Längsschnittliche Verhaltens- und ERP‑Hinweise auf domänenübergreifende Arbeitsgedächtnisdefizite bei Kindern mit Rechenstörungen

Warum manche Kinder mit Zahlen kämpfen

Viele Kinder empfinden Mathematik als schwierig, doch bei einer nicht geringen Minderheit ist das Problem so ausgeprägt, dass es Schule, Selbstvertrauen und Alltagsleben beeinträchtigt. Diese Studie begleitete Hunderte von Kindern vom Vorschulalter bis in die frühen Schuljahre, um eine einfache, aber wichtige Frage zu stellen: Drehen sich Rechenprobleme hauptsächlich um Zahlen selbst, oder um breitere Denkfähigkeiten, die uns erlauben, Informationen im Kopf zu halten und zu nutzen – das, was Psychologen als Arbeitsgedächtnis bezeichnen?

Über reine Rechenfertigkeiten hinausblicken

Die Forschenden begannen mit der Rekrutierung von 500 Vorschulkindern im Iran und führten ein breites Testprogramm durch. Dazu gehörten Aufgaben zur Messung der allgemeinen Intelligenz, Aufmerksamkeitsprüfungen und Gehirnaufzeichnungen, während die Kinder Gedächtnisaufgaben erledigten. Familien und Lehrkräfte berichteten zudem über Lernen und Verhalten der Kinder. Nach etwa neun Monaten Schulzeit prüfte das Team die frühen Rechenfertigkeiten der Kinder und verwendete sorgfältige Kriterien, um jene mit schwerwiegenden, spezifischen Rechenschwierigkeiten zu identifizieren, wobei Probleme beim Lesen, der allgemeinen Intelligenz oder schwere psychische Störungen ausgeschlossen wurden. Am Ende verglichen sie 27 Kinder mit deutlichen Rechenschwierigkeiten mit 27 eng abgeglichenen Mitschülern mit typischer Rechenleistung.

Ein Gedächtnistest mit und ohne Zahlen

Um das Arbeitsgedächtnis zu untersuchen, entwickelten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine spielähnliche Aufgabe mit zwei Versionen: eine mit Alltagsgegenständen und eine mit kleinen Punktmengen. In jeder Runde sahen die Kinder zwei Elemente in einem Viererfeld und mussten sich sowohl merken, was sie gesehen hatten, als auch wo es erschienen war. Nach einem kurzen visuellen und akustischen "Rauschen", das kurzfristige Spuren verwischen sollte, wurde ein neues Paar gezeigt und die Kinder sollten angeben, ob dieses Endpaar genau mit dem ursprünglichen Inhalt und der Position übereinstimmte. Manchmal waren die Elemente gleich (ein „positives“ Set), manchmal wurde eines oder beide Elemente oder deren Positionen geändert (ein „negatives“ Set). Der zahlenbasierte Block funktionierte genauso, nur dass Punktmuster statt Bilder verwendet wurden, sodass das Team Gedächtnis für Zahlen und für nicht-zahlenbezogene Informationen mit derselben Struktur vergleichen konnte.

Verhaltenshinweise aus Treffern und Fehlalarmen

Die Leistung in der Aufgabe zeigte deutliche Unterschiede. Kinder mit Rechenschwierigkeiten gaben weniger richtige Antworten, wenn die Endanzeige tatsächlich mit der ursprünglichen übereinstimmte, und produzierten mehr „Fehlalarme“, indem sie fälschlich angaben, veränderte Anzeigen seien gleich. Ein kombinierter Wert namens Sensitivität (d′), der erfasst, wie gut jemand Signal von Rauschen trennen kann, war in der Gruppe mit Rechenschwierigkeiten ebenfalls niedriger. Auffällig war, dass diese Schwächen sowohl in der bildbasierten als auch in der zahlenbasierten Version der Aufgabe auftraten und nicht davon abhingen, ob die Endanzeige übereinstimmte oder abwich. Die Reaktionszeiten neigten bei Kindern mit Rechenschwierigkeiten zu langsameren Werten, allerdings nicht in dem Maße, dass es strenge statistische Signifikanz erreichte. Zusammengenommen deuten die Muster auf ein allgemein weniger effizientes Arbeitsgedächtnis und Entscheidungsprozesse hin und nicht nur auf Probleme im Umgang mit Zahlen.

Was die Hirnsignale zeigten

Während die Kinder die Aufgabe ausführten, wurde ihre Gehirnaktivität mit auf der Kopfhaut angebrachten Elektroden aufgezeichnet, wodurch die Forschenden ereigniskorrelierte Potentiale – kurze elektrische Muster, die mit Denkprozessen verbunden sind – untersuchen konnten. Im Fokus stand ein Signal namens Late Posterior Negativity (LPN), das einige hundert Millisekunden nach einem Reiz über dem Hinterkopf auftritt und als Ausdruck der Anstrengung bei der Abruf- und Kontrollarbeit im Gedächtnis gilt. In beiden Blöcken, Bild- wie Zahlenblock, zeigten Kinder mit Rechenschwierigkeiten eine deutlich reduzierte LPN im Vergleich zu ihren Altersgenossen, was darauf hindeutet, dass ihre Gehirne weniger oder weniger effektive Ressourcen für diese Abruf‑und‑Kontroll‑Phase aufwendeten. Ein statistisches Modell, das das Verhaltensmaß (d′ aus der Zahlaufgabe) und das Hirnmaß (LPN‑Größe aus der Nicht‑Zahl‑Aufgabe) kombinierte, konnte etwa 70 % der Kinder korrekt als mit oder ohne Rechenschwierigkeiten klassifizieren, was auf ein potenziell nützliches Frühwarninstrument hindeutet.

Warum das wichtig ist, um Kindern zu helfen

Das Gesamtbild zeigt, dass schwere Rechenprobleme bei jungen Kindern nicht nur mit schwachem Zahlensinn oder Zählfertigkeiten zu tun haben. Vielmehr scheinen viele dieser Kinder eine breitere Schwäche im Arbeitsgedächtnis zu haben, die beeinflusst, wie gut sie Informationen halten, aktualisieren und kontrollieren können – unabhängig davon, ob es um Zahlen oder alltägliche Gegenstände geht. Diese domänenübergreifende Sichtweise erklärt, warum manche Schülerinnen und Schüler auf langsame, fehleranfällige Zählstrategien angewiesen sind und Schwierigkeiten haben, grundlegende Fakten auswendig zu lernen. Sie legt auch nahe, dass wirksame Unterstützung nicht ausschließlich auf zusätzliche Matheübungen setzen sollte, sondern möglicherweise allgemeine Gedächtnis‑ und Aufmerksamkeitsprozesse stärken muss. Durch die Kombination von Hirnmaßen mit sorgfältig gestalteten Aufgaben könnten Studien wie diese irgendwann eine frühere und präzisere Identifikation gefährdeter Kinder ermöglichen und so gezielte Interventionen eröffnen, bevor sich Rechenschwierigkeiten verfestigen.

Zitation: Safakheil, H., Nazari, M.A., Rezaeian, M. et al. Longitudinal behavioral and ERP evidence for domain-general working memory deficits in children with mathematical difficulties. Sci Rep 16, 7516 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38919-4

Schlüsselwörter: Rechenstörungen, Arbeitsgedächtnis, Kinder, EEG, Lernstörungen