Kontroverse

Wie geschieht Bewusstsein?

Die Hirnforscher Christof Koch und Susan Greenfield debattieren ihre Standpunkte zur Hirnaktivit�t bei Bewusstseinsprozessen.

Die Frage, wie aus Vorg�ngen im Gehirn Bewusstsein entsteht, geh�rt zu den schwersten in der Wissenschaft �berhaupt. Forscher legen unser Gehirn bis in biochemische Feinheiten offen. Was direkt nach dem Urknall geschah, verm�gen sie noch einigerma�en herzuleiten. Doch wie bewusstes Erleben zu Stande kommt, konnte noch niemand zufrieden stellend erkl�ren.

Wir m�chten helfen, dieses R�tsel zu entschl�sseln. In vielen Punkten sind wir einer Meinung. Das gilt f�r die Einsicht, dass die Frage nach dem Bewusstsein ganz unterschiedliche Ph�nomene und Aspekte ber�hrt � die auch f�r sich untersucht werden m�ssen. Selbstbewusstsein ist einer davon, ein anderer der momentane Gehalt von Bewusstseinserlebnissen. Weitere betreffen…

1. Sind M�nner bewusster als Frauen?

03.01.2008, Max Happel, Magdeburg

Denn das behauptet Susan Greenfield in dem hochinteressanten Streitgespr�ch mit Christoph Koch. M�nner haben mehr Hirnmasse als Frauen und �Bewusstsein w�chst, wenn das Gehirn an Gr��e gewinnt.�, so Greenfield. Diese Interpretation ist sicher ein wenig �berspitzt, allerdings nimmt Greenfield in der Diskussion, ob Bewusstsein mehr von der Qualit�t oder der Quantit�t neuronaler Zusammenspiele abh�ngt, ganz klar letztere Position ein. Letztlich sind die beiden Meinungen allerdings deutlich besser repr�sentiert durch die Dichotomie: Holistisch vs. Lokalisiert. Doch auch hier sind der Position von Greenfield die neurowissenschaftlichen Befunde der letzten beinahe 150 Jahre gegen�berzustellen. Begonnen mit der Lokalisationstheorie von Pierre-Paul Broca (1861) haben sich bis heute nicht abzuz�hlende Befunde �ber lokalisierte funktionsspezifische Hirnbereiche etabliert. Das Gegenargument der Epilepsie wendet Greenfield noch elegant ab. Allerdings wird es schwierig zu erkl�ren, warum Patienten mit einer Hemispherektomie nicht mehr nur �halb so bewusst� sind wie zuvor. Oder: stimuliert man den humanen Cortex elektrisch und aktiviert extrem gro�e Neuronenpopulationen, so werden maximal Basisperzepte, wie Lichtblitze oder Knackger�usche evoziert. Neuronale Quantit�t kann nicht alles sein!
Zus�tzlich begeht sie weitere argumentative Fehler: (1) Stanley Cobb hat in den 1960ern das Vogel-Gehirn als �einzigartig� beschrieben und zeigte, dass das Hyperstriatum analoge Funktionen zum Cortex erf�llt. Corviden gelten als hoch intelligente V�gel und haben die gr��ten und zellreichsten Hyperstriata, was zwar die Quantit�tshypothese st�tzt, aber ganz und gar nicht gegen Koch�s Hypothese spricht! (2) Ihre Schlussfolgerung: �G�be es zum Bewusstsein nichts weiter an neuronalen Korrelaten, als dass sich jeweils bestimmte Neuronen entladen [..], dann bef�nde sich dieses in den Hirnneuronen selbst� h�lt keiner Logik stand.
Aber wie bei allen wertvollen wissenschaftlichen Diskussionen, haben beide Positionen ihre Berechtigung. Ich stimme Greenfield zu, dass die Lokalisation von Hirnph�nomenen keine R�ckschl�sse auf das emergente Entstehen des Bewusstseins erlaubt. Weiterhin unterst�tze ich die These, dass das Gehirn ein Set aus Hierarchien ist (sensorisch, motorisch, interpretativ, kognitiv etc�), welches notwendigerweise auch in gewissem Ma�e holistisch und distributiv funktionieren muss. Allerdings muss dieses Netzwerk �ber Lernprozesse spezialisiert werden � dabei entstehen zweifelsfrei auch spezialisierte Neuronenpopulationen. Z.B. Friston (2003, Neural Netw.) zeigt, wie lokalisierte Funktionen, verkn�pft �ber holistische Netzwerke, die gr��te Effizienz neuronaler Verarbeitung bieten.

2. Welche physikalischen Grunds�tze verwertete die Evolution?

04.01.2008, Michael Rosengarth, Kornwestheim

In seinem Buch "Schatten des Geistes" (Spektrum Verlag) beschreibt Roger Penrose seine Schlussfolgerungen bez�glich der Funktionsweise des Bewusstseins aus mathematischer und physikalischer Sicht. Danach gibt es deutliche Hinweise darauf, dass Bewusstsein durch Quantenkoh�renz der Mikrotubuli verursacht wird, d.h. einem kollektiven Ph�nomen analog zur Supraleitf�higkeit entspricht.
Die beiden im Artikel vorgestellten Theorien gehen zwar bez�glich der Annahme eines synchron t�tigen Neuronenensembles in dieselbe Richtung, jedoch basieren beide "nur" auf Experimenten zur kausalen Wechselwirkung der Koalitionspartner.
Im "Zeitalter der Emergenz" (Robert B. Laughlin in "Abschied von der Weltformel", Spektrum Verlag) m�ssten sich eigentlich zunehmend Physiker mit der Fragestellung befassen, welche physikalischen Grunds�tze die Evolution entdeckt und verwertet hat, um das menschliche Genie zu bilden.

3. Stochern im Nebel

04.01.2008, Manfred Schlabbach, Berlin

Ich lese Ihre Zeitschrift jedes Mal mit gro�em Interesse, und ich freue mich dar�ber, dass es immer wieder Menschen gibt, die versuchen, den Wissenshorizont dort zu durchbrechen, wo die H�rden besonders hoch zu sein scheinen.

In dem genannten Artikel wird versucht, die Ergebnisse der Messungen am menschlichen Hirn zu analysieren. Es werden dazu auch Erfahrungen aus dem t�glichen Leben herangezogen. Ich beziehe mich hier auf den Kasten auf Seite 45.

Die Meinung von Frau Greenfield, dass nur die Quantit�t der Ger�usche f�r das Aufwachen ma�geblich ist, kann ich aus eigener Erfahrung nicht nachvollziehen. Wie w�re es zu erkl�ren, dass man bei erheblichem Stra�enl�rm oder sogar bei heftigen Gewitter tief schl�ft, bei leisen aber ungewohnten Ger�uschen, zum Beispiel n�chtlich schleichenden Schritten in der N�he des Zeltes, im Bruchteil einer Sekunde hellwach im Schlafsack sitzt, w�hrend einem das Grauen im Nacken hoch kriecht?

Der menschliche Organismus hat sich im Laufe der Evolution ein nicht schlafendes Sinnesorgan geschaffen, um den gegen�ber Raubtieren kr�ftem��ig weit unterlegenen Homo sapiens vor Gefahren zu warnen. Deshalb schlafen wir bei bekannten, auch sehr lauten Ger�uschen ruhig weiter, sogar das Scheppern des Weckers wird gelegentlich als vorbeifahrender Zug in unsere Tr�ume eingebaut, ohne dass wir erwachen. Anderseits kann schon das leise Knacken der Uhr, wenige Sekunden vor dem Alarm, den Schl�fer wecken. Und was passiert eigentlich, wenn man sich vornimmt, zu einer bestimmten Uhrzeit aufzuwachen. Das funktioniert n�mlich nach einiger �bung auch. Wie kommt da die gro�e Menge Neuronen zusammen, die das Aufwachen bewirken sollen?

Im Schlaf wahrgenommene Ger�usche werden also offenbar im Gehirn analysiert, oder zumindest unterschieden nach Gefahr oder keine Gefahr. Der daf�r verwendete Algorithmus ist jedoch so einfach strukturiert, dass man nach dem Erwachen oft feststellt, dass man im Schlaf das beunruhigende Ger�usch falsch eingeordnet hat.

Jedenfalls ist nur die Qualit�t der wahrgenommenen Information f�r die Entscheidung ma�geblich: Aufwachen oder Weiterschlafen. Leise Wecker erf�llen ihre Funktion ebenso zuverl�ssig wie laute. Diese Erfahrung kann jeder Mensch an sich selbst beobachten.

Wir k�nnen unser Gehirn an Messger�te anschlie�en und Theorien �ber die Kurven aufstellen. In der modernen Hirnforschung k�nnen wir aber nur die elektromagnetischen und die chemischen Vorg�nge beobachten. Solange wir nicht einmal die blasseste Ahnung haben, welche physikalischen Gesetze es dem menschlichen Hirn in Grenzsituationen erm�glichen, Informationen zielgerichtet und entfernungsunabh�ngig auszusenden, oder Gegenst�nde �ber einige Entfernung zu bewegen, ist das alles nicht viel mehr als ein Stochern im Nebel. Es ist anzunehmen, dass diese Ph�nomene auch innerhalb des Organs eine Rolle spielen. Ob dabei Quanteneffekte, wie einige Wissenschaftler vermuten, eine Rolle spielen, konnte bisher nicht best�tigt werden.

4. Bewusstsein, Datenverarbeitung mit Hilfe geeigneter Sensorik

08.01.2008, Dr. Jan Neumann

Bei der Diskussion um die Entstehung von Bewusstsein vermisse ich bisher die Auseinandersetzung mit den Bewusstseinsinhalten. Sich einer Sache, Person oder sonst irgendetwas bewusst zu sein, bedeutet doch, es in einen assoziativen Kontext zu stellen. Das wiederum bedarf eines gewissen "Wiedererkennungswertes" der Bewusstseinsinhalte und damit einer Modellvorstellung. Selbst das Bewusstsein �ber sich selbst kommt nicht ohne eine Modellvorstellung aus. Ein Kleinkind lernt erst im Laufe seiner ersten Lebensmonate mit Hilfe von Sinneseindr�cken, welche K�rperteile origin�rer Bestandteil seiner selbst sind.
Diese �berlegung f�hrt sofort zur n�chsten These: Bewusstsein bedarf der Kommunikation mit der Au�enwelt �ber Sinnesorgane. Ohne die Reize von Sinnesorganen gibt es kein "Wiedererkennen" und damit keinen Kontext, in den mein Bewusstsein etwas einordnen k�nnte. Auch ein noch so komplexer Computer, der nicht �ber "Sinnesorgane" verf�gt, wird nicht in der Lage sein, sich ein Modell �ber sich selbst - oder etwas anderes - zu schaffen, wessen er dann bewusst werden k�nnte. Meiner eigenen K�rperlichkeit werde ich mir dadurch bewusst, dass st�ndig Druck-, Schmerz-, K�lte- und W�rmereize u.s.w., die aus meinem K�rper stammen, auf mein Gehirn einstr�men. Das Gehirn selbst entzieht sich diesem k�rperlichen Empfinden, was die Besch�ftigung mit seinen inneren Strukturen ohne die Hilfe unserer Sinnesorgane, �ber die wir es naturwissenschaftlichen Experimenten "von au�en" unterwerfen k�nnen, unm�glich macht.
Ich wage deshalb die Umformulierung von Descartes These: "Ich denke, also bin ich" in "Ich f�hle, also bin ich".
Die Frage, ob Bewusstsein durch "Hardware" repr�sentiert wird, wie es Koch pr�feriert, oder durch Software, die mal in diesem, mal in jenem Bereich des Computers Gehirn abl�uft, wie Frau Greenfield postuliert, l�sst sich sicher irgendwann durch verfeinerte Experimente entscheiden, die die mechanistischen Vorg�nge im Gehirn noch besser sichtbar machen als bisher.
F�r Frau Greenfields These spricht die ihrem Modell innewohnende gr��ere Flexiblit�t und der damit einhergehende geringere notwendige Hardwareaufwand, was es wesentlich kleineren Gehirnen als dem menschlichen schon erm�glichen sollte, bewusstseins�hnliche Prozesse zu entwickeln, was evolution�r nur Vorteile bringen kann.
Insgesamt scheint mir Bewusstsein kein qualitatives Merkmal zu sein, das vorhanden ist oder nicht, sondern eine quantiative Eigenschaft komplexer Datenverarbeitung in Verbindung mit geeigneter Sensorik.

5. Begrenzte Wahrnehmungsleistung

19.02.2008, Heinz Krenn, Baden, �sterreich

Zuerst m�chte ich betonen, dass ich Techniker und kein Fachmann auf dem behandelten Gebiet bin. Als Sportsch�tze, welcher an die Grenze des M�glichen geht, habe ich mich aber intensiv mit dem Sehen und dem damit zusammenh�ngenden Problemen besch�ftigt. Wenn Naotsugo Tsuchiya und Christof Koch entdeckt haben, dass mittels Blitzlichtgewitter die Wahrnehmung des anderen Auges unterbunden wird so ist das sicher richtig. Nicht richtig d�rfte aber die Interpretation sein. Seit dem Artikel im Spektrum �ber Crossmodale Aufmerksamkeitseffekte von Grit Hein sollte eigentlich bekannt sein, dass die Wahrnehmungsleistung unseres Gehirns begrenzt ist.
Wer als �Spotter" (Scheibenbeobachter) dem Sch�tzen Treffer und Fehlschuss ansagen will, sollte die Kugel fliegen sehen. Der Knall des Schusses �berlagert aber die Wahrnehmung auf den ersten ca. 25 Metern. Wer die hohe Konzentration (im wahrsten Sinne des Wortes !) aufbringt um mit offener Visierung (Kimme und Korn) mit einer Pistole auf 200 m ein Ziel von der Gr��e eines Tellers zu treffen, der nimmt das Geschehen um sich nicht mehr wahr.
Jeder Programmierer, welcher in einem Programm z.B. ein bewegtes Bild mit eingeschr�nkter Hardwareleistung darstellen soll, wird vermutlich sehr schnell darauf kommen, dass die bildwichtigen Teile, auf welchen die Konzentration des Zuschauers gerichtet ist, vorrangig auf Stand gebracht werden. Legt man dies auf die Wahrnehmung um, so sind pl�tzlich viele Ph�nomene erkl�rbar. Der Tunnelblick kommt �fter vor, als die Menschen denken wie z.B. bei dem Kind, dass die Konzentration auf den Ball gerichtet, das Auto nicht wahrnimmt (!).
Bez�glich des Bewusstseins tendiere ich eher zum Standpunkt von Susan Greenfield, denn auch in der Holographie ist das Bild das Abbild der Wellenfunktion, welche mit der Untersuchung von einzelnen Pixeln wohl nicht aufzukl�ren ist. Es sollten auch �berlegungen angestellt werden, ob sich die Selbstwahrnehmung nicht nur auf den Gegenwartspunkt, sondern auch mehr oder weniger auf Vergangenheit und Zukunft erstreckt.

6. Neurale Gesamtverschaltung betrachten

28.02.2008, Dr. Frank Subke, Mehlingen

Frau Greenfields einsichtige Feststellung (S. 47 Mitte) �ber die Konsequenz aus Christof Kochs qualitativ-lokal orientierter Bewusstseinshypothese, dass V�gel dann kein oder nur ein geringes Bewusstsein bes��en, weil diese keinen Neokortex aufweisen, tr�fe ebenso auf das von ihr vertretene quantitative Erkl�rungsmodell zu. V�gel verf�gen nun �ber deutlich weniger Neurone als viele S�uger und somit �ber weniger potentielle neuronale Ensembles. �berhaupt, was w�re letztlich ein gr��eres oder schw�cheres Bewusstsein? Immerhin res�miert Frau Greenfield, dass nicht bestimmte Hirnregionen oder Neuronengruppen, sondern der dahinter stehende Prozesse im Fokus einer Theorie des Bewusstseins zu liegen habe (S. 47 unten).

Als Ansatz und potentielles Differentialkriterium f�r ein neuronales Bewusstseinskorrelat wird von beiden Kontrahenten die synchrone Aktivit�t von Neuronengruppen h�ufig korrelierend mit Sinnesimpulsen hervorgehoben. Neurone nun sind spezialisierte Zelltypen, die haupts�chlich der schnellen Informationsweitergabe untereinander (�ber elektrochemische Impulse) dienen. Eine Ableitung neuronaler Impulse ohne Wissen dar�ber, was da kodiert ist, l�sst genauso wenig stringente Schl�sse zu, wie das Anmessen von Signalen einer Telefonleitung dar�ber, ob die abgeleiteten Impulse aus einem Gespr�ch mit Herrn �Bewusstsein� oder Frau �Unbewusst� stammen. Erst die Sichtung der Gesamtleitung (Kommunikation: Sender / Empf�nger / Code) verschafft Kl�rung.

Dasselbe Neuron kann potentiell sowohl �bewusste� als auch �unbewusste� Informationen tragen. Das Geheimnis des Bewusstseins d�rfte daher allein in der Betrachtung der neuralen Gesamtverschaltung (sensorischer Input - interneuronale Verarbeitung � effektorischer Output) zu ergr�nden sein.