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Lernen mit dem Körper


Gehirn & Geist - epaper ⋅ Ausgabe 10/2018 vom 07.09.2018

EMBODIMENT Still sitzen und zuhören? Laut Kognitionswissenschaftlern ist das für Schüler genau das Falsche!


Seit Jahrzehnten versuchen Experten Lehren und Lernen an unseren Bildungsinstitutionen zu verbessern. In der Frühpädagogik hat sich die Erkenntnis bereits durchgesetzt, dass der Körper als Ganzes ein effizientes Lernwerkzeug darstellt. So wird im Kindergarten gebaut und geknetet, gesungen, getanzt oder Naturwissenschaft mit Wasser, Gras und Matsch betrieben. An den Schulen aber bleibt die Wissensvermittlung meist auf ihren traditionellen Prinzipien sitzen: Zuhören, Lesen, Schreiben. Lehrkräfte ...

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Bildquelle: Gehirn & Geist, Ausgabe 10/2018

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... integrieren mit höher werdender Klassenstufe immer seltener leibliche Erfahrungen in den Lehr- und Lernprozess. Dabei beweisen psychologische und neurowissenschaftliche Studien, dass Schüler Fremdsprachen und sogar Mathematik mit entsprechendem Körpereinsatz leichter lernen.

UNSERE EXPERTIN

Manuela Macedonia forscht am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig zu den Vorteilen des sensomotorischen Lernens. An der Universität Linz beschäftigt sie sich mit intelligenten Systemen für mobile Geräte, die künftig »embodimentgestützte Lernprozesse« erleichtern sollen.

Mit selbst gebauten Molekülen begreifen schon Grundschüler die Regeln der Stereochemie.


FATCAMERA / GETTY IMAGES / ISTOCK

Oft fehlt im Unterricht jedoch die Zeit, neue Methoden auszuprobieren, oder es mangelt an konkretem Wissen, wie Lerninhalte mit dem Körper vermittelt werden können. Vielleicht haben Lehrer in westlichen Ländern aber auch mehr oder weniger bewusste Vorbehalte. Schließlich wurzelt die Pädagogik in der Philosophie, in der viele Jahrhunderte Körper und Geist strikt voneinander getrennt wurden. Descartes (1596–1650) legte in seinem »Discours de la méthode« von 1637 die Grundlagen dieser Spaltung. Der französische Philosoph beschrieb den Körper als materielle Maschine, die den Naturgesetzen folge. Der Geist dagegen sei immateriell und somit unabhängig von den physikalischen Beschränkungen des Leibs. John Locke (1632–1704) sowie Immanuel Kant (1724–1804) setzten die »kartesische Dichotomie « fort. Ihre Prinzipien lebten selbst im Rationalismus des 20. Jahrhunderts noch weiter, wenngleich hier der Geist durch die »Vernunft« (die menschliche Fähigkeit, zu denken) ersetzt wurde.

In dieser Tradition erklärte 1974 der Kognitionswissenschaftler und Philosoph Jerry Alan Fodor den menschlichen Geist als eine Menge von Rechenoperationen des Gehirns, in Modulen repräsentiert, während das Gehirn der Hardware eines Computers entspricht. Eine ähnliche Sichtweise vertrat sein Fachkollege Zenon Pylyshyn 1984: Er sah Sprache als ein reines Phänomen des Geistes an, als System mit symbolischen Einheiten, abgekoppelt von der sensorischen Wahrnehmung. Auch Noam Chomsky, der Vater der modernen Sprachwissenschaft, betrachtete Sprache als angeboren. Keiner der drei Wissenschaftler des 20. Jahrhunderts gestand dem restlichen Körper nennenswerten Einfluss auf geistige Prozesse zu wie das Erlernen einer Sprache oder gar der Mathematik. Obwohl sie ihre Positionen später milder formulierten oder sogar revidierten, hielten sich ihre ursprünglichen Theorien in den Köpfen der Menschen und beeinflussen die Bildung an Schulen bis heute.

Auf einen Blick: Den Geist in Schwung bringen

1 Viele Kognitionswissenschaftler vertreten heute die Embodiment-These, nach der alle geistigen Prozesse in sensomotorischen Interaktionen des Körpers mit seiner Umwelt wurzeln.

2 Lernforscher wollen diese Erkenntnis für den Unterricht nutzen. So behalten Schüler Vokabeln besser, wenn sie beim Lernen wiederholt passende Gesten dazu ausführen.

3 Sogar bei anspruchsvollen Matheaufgaben schneiden Studierende besser ab, wenn sie das zu Grunde liegende Prinzip unter Einsatz ihres Körpers verinnerlichen.

Ohne Körper kein Denken

In den vergangenen 20 Jahren entwickelte sich eine neue Sichtweise: die Embodiment-Theorie (englisch für Verkörperung). Demnach ist der Geist kein abstraktes Konstrukt, keine Entität, die vom Körper getrennt mit Symbolen arbeitet. »Embodied Cognition« sieht kognitive Prozesse als tief in den Interaktionen des Körpers mit der Umwelt verwurzelt, erklärt die Psychologin Margaret Wilson von der University of California 2002 in einer viel zitierten Übersichtsarbeit.

In etlichen Forschungsdisziplinen – darunter der Philosophie, Linguistik und Pädagogik – hat die Embodiment-Perspektive einen Paradigmenwechsel eingeleitet, zumal sie durch neurowissenschaftliche Untersuchungen empirisch unterstützt wird. Ein Team um Friedemann Pulvermüller von der FU Berlin legte Versuchspersonen in den Kernspintomografen und präsentierte ihnen Verben wie »treten« oder »nehmen«. Obwohl die Teilnehmer sich nicht rühren durften, wurden Bereiche der motorischen und prämotorischen Hirnrinde aktiv. Diese überlappten, wie die Forscher 2004 berichteten, mit jenen, die tatsächlich Bein- oder Handbewegungen steuern. In ähnlicher Weise ruft das Lesen von Begriffen wie »Jasmin« oder »Zimt« Aktivität in olfaktorischen Regionen des Gehirns hervor. Wären Wörter nur Symbole des Geistes ohne Verbindung zum Körper, wie Fodor, Pylyshyn und Chomsky behaupteten, sollte eine mentale Aufgabe wie das Lesen keine sensomotorischen Areale beanspruchen.

Beobachtet man, wie Kinder sprechen lernen, wird auch der Grund für diese ausgedehnte Aktivität im Gehirn klar. Schon die Kleinsten lernen ihre Muttersprache nicht allein durch Zuhören und Nachsprechen, sondern nehmen sofort zu den angesprochenen Objekten Kontakt auf: Sie betasten die Gegenstände, lassen sie fallen, riechen daran oder stecken sie in den Mund. So verbinden sich nach und nach die Neurone in visuellen und haptischen Hirnbereichen zu Netzwerken, die Form, Farbe und Textur der »begriffenen« Objekte repräsentieren. Die mentale Darstellung etwa eines Apfels beinhaltet später alle Erfahrungen, die ein Mensch in der Auseinandersetzung mit der Frucht gesammelt hat. Sie sind in einem großen Netzwerk zum KonzeptApfel verknüpft. Auch wenn das Kind künftig nur an einen Apfel denkt, aktiviert es sensorische sowie motorische Programme, die etwa beim Greifen, Heben, Riechen, Schmecken und Kauen der Frucht beteiligt waren.

Wir erlernen unsere Muttersprache sensomotorisch, folglich können Wörter im Gehirn nicht nur als Symbol, sondern müssen als sensomotorische Netzwerke dargestellt sein, die alle gesammelten Erfahrungen widerspiegeln. Ob wir uns an ein Bild erinnern, ein Musikstück hören oder über den Begriff »Glück« philosophieren – immer wird eine Vielzahl von Hirnregionen aktiv, darunter auch sensorische und motorische Areale. Mit anderen Worten: Der Geist ist in allen seinen Facetten sensomotorisch repräsentiert.

Schon lange bevor Embodiment in aller Munde war, gab es Versuche, den Körper beim Erlernen von Fremdsprachen zu involvieren. Der Psychologe James Asher entwickelte in den 1970er Jahren die »Total Physical Response « (TPR) als Methode für Kindergartenkinder und Grundschüler. Hierbei erteilt die Lehrkraft Befehle in einer Fremdsprache wie zum Beispiel »Open the door!« (englisch für: »Öffne die Tür!«). Die Kinder hören zu, verstehen und führen das Geforderte aus. Bei der TPR müssen die Schüler nicht selbst sprechen; sie sollen sich nicht unter Druck gesetzt fühlen. Das Erlernen rudimentärer Kenntnisse einer Fremdsprache durch Befehle soll vielmehr den Erstspracherwerb simulieren. Tatsächlich werden Kleinkinder ja auch von ihren Bezugspersonen aufgefordert, Dinge zu tun, und so zur Interaktion ermuntert. Die TPR verwendet hauptsächlich Befehlsverben. Kommunikative Handlungen, die nicht in die imperative Form gebracht werden können, hatte Asher nicht vorgesehen. Verständlicherweise griffen Kritiker diesen Aspekt auf und bemängelten, die TPR sei lediglich für frühe Phasen des Fremdspracherwerbs geeignet. Die Methode setzte sich in der Praxis nicht durch, auch weil empirische Untersuchungen zu ihr ausblieben.

Dreidimensionales Übungsmaterial verbessert das räumliche Vorstellungsvermögen binnen kurzer Zeit.


MIT FRDL. GEN. VON THOMAS STEINMANN

Schüler lernen Vokabeln einer Fremdsprache leichter, wenn sie sich diese zusammen mit passenden Gesten einprägen. Dies bewiesen Experimente, in denen Probanden eine Kunstsprache erlernten. Hier veranschaulicht die Autorin das Wort für »Treppe«.


MIT FRDL. GEN. VON MANUELA MACEDONIA

Doch es gibt über die Befehle hinaus noch eine andere Möglichkeit, den Körper beim Sprachenlernen zu involvieren: durch Gesten. Schon vor mehr als zwei Jahrhunderten riet der Abt de Radonvilliers, Lehrer und später Ratgeber von Ludwig XVI., dazu, beim Lateinunterricht Gesten einzusetzen. Was sie von Handlungen unterscheidet? Letztere sind Aktionen des Körpers mit eigenem Ziel. Zum Beispiel kann eine Fortbewegung von A nach B als »Gehen« bezeichnet werden. Zwei Finger, die sich vorwärtsbewegende Beine nachahmen, haben jedoch kein eigenes Ziel: Sie handeln nicht, sondern stellen vielmehr ein Konzept dar, etwa »Gehen, Laufen, Flanieren« oder auch »Spaziergang«; sie sind eine Geste.

Sparen Sie sich wortreiche Erklärungen!

Gesten bringen Konzepte treffend zum Ausdruck und machen so wortreiche Erklärungen oft entbehrlich. Zwei Hände, die ein imaginäres Buch öffnen, können für »Buch« oder »lesen« stehen, aber auch eine Metapher sein für ein abstraktes Konzept wie »Theorie«. Embleme, wie der Daumen nach oben, um Wertschätzung auszudrücken, bilden eine eigene Kategorie von Gesten. Sie sind allerdings manchmal nur innerhalb einer Gruppe von Sprechern oder in einem bestimmten Kulturkreis gültig. Zum Beispiel wird in angelsächsischen Gesellschaften Zustimmung signalisiert, indem der Zeigefinger und der Daumen in einem Kreis verbunden werden. In einigen südeuropäischen Ländern jedoch gilt das als beleidigend, und in der arabischen Welt wird die Geste beim Fluchen benutzt. Überall auf der Welt verwenden Menschen außerdem Zeigegesten für Orte (hier, dort …) oder für Objekte in der Umgebung.

Neben der erklärenden Funktion haben Gesten beim Fremdspracherwerb aber noch einen weiteren Vorteil: Sie helfen, sich die Vokabeln besser einzuprägen. Die erste Wissenschaftlerin, die 1995 eine empirische Studie über den Einfluss von Gesten auf das Wortgedächtnis durchführte, war Linda Quinn-Allen, heute an der Iowa State University. Sie vermittelte 112 englischen Muttersprachlern französische Ausdrücke. Ein Drittel der Gruppe lernte die Vokabeln durch Lesen, das zweite Drittel merkte sich diese, indem es die Wörter las und gleichzeitig Gesten dazu ausführte. Die dritte Gruppe sah die Gesten nur in der Testphase. Ergebnis: Jene, die mit Gesten gelernt hatten, punkteten mit der besten Gedächtnisleistung.

YOUSUN KOH

Vokabeln als Bewegung lernen

Im Kernspintomografen hörten und lasen Probanden Wörter, die sie zuvor mit Unterstützung von Gesten gelernt hatten. Dabei wurden neben den direkt mit Sprache assoziierten Hirnarealen auch Strukturen des prozeduralen Gedächtnisses (für Bewegungsabläufe) aktiv: die motorischen Rindengebiete, das Kleinhirn und die Basalganglien. Dadurch ist die Vokabel im Gehirn in einem wesentlich größeren neuronalen Netzwerk verankert. Sie bleibt nicht nur länger im Gedächtnis, sondern kann auch leichter abgerufen werden.

Während meiner Dissertation ließ ich Studenten 36 Vokabeln einer von mir frei erfundenen Sprache lernen. Die eine Hälfte der Wörter sollten sie sich nur durch Hören und Lesen merken, die restlichen erläuterte ich zusätzlich durch Gesten, die die Probanden nachahmten (siehe S. 53, oben). Diese mit Gesten gelernten Wörter blieben nicht nur kurzfristig bedeutend besser im Gedächtnis, sondern sogar noch 14 Monate nach dem Input! Ähnliche Ergebnisse erzielte ich 2011 in einer Studie zusammen mit Thomas Knösche am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig: Diesmal lernten die Probanden abstrakte Sätze mit insgesamt 92 Vokabeln. Auch hier wurden durch eine Geste angereicherte Wörter sowohl kurz- als auch langfristig erfolgreicher behalten.

Mehrere Forschergruppen beschäftigen sich inzwischen mit dem Gesten-Effekt beim Zweitspracherwerb. In verschiedenen Experimenten haben sich drei Faktoren als wesentlich für optimale Lernergebnisse erwiesen. Erstens müssen die Gesten sinnvoll sein. In einer Studie, die ich mit Angela Friederici und Karsten Müller, ebenfalls am Max-Planck-Institut in Leipzig, durchführte, merkten sich die Probanden jene Wörter deutlich besser, bei denen die begleitenden Gesten die Wortbedeutung nachvollziehbar darstellten. Irgendwelche Bewegungen, wie das Ausstrecken beider Arme oder ein kleiner Luftsprung, hatten keinen vergleichbaren Effekt.

Selbst gemacht hält besser

Zweitens ist der Lerngewinn größer, wenn die Schüler die Gesten nicht nur sehen, sondern auch selbst ausführen. Diesen Aspekt beschrieben Johannes Engelkamp von der Universität des Saarlandes und seine Mitarbeiter erstmalig bereits 1994 als Self-Performed-Task-Effekt. In einer eigenen Studie zusammen mit Kirsten Bergmann von der Universität Bielefeld ließen wir Studenten 45 Wörter einer Kunstsprache lernen: 15 Vokabeln präsentierten wir schriftlich und akustisch, bei weiteren 15 führte zusätzlich ein menschenähnlicher virtueller Trainer auf einem Bildschirm eine bedeutungsbezogene Geste dazu aus (»Billie«, entwickelt an der Universität Bielefeld, siehe Bilder unten). Bei den restlichen 15 Vokabeln sollten die Probanden zudem die Geste des Avatars imitieren – und genau diese Wörter waren es dann, an die sie sich am besten von allen erinnerten. In diesem Sinn können auch an weiterführenden Schulen englische Lieder mit passenden Gesten begleitet und so die Vokabeln mit dem Körper gelernt werden.

Als dritter Erfolgsfaktor stellte sich in etlichen Experimenten die Wiederholung heraus. Letztlich erzielte nur ein Training über mehrere Stunden die angestrebten Resultate. Bei einer Übungsdauer von lediglich 60 Minuten war es unerheblich, ob Wörter mit oder ohne Gesten gelernt worden waren. Der Körper unterstützt unseren Geist, aber dafür braucht es ein bisschen Zeit!

Wie erklärt sich der Effekt von Bewegung auf das Gedächtnis für Sprache? Bereits 2001 hatte Engelkamp die Hypothese aufgestellt, dass motorische Handlungen das Einspeichern von Vokabeln verbessern, weil sie zusätzlich zum deklarativen Gedächtnis (für Wörter, Fakten, Listen oder Ähnliches) das prozedurale Gedächtnis (für motorische Abläufe) in den Lernprozess einbinden. Zusammen mit Karsten Müller ging ich dieser Frage in einer 2016 publizierten Studie nach. Im Kernspintomografen ließen wir Probanden Wörter hören und lesen, die sie zuvor mit Gesten gelernt hatten. Dabei wurden tatsächlich viele Strukturen des prozeduralen Gedächtnisses aktiv, wie die motorischen Rindengebiete, das Kleinhirn und die Basalganglien (siehe »Vokabeln als Bewegung lernen«, links).

Aber kann, was für Fremdsprachen gilt, auf Fächer wie Mathematik übertragen werden? Ja, in der Tat verarbeiten wir Zahlen nicht abstrakt, losgelöst von unserem Körper und der Außenwelt, betont Dor Abrahamson von der University of California, Berkeley.

Der virtuelle Sprachassistent »Billie« wurde von einem Team um Stefan Kopp von der Technischen Fakultät der Universität Bielefeld entwickelt. Hier erklärt er die Vokabel »Regal« mit einer passenden Geste.


MANUELA MACEDONIA / STEFAN KOPP, EXZELLENZCLUSTER KOGNITIVE INTERAKTIONSTECHNOLOGIE (CITEC), UNIVERSITÄT BIELEFELD

Neuroimaging-Studien hätten nie den leisesten Hinweis darauf ergeben, dass das Gehirn beim Rechnen lediglich mit Symbolen operiere. Wenn jemand mit geschlossenen Augen Schafe zählt, reagieren seine visuellen Hirnareale, als würde er diese Schafe tatsächlich sehen.

Wie die Sprache ist auch mathematisches Denken im Körper verankert: Kinder benutzen während des Zählens oft die Finger, um diese kognitive Aufgabe zu unterstützen. Und sie verstehen mathematische Grundoperationen (Addition, Subtraktion, Division und Multiplikation) am besten, wenn sie reale Dinge zusammenfügen oder voneinander trennen dürfen. Selbst Personen, die keine Zahlen lesen oder schreiben können, sind auf diese Weise in der Lage, mathematische Operationen auszuführen.

Gesten bringen Mathe in den Kopf

Vor etwa zwei Jahrzehnten begannen Kognitionswissenschaftler, den Einfluss von Gesten auf das Verständnis mathematischer Konzepte systematisch zu untersuchen. Ein Team um Susan Goldin-Meadow von der University of Chicago beobachtete, welche spontanen Gesten Lehrer verwenden, wenn sie das Prinzip mathematischer Gleichungen erklären. In einer Studie baten sie Pädagogen, ihre Erklärung einmal mit passenden, ein anderes Mal mit unpassenden Gesten zu unterstreichen. Auch hier übernahmen die Schüler jene Lösungsstrategie signifikant häufiger, die zuvor von sinnvollen Gesten begleitet wurde.

Bei einer 2016 veröffentlichten Untersuchung von Susan Cook an der University of Iowa mit 65 etwa neunjährigen Kindern ging es ebenfalls um mathematische Gleichungen, wie 3 + 8 + 5 = 3 + 13. Statt eines menschlichen Lehrers erklärte hier aber ein Avatar das Prinzip, und zwar entweder still stehend oder mit Gesten. Nach der Instruktion vervollständigten die Kinder Gleichungen und beantworteten konzeptionelle Fragen dazu: Schüler, die vom gestikulierenden virtuellen Lehrer gelernt hatten, waren dabei deutlich besser als jene, die einem unbeweglichen Avatar gelauscht hatten.

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Auch die US-amerikanischen Erziehungswissenschaftler Mitchell Nathan und Candace Walkington von der Southern Methodist University schlagen die gezielte Benutzung von Gesten vor, um Konzepte der Wissenschaft, Technik, Mathematik und des Ingenieurwesens verständlicher zu machen. In einer ihrer Studien forderten sie 120 Studenten auf, bestimmte mathematische Beweise zu erbringen. Zuvor ließ das Team aber einen Teil der Gruppe Bewegungen ausführen, die einen Bezug zur späteren Aufgabe hatten: So sollten sie beispielsweise farbige Punkte auf dem Whiteboard berühren, die symmetrisch so positioniert waren, dass die Probanden dabei mit Rumpf und Armen verschiedene Dreiecke verkörperten. In der Kontrollbedingung dagegen klopften die Teilnehmer auf andere markierte Punkte auf dem Whiteboard und führten dabei Bewegungen aus, die nichts mit der Grundidee des Dreiecks zu tun hatten. Tatsächlich zeigten jene Studenten, die vorher die geometrische Figur verkörpern durften, eine tiefere Einsicht in das mathematische Problem.

So häufen sich in den letzten Jahren Belege für die Embodiment-These nicht nur beim Sprachenlernen, sondern auch beim mathematischen Denken. All diese Experimente beweisen: Körper und Geist sind zwei Seiten einer Medaille, unserer Kognition. Denken ist kein abstraktes Phänomen, sondern gründet auf sensorischer Wahrnehmung und Motorik – Descartes und seine Nachfolger lagen einfach falsch! Wir sind nun aufgefordert, für den Schulunterricht Methoden zu entwickeln und einzusetzen, in denen der Körper seine Wirkung entfalten kann.

QUELLEN

Cook, S. W. et al.: Hand Gesture and Mathematics Learning: Lessons from an Avatar.In: Cognitive Science 41, S. 518–535, 2017

Macedonia, M., Mueller, K.: Exploring the Neural Representation of Novel Words Learned through Enactment in a Word Recognition Task.In: Frontiers in Psychology 7, 953, 2016

Macedonia, M. et al.: The Impact of Iconic Gestures on Foreign Language Word Learning and its Neural Substrate.In: Human Brain Mapping 32, S. 982–998, 2011

Nathan, M. J. et al.: Actions Speak Louder with Words: The Roles of Action and Pedagogical Language for Grounding Mathematical Proof.In: Learning and Instruction 33, S. 182–193, 2014

Wilson, M.: Six Views of Embodied Cognition.In: Psychonomic Bulletin & Review 9, S. 625–636, 2002

Weitere Quellen im Internet: www.spektrum.de/artikel/1583132