieder neu programmiert. Dabei gilt es, das System - vergleichbar einem organischen Gehirn - möglichst kompakt und energieeffizient zu gestalten.

Vielseitige Rechenmeister

Ausgestattet ist der Erstling mit 256 Neuronen, 262.144 programmierbaren Synapsen und 65.536 Schaltstellen für Lernprozesse. Alle Komponenten sind non-organisch, lehnen sich aber in ihrer Bauweise stark am Vorbild aus der Natur an. Angestrebt wird die Entwicklung eines Prozessors mit der Kapazität eines Säugetierhirns, dessen Strukur jedoch um mehr als das Millionenfache komplexer ist. An der Forschung beteiligen sich neben sechs Labors von IBM auch fünf Universitäten.

Modha kann sich zukünftig verschiedenste Anwendungsbereiche für die intelligenten Chips vorstellen. So wären damit theoretisch extrem präzise Finanzmarktanalysen möglich als auch die Überwachung der weltweiten Wasserbewegungen, inklusive rechtzeitiger Warnungen vor Tsunamis. Im Alltag könnten die Chips den Angestellten von Supermärkten behilflich sein, Ware auszusortieren, die schlecht geworden ist.

Dies ist möglich, weil sie mit der Fähigkeit zu Sinnesempfindungen ausgestattet werden können, so der Wissenschafter. Während sie visuelle, geruchliche und haptische Inputs verarbeiten, sind sie in der Lage, in verschiedenen Betriebsmodi auf einmal zu arbeiten und bei einer geringen Größe mit weniger als 20 Watt an Energiezufuhr auskommen. Wann erste kommerzielle Anwendungen für die neuen Chips verfügbar sind, steht noch in den Sternen.

Paradigmenwechsel

Modha hofft, ein neues Paradigma im Bereich des Computerwesens einführen zu können. Zwar sieht man bei IBM das neue Design als Ergänzung zur herkömmlichen Computertechnik, jedoch umgeht das Prozessorsystem Probleme der seit Jahrzehnten gängigen Rechnerbauweise - auch bekannt als von-Neumann- oder Princeton-Architektur. Diese ist aufgrund ihres streng sequenziellen Verfahrens zwar kaum fehleranfällig und programmiertechnisch vorteilhaft, lässt aber nur einzelne, aufeinanderfolgende Befehlsabarbeitung zu.

Zusätzlich muss die Verbindung (Bus) zwischen CPU und Speicher sowohl den Daten- als auch den Befehlsfluss bewältigen, und wird damit immer mehr zum Flaschenhals. Dieser wirkt sich unter anderem negativ auf die Entwicklung schnellerer Speichermodule aus, deren Latenzzeiten nicht mit dem Voranschreiten der Prozessor-Taktfrequenzen mithalten können, schreibt der Chiphersteller Intel in einem Whitepaper aus dem Jahre 2005.

Von diesem Umstand soll die neue Technologie nicht betroffen sein, da sie den Speicher in den Prozessor integriert und ereignisbasierte, dezentrale und parallele Verarbeitung von Inputs beherrscht.

Intel-Whitepaper "Platform 2015 Documentation"

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Freiraum lässt Schüler besser lernen

Selbständiges Arbeiten funktioniert auch bei Schwächeren

Lernmaterial: Mehr Selbstständigkeit förderlich
(Foto: pixelio.de, D. Schütz)

München (pte017/09.08.2011/12:15) - Auch schwache Schüler können selbständig Lösungsstrategien erarbeiten, sofern man sie eigenständig lernen lässt. Das haben Bildungswissenschaftler der TU München ermittelt. "Ich glaube, dass sich Lehrer trauen müssen, ihre Schüler zu Eigenständigkeit zu motivieren", erklärt Studienleiterin Kristina Reiss im pressetext-Gespräch. Selbstständiges Lernen gilt seit Jahren als Zauberformel für erfolgreichen Unterricht. Erforscht wurde diese Annahme bislang jedoch wenig.

Nachhaltiger Lerneffekt

Etwa 1.600 Gymnasiasten der Jahrgangsstufe acht wurden in verschiedenen Bundesländern unter die Lupe genommen. Die Schüler bekamen ein Arbeitspaket mit geometrischen Aufgaben, die sie auf dem Papier und am Computer während vier Schulstunden lösen sollten. Sie arbeiteten paarweise zusammen, die Lehrer hielten sich in dieser Zeit zurück, standen aber für Nachfragen bereit. Die Achtklässler haben einen deutlichen Lernfortschritt erreicht, berichten die Forscher. "Sie haben gelernt, Mathematik besser zu nutzen", so Reiss. Das Wissen konnten sie auch in einem weiteren Test drei Monate später noch abrufen. Die Bildungsforscher wollten wissen, welcher Grad an Selbstregulierung sinnvoll ist.

Zauberformel selbstreguliertes Lernen

Eine Gruppe der Achtklässler bearbeitete die Aufgaben in einer festgelegten Reihenfolge, die Schwierigkeit erhöhte sich von Schritt zu Schritt. Die andere Gruppe konnte aus dem Material frei wählen. Dieser größere Freiraum steigerte den Lernerfolg aber nicht weiter. Was die Wissenschaftler dabei am meisten überraschte: "Wir hatten erwartet, dass die in Mathematik schwächeren Schüler mehr profitieren, wenn sie stärker durch die Einheit geführt werden", unterstreicht Reiss gegenüber pressetext.

"Einen signifikanten Unterschied zwischen ihnen und den stärkeren haben wir aber nicht festgestellt." Auch schnitten Jungen und Mädchen gleich gut ab. Die Forscher wissen nun, dass sich Schüler auch sehr komplexe Themen mit ihrem individuellen Tempo eigenständig aneignen können. "Obwohl sie oft propagiert werden, sind solche längeren Phasen selbstregulierten Lernens in den Schulen noch nicht alltäglich. Sie sind aber eine wichtige Option für die Lehrer, denn wechselnde Unterrichtsformen halten den Unterricht lebendig."

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Gedankensteuerung verhindert Verkehrsunfälle

Bremsweg lässt sich bei 100 km/h um eine Autolänge verkürzen

Testlauf am Simulator: Die Gedankensteuerung in Aktion
(Foto: BBCI/Haufe)

Berlin (pte026/03.08.2011/13:45) - Wenn es um die Verhinderung eines Verkehrsunfalls geht, ist eine schnelle Reaktionszeit des Autolenkers unumgänglich. Um die Sicherheit auf den Straßen zu verbessern, haben Forscher der Technischen Universität Berlin nun ein völlig neuartiges System entwickelt und erprobt, das den Bremsbefehl direkt aus dem menschlichen Gehirn auslesen kann. Das Ergebnis beeindruckt: Mit­hilfe der Hirnstrommessung kann der Brems­vorgang schon 130 Millisekunden früher eingeleitet werden als mit der herkömmlichen Fußbremsung. Je nach Ge­schwindigkeit verringert sich der Bremsweg auf diese Weise um mehrere Meter.

"Die Technologie der Notfall-Bremsunterstützung hat das Potenzial, eine sehr große Zahl von Verkehrsunfällen zu verhindern", heißt es in der entsprechenden Projektbeschreibung, die Stefan Haufe und sein Team von der TU Berlin in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Journal of Neural Engineering" veröffentlicht haben. "Zum ersten Mal greifen wir damit die Intention des Fahrers direkt am Ort und zu der Zeit seiner Entstehung ab: Im menschlichen Gehirn", so die Forscher. Bisher sei das Auslesen gezielter Befehle in einer realistischen Fahr­situation aufgrund der Komplexität der Vorgänge im Gehirn der Fahrer kaum möglich gewesen.

Erfolgreiche Versuchsreihe

Dass die entwickelte Technologie in der Praxis tatsächlich die Fahrsicherheit erhöhen kann, haben die Forscher mit einer speziellen Versuchsreihe bewiesen. Dabei mussten insgesamt 18 Probanden in einer Computer­simulation ein Fahrzeug steuern. Ihr Ziel war es, einem voranfahrenden Auto, das in zufälligen Zeitabständen Bremsungen durchführte, in etwa gleichbleibender Entfernung zu folgen. Um einen Zusammenstoß zu ver­hindern, mussten die Lenker blitzschnell reagieren.

Mittels Elektronenzephalogramm (EEG) und Elektromyografie (EMG) konnten die Wissenschaftler dabei jene Signale im Gehirn der Testpersonen ermitteln, die mit der Bremsabsicht verknüpft sind. Genau diese Muster wurden dann in weiteren Folgeversuchen dazu genutzt, um eine Bremsung im Simulator auszulösen. Hierbei stellte sich heraus, dass sich durch die "Kopfbremsung" der Bremsweg bei einer Geschwindigkeit von 100 Kilometern pro Stunde um 3,66 Meter verringern lässt, was in etwa einer vollen Wagenlänge entspricht.

"Noch nicht praxistauglich"

Bis die von Haufe und seinem Team entwickelte Technologie die Marktreife erreicht hat, wird aber wohl noch einiges an Zeit vergehen. "Derzeit ist diese Technologie noch nicht praxistauglich", betont Haufe auf Nachfrage von pressetext. "Unsere Studie fand unter Laborbedingungen statt. Da realer Straßenverkehr viel komplexere Situationen beinhaltet, müssen wir zunächst untersuchen, ob unser System robust dagegen ist", so Haufe. Zudem müssten auch die verwendeten Sensoren einfacher und die Datenauswertung und -umwandlung schneller und günstiger werden.

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