Lexikon der Neurowissenschaft

Quantentheorie

5 Quantensprünge im Gehirn - Schlupflöcher für den Geist?

John C. Eccles hat behauptet, ein nichtphysischer Geist könnte die Exocytose beeinflussen. Diese hängt von zahlreichen großen Proteinen in und bei den Vesikeln und der synaptischen Membran ab, die z.B. Fusionsporen formen. Es ist unwahrscheinlich, daß Quanteneffekte auf dieser Größenskala eine signifikante Rolle spielen können, also Konfigurationsänderungen bei Makromolekülen zu bewirken vermögen. Unter den bekannten präsynaptischen Bedingungen wirkt sich die Heisenbergsche Unschärferelation nur für Massen in der Größenordnung des Wasserstoffatoms und für Zeitskalen in der Größenordnung von Femtosekunden aus. Es ist völlig rätselhaft, wie solche winzigen Quanteneffekte die Exocytose auslösen könnten, d.h. die Membranen von Vesikel und der Präsynapse zu öffnen vermögten. Noch problematischer: Wenn die Quanteneffekte diesen Einfluß tatsächlich haben, dann ist es unverständlich, wieso nichtkausale Ereignisse die neuronalen Aktivitäten nicht durcheinanderbringen und damit die Organisation von Wahrnehmung und Verhalten stören. Und die Quanteneffekte sind der gängigen Interpretation nach unverursacht, d.h. reiner Zufall. Einerseits braucht Eccles die indeterministische und probabilistische Natur der Quanteneffekte, um die Verletzung der physikalischen Erhaltungsgrößen zu vermeiden. Doch andererseits ist die Lücke im Kausalnexus der Natur notwendig, aber nicht hinreichend für den interaktionistischen Dualismus: Willensfreiheit kann sich nicht allein auf den reinen Zufall gründen. Eccles zufolge ist das Selbst in der Lage, die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Quanteneffekte zu verändern (oder spezifische Quantensprünge auszuwählen) und dadurch die neuronalen Aktivitäten auf eine zielgerichtete Art und Weise zu beeinflussen. Aber das impliziert eine Verletzung der quantenmechanischen Wahrscheinlichkeitsverteilung, die rein statistisch ist, und führt letztlich wieder sogenannte verborgene Parameter ein, die die Quantenprozesse bedingen. Doch die Existenz solcher verborgener Variablen, und nichts anderes wären die Eccles'schen Geister, ist experimentell widerlegt. Außerdem gibt es doch ein Problem mit den physikalischen Erhaltungssätzen: Nach interaktionistischer Auffassung muß der Geist hinter den Kulissen Informationen mit dem Gehirn austauschen. Aber die gegenwärtige Physik postuliert entweder eine Transformation von Materie oder Energie bei informationsverarbeitenden Prozessen, oder diese Prozesse können überhaupt keine Information übertragen. Und selbst wenn die Quanteneffekte wirksam wären und den Satz der Energieerhaltung aufgrund der Heisenbergschen Energie-Zeit-Unschärfe nicht verletzen würden, haben die corticalen Aktivitäten bekanntlich einen enormen Energieverbrauch, wie Messungen mit Positronenemissionstomographie und funktioneller Kernspinresonanztomographie zeigen, und zwar selbst bei bloßen Vorstellungen. Warum sollten und wie können also winzige Quanteneffekte die höchsten Hirnfunktionen ohne Energie in Gang setzen? Und selbst wenn sie es könnten: Wie würde das Eccles'sche Selbst es schaffen, Myriaden von Vesikeln mit Transmittern bei der Exocytose zu dirigieren, ohne Wahrnehmung, Denken und motorische Kontrolle zu beeinträchtigen oder völlig zu unterbrechen? Das ist das klassische Problem von Jordans Verstärker-Hypothese. Und Eccles hat eine Verstärkung postuliert, weil seine hypothetischen Quanteneffekte sonst ineffektiv wären. Selbst wenn sich die ferngesteuerten Quanteneffekte wirklich lawinenartig aufschaukeln können und diese Verstärkungseffekte nicht zum Chaos führen würden, müßten ihre Wirkungen extrem genau vorausberechnet werden. Dann müßte das Selbst aber mehr wissen, als selbst die Quantentheorie erlaubt (aufgrund der Heisenbergschen Unschärferelation). Es müßte unendlich schnell rechnen können, denn das Gehirn ist ein komplexes System mit einer starken nichtlinearen Dynamik auf ganz verschiedenen Ebenen, die in der Praxis nicht einmal von den größten denkbaren Computern exakt berechnet werden könnte.

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