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Donald O. Hebb und der menschliche Geist

Innere Vorstellungen sind die Triebfedern des Verhaltens, und ihr Sitz ist das Gehirn - mit diesem Denkansatz setzte sich Hebb über die seinerseits vorherschende behavioristische Lehrmeinung hinweg. Seine Theorie legte den Grundstein für die modernen Neurowissenschaften und für die Entwicklung von Computermodellen neuronaler Netze.


Donald O. Hebb, einer der einflußreichsten Psychologen seiner Zeit, wollte eigentlich Romanschriftsteller werden. Da er dazu eine psychologische Vorbildung für nötig hielt, schrieb er sich in einen entsprechenden Kurs ein. Dies markierte den Beginn einer zwei Jahrzehnte währenden Forschungstätigkeit, die 1949 in der Veröffentlichung von "The Organization of Behavior" gipfelte, einem Grundpfeiler der modernen Neurowissenschaften.

In dieser bahnbrechenden Monographie postulierte Hebb neuronale Strukturen, die er Zell-Ensembles (cell assemblies) nannte; sie würden durch die Aktivität bestimmter Nervenverbindungen gebildet, die man heute als Hebbsche Synapsen bezeichnet. Die Theorie der Zell-Ensembles leitete Hebb auch bei seinen grundlegenden Experimenten zum Einfluß frühkindlicher Umgebungsreize auf die Intelligenz, und sie wies den Weg zur Modellierung neuronaler Netze, seit längerem ein wesentlichger Ansatz auf dem Gebiet der künstlichen Intelligenz.

Hebbs Buch erschien zu einem günstigen Zeitpunkt. Es rüttelte an den Grundfesten des Behaviorismus in einem Moment, als die Vorherrschaft dieser Doktrin bereits zu schwinden begann. Die Behavioristen lehnten es rundweg ab Verhalten durch gedankliche Assoziationen oder Nervenzellaktivität zu erklären, was sie als Mentalismus beziehungsweise Physiologisieren abtaten. Viele Psychologen waren der künstlichen Theorien, die aus solch eingeschränkter Sichtweise hervorgingen, jedoch überdrüssig geworden und fühlten sich von Hebbs Konzept und seinem gewinnenden literarischen Stil angezogen. Das Buch wurde ein Klassiker und Hebb (zumindest unter Psychologen) ein fester Begriff.

Hebb hat zu keiner Zeit behauptet, seine Theorie sei fest in der Physiologie verankert gewesen, als er sie 1949 aufstellte. Sein Modell gab den Physiologen nur etwas, nach dem sie suchen konnten. Und als dann das Gehirn immer weiter enträtselt wurde, ließen sich seine Vorstellungen in konkretere neuronale Begriffe kleiden. Aber keine der späteren Untersuchungen hat Hebbs Grundhypothese bisher erschüttert, und ihr Einfluß ist heute in zahlreichen Forschungsbereichen spürbar.

Schwierige Selbstfindung


Hebb wurde in Chester geboren, einem kleinen Fischer- und Bootsbauerstädtchen in Neuschottland (Kanada). Seine Eltern waren Ärzte, und seine Geschwister – zwei Brüder und eine Schwester – traten in die elterlichen Fußstapfen. Donald hingegen demonstrierte frühzeitig Unabhängigkeit. Mit einem Anglistikstudium, das er 1925 an der Dalhousie-Universität in Halifax abschloß, bereitete er sich auf die angestrebte Karriere als Schriftsteller vor.

Während er seinen ersten Roman konzipierte, unterrichtete er an einer Schule seiner Heimatstadt, um sein Auskommen zu finden. Ein Jahr später machte er sich auf, das Leben kennenzulernen, und ging nach Westen, wo er mit einem Achtspänner auf Farmen in der Prärie sein Geld verdiente. Nach einem vergeblichen Versuch, als Matrose auf einem Frachter nach China anzuheuern, kehrte er in den Osten Kanadas zurück und jobbte als einfacher Arbeiter in Quebec.

Doch im Jahre 1927 mußte ein angehender Romanautor nicht nur das Leben, sondern auch das Werk Sigmund Freuds kennen. So wurde Hebb mit der Psychologie bekannt. Freuds Schriften beeindruckten ihn genug, daß er sich an der Psychologischen Abteilung der McGill-Universität in Montreal um einen Studienplatz bewarb. Als er dann 1928 als graduierter Teilzeit-Student zugelassen wurde, verdiente er sich seinen Unterhalt wiederum als Lehrer – und aus diesem Notbehelf wäre fast eine berufliche Karriere geworden. Bereits nach einem Jahr wurde Hebb die Leitung der Grundschule in einem Montrealer Arbeiterviertel übertragen. Er war entschlossen, in den Kindern Freude am Lernen zu wecken. Er gab daher nie Strafarbeiten auf, sondern schickte die Missetäter statt dessen zum Spielen auf den Schulhof.

Hebb ging ganz in seinen Erziehungsexperimenten auf und erwog ernsthaft, Lehrer zu bleiben. Doch zwei Ereignisse stimmten ihn schließlich um. Eine Knochentuberkulose der Hüfte, von der er zeitlebens ein leichtes Hinken zurückbehielt, fesselte ihn ein Jahr lang ans Bett. Dann wurde – nur 18 Monate nach der Hochzeit – seine Frau bei einem Autounfall getötet. Hebb beschloß daraufhin, Montreal zu verlassen.

Während der erzwungenen Bettruhe setzte sich Hebb im Rahmen seiner Magisterarbeit erstmals mit der Anlage-Umwelt-Kontroverse auseinander. Dabei stellte er die These auf, spinale Reflexe seien das Resultat einer klassischen Konditionierung beim Fetus. Später suchte er diese Abhandlung zu unterdrücken; denn er hielt sie nicht nur für inhaltlich falsch, sondern lehnte mittlerweile auch alle psychologischen Arbeiten ab, die einer experimentellen Grundlage entbehrten.

Einer von Hebbs Prüfern war der Physiologe Boris P. Babkin, der bei Iwan P. Pawlow (1849 bis 1936), dem Entdecker der klassischen Konditionierung, in St. Petersburg gearbeitet hatte. Babkin empfahl Hebb, Erfahrungen im Labor zu sammeln, und arrangierte für ihn eine Zusammenarbeit mit Leonid Andrejew, einem weiteren russischen Emigranten. Hebb konditionierte also Hunde; doch imponierte ihm Pawlows Technik, einen bedingten Reiz (beispielsweise einen Glockenton) mit einem unbedingten (Futter) zu verbinden, bis er allein den bedingten Reflex (Speichelfluß) auslöste, auf die Dauer immer weniger. Nachdem Hebb lange mit sich gerungen hatte, ob er bei der Psychologie bleiben sollte, braclS er 1934 schließlich alle Brücken hinter sich ab, borgte sich Geld und ging nach Chicago, um seine Doktorarbeit bei dem Hirnforscher Karl S. Lashley (1890 bis 1958) fortzuführen.

Lehr- und Wanderjahre


Dieser Wissenschaftler beeinflußte Hebbs Denkweise grundlegend – vor allem durch die Betonung der Physiologie. Lashley hatte nie bezweifelt, daß Verhalten nur erklärbar würde, wenn man die Funktionsweise des Gehirns verstünde. Als Laborgehilfe hatte er 1910 Schnitte eines Froschgehirns aus dem Abfall geklaubt und in den Verknüpfungen der Nervenzellen nach Hinweisen auf das Verhalten des Frosches gesucht. In seinen Experimenten forschte Lashley nach Gedächtnisspuren im Gehirn. Dazu entwickelte er Techniken, gezielt Läsionen zu setzen und ihre Position und ihr Ausmaß zu bestimmen. Um 1930 hatte er so die Überzeugung gewonnen, daß Erinnerungen nicht in einer einzelnen Region, sondern im gesamten Gehirn verteilt gespeichert seien. Als Hebb 1934 nach Chicago kam, konzentrierte er sich gerade auf die Erforschung des Sehens.

Ein Jahr später wurde Lashley eine Professur an der Harvard-Universität in Cambridge (Massachusetts) angeboten, und es gelang ihm, Hebb mitzunehmen. Der mußte daraufhin jedoch mit seinen Untersuchungen noch einmal ganz von vorne anfangen. Da seine Ersparnisse nur mehr für ein Jahr reichten, suchte er ein Experiment, das unabhängig vom Ergebnis als Grundlage für die Promotion dienen konnte. So verband er sein Interesse an der Anlage-Umwelt-Kontroverse mit Lashleys Sehversuchen und untersuchte, wie sich frühe Erfahrungen auf die Entwicklung des Sehvermögens bei Ratten auswirken.

Im Widerspruch zu den spekulativen Thesen aus seiner Magisterarbeit beobachtete er nun, daß Ratten, die im Dunkeln aufgezogen wurden, die Größe und Helligkeit von Mustern genauso akkurat unterscheiden konnten wie normal aufgewachsene Tiere. Die Organisation des visuellen Systems schien demnach angeboren und unabhängig von Umweltreizen zu sein eine Sichtweise, die mit gestaltpsychologischen Vorstellungen übereinstimmte, denen Lashley zuneigte (siehe "Das Vermächtnis der Gestaltpsychologie" von Irvin Rock und Stephen Palmer, Spektrum der Wissenschaft, Februar 1991, Seite 68).

Aber Hebb hatte einen wichtigen Punkt übersehen, obwohl die entsprechenden Befunde in seiner damaligen Veröffentlichung sehr wohl enthalten sind: Im Dunkeln aufgezogene Ratten brauchten erheblich mehr Zeit als Kontrolltiere, um senkrechte von waagerechten Linien unterscheiden zu lernen. Erst viele Jahre später, nachdem Hebb seine Ansichten über das Verhältnis zwischen angeborenen und erworbenen Mechanismen noch einmal umgestoßen hatte, maß er diesem Umstand die nötige Bedeutung bei.

Als Hebb schließlich den Doktortitel erhielt, war die Weltwirtschaftskrise noch keineswegs überwunden und eine Stelle in der physiologischen Psychologie nicht zu bekommen. Darum blieb er noch ein weiteres Jahr als Assistent bei Lashley, wo er seine Untersuchungen fortsetzen konnte. Zwar hatte sich der Arbeitsmarkt in den USA auch 1937 noch nicht erholt, doch Hebbs Schwester, die an der McGill-Universität in Physiologie promovierte, erfuhr, daß der Chirurg Wilder Penfield für das gerade von ihm eingerichtete Montreal Neurological Institute einen Mitarbeiter suchte, der die Wirkung von Hirnoperationen auf das Verhalten der Patienten prüfen sollte. Hebb bewarb sich erfolgreich und erhielt ein zweijähriges Forschungsstipendium. Er heiratete wieder und kehrte nach Montreal zurück. So fand sich der junge Mann, der geglaubt hatte, als Romancier aus der Familientradition ausbrechen zu können, als Mitglied einer Medizinergruppe wieder, die Pionierarbeit bei der Behandlung neurologischer Störungen leistete.

Penfield hatte sich darauf spezialisiert, fokale Epilepsien chirurgisch zu behandeln, indem er vernarbte Bereiche der Großhirnrinde entfernte. Er war sich bewußt, daß er Hand an das Organ des Geistes legte und durch eine falsche Bewegung seinen Patienten Sprachvermögen, Intelligenz oder sogar das Bewußtsein rauben konnte. Dies war zweifellos der Grund, warum er Psychologen in sein Tearn aufnahm, und erklärt sein großes Interesse an deren Erkenntnissen.

Hebbs Hauptaufgabe war festzustellen, wie und wie stark sich die intellektuellen Fähigkeiten von Patienten veränderten, denen ein Stück ihrer Großhirnrinde herausgeschnitten worden war. Solche Untersuchungell waren nicht neu; sie kamen nach dem Ersten Weltkrieg auf, als man Soldaten mit kopfschußbedingten Hirnverletzungen psychometrisch testete, und wurden später an Patienten mit Hirntumoren fortgeführt. In vielen Fällen erzeugten die Läsionen merkliche intellektuelle Einbußen; Ort und Ausmaß der Schädigung ließen sich aber nur schwer ausmachen. Demgegenüber sind chirurgische Eingriffe präziser, und epileptische Narben schädigen das Gehirn nicht so diffus wie Gewehrkugeln oder Tumoren.

Bald stieß Hebb auf ein eigentümliches Problem. Damals hielten Psychologen die Vorderlappen der Großhirnrinde für den Sitz der menschlichen Intelligenz; denn von allen Rindenbezirken ist diese Region beim Menschen im Vergleich zu weniger intelligenten Tieren weitaus am stärksten vergrößert. Trotzdem konnte Hebb bei Patienten, deren Vorderlappen durch einen Unfall oder chirurgische Eingriffe zerstört worden waren, keine intellektuellen Einbußen nachweisen. Dies beeindruckte ihn tief und inspirierte ihn zur Suche nach einer Theorie über das Gehirn und intelligentes Verhalten.

Spätere Arbeiten machten allerdings klar, daß Hebb sich zu sehr auf die gängigen Intelligenztests verlassen hatte. Brenda Milner, eine seiner Studentinnen, die seine Arbeit mit Penfields Patienten weiterführte, entdeckte Persönlichkeitsveränderungen, die bei einem Intelligenztest nicht unbedingt auffallen, das Leben der Betroffenen aber dennoch tiefgreifend beeinträchtigen. So halten Menschen nach Vorderhirnverletzungen oft an Verhaltensweisen fest, die nicht mehr angemessen sind.

Als sein Forschungsstipendium auslief, fand Hebb an der Queen’s University in Kingston (Ontario) endlich eine Dauerstellung. Trotz starker Beanspruchung durch die Lehre führte er seine Untersuchungen zum Problem der Intelligenz fort. Für Intelligenztests an Ratten entwickelte er gemeinsam mit seinem Studenten Kenneth Williams ein Labyrinth mit variablen Gängen, das im folgenden Vierteljahrhundert noch oft eingesetzt wurde. Stolz war Hebb jedoch vor allem auf eine theoretische Untersuchung, in der er basierend auf seinen Forschungsergebnissen am Montreal Neurological Institute postulierte, daß Kindheitserfahrungen die spätere Intelligenz entscheidend prägten. Damals nahm kaum jemand Notiz von dieser Abhandlung, deren Inhalt heute beinahe ein Gemeinplatz ist und zahlreiche Vorschul-Förderungsprogramme inspiriert hat. Aber um 1940 definierten die meisten Psychologen Intelligenz noch praktisch als eine angeborene Eigenschaft.

Um die Ergebnisse seiner Studien über Kindheitseinflüsse mit der Beobachtung in Einklang zu bringen, daß Verletzungen des Großhirnvorderlappens scheinbar harmlos waren, stellte Hebb die Hypothese auf, diese Hirnregion sei nicht für das Denken zuständig, sondern diene in erster Linie dazu, den enormen Wissenserwerb während der ersten Lebensjahre zu erleichtern. Vergleichende Experimente zu den Auswirkungen früher und später Hirnläsionen stützten diese Ansicht zwar nicht immer; aber sie bildete ein Sprungbrett für Hebbs spätere Theorien.

Der Wendepunkt


Im Jahre 1942 übernahm Lashley die Leitung der vom Pionier der vergleichenden Tierverhaltensforschung Robert M. Yerkes (1876 bis 1956) gegründeten Laboratorien für die Biologie der Primaten in Orange Park (Florida) und lud Hebb ein, in seinem Team das Verhalten von Schimpansen zu untersuchen. Hebb ergriff bereitwillig die Gelegenheit, sich bei Lashley wieder ganz der Forschung widmen zu können, obwohl er zunächst nicht sehr begeistert darüber war, mit Schimpansen zu arbeiten.

Lashley wollte Tests entwickeln, mit denen sich feststellen ließ, wie Tiere lernen und Probleme lösen. Hebb hatte er die Aufgabe zugedacht, Persönlichkeit und emotionale Eigenheiten der Affen zu studieren. Anschließend sollte untersucht werden, wie sich Hirnverletzungen auf die vorab an unversehrten Tieren festgestellten Verhaltensweisen und geistigen Leistungen auswirken.

Die Schimpansen waren schwieriger zu trainieren, als Lashley erwartet hatte. Wegen dieser Verzögerungen kam es während Hebbs Anstellung nicht zu Hirnoperationen. Dennoch faszinierte es Hebb, die Schimpansen zu beobachten, und er behauptete, in den fünf Jahren seiner Arbeit mit diesen Tieren mehr über die menschliche Psyche erfahren zu haben als zu irgendeiner anderen Zeit seit seinem fünften Lebensjahr. Jeder Affe ließ eine eigene Persönlichkeit erkennen, und alle offenbarten einein Sinn für – vorzugsweise burleske – Komik. Hebb und die anderen Teammitglieder zogen ihrerseits ein sublimeres Amüsement aus den verbalen Verrenkungen von Besuchern aus der Gilde der orthodoxen Behavioristen, die sich abmühten die groben Scherze und derben Possen der Tiere zu beschreiben, ohne auf kognitive Begriffe einer "mentalistischen Sprache" zurückzugreifen.

Seine ausgiebigen, scharfen Beobachtungen vieler Schimpansen im Primatenlabor lehrten Hebb, daß sich die Persönlichkeit einschließlich ihrer pathologischen Manifestationen – etwa Phobien – nicht allein aus bestimmten Erfahrunvgen heraus entwickeln. So stellte er fest, daß junge, im Labor geborene Schimpansen beim Anblick einer Schlange furchtsam reagierten, obwohl sie nie zuvor ein solches Tier gesehen hatten. Desgleichen fürchteten sich die Schimpansen vor Modellen von Affen- oder Menschenköpfen oder anderen isolierten Körperteilen – ja selbst vor vertrauten Betreuern, wenn diese ungewöhnlich gekleidet waren.

Hebb beobachtete als einer der ersten Wissenschaftler auch das soziale Verhalten in Gefangenschaft lebender Delphine und kam zu dem Schluß, daß es ein Intelligenzniveau wie das von Menschenaffen voraussetze. Diese Tierstudien trugen wahrscheinlich zu seiner späteren Uberzeugung bei, das Niveau des Spielverhaltens verrate viel über die Intelligenz eines Lebewesens.

Lashley suchte auch zu ergründen, wie das Gehirn Wahrnehmungen in Forrn von Wissen über die Welt kategorisiert, und weckte damit erneut Hebbs Interesse an dem Themenkreis Konzeptbildung und Denken. Als Frage läßt sich das Problem folgendermaßen formulieren: Woher weiß das Gehirn, daß es Dreiecke, Autos oder Hunde in jeweils einen Topf werfen (generalisieren) darf, obwohl keine zwei Dreiecke, Autos oder Hunde jemals genau dasselbe Erregungsmuster auf den Sinnesrezeptoren hervorrufen?

Der Wendepunkt in Hebbs Denken kam, als er von den Arbeiten des Neurophysiologen Rafael Lorente de No erfuhr, der am Rockefeller-lnstitut für Medizinische Forschung in New York (aus dem die Rockefeller-Universität hervorging ) neuronale Erregungsschleifen beziehungsweise Rückkopplungsbahnen im Gehirn entdeckt hatte. Eine Grundannahme aller psychologischen Theorien, auch der physiologisch orientierten, war bis dahin gewesen, daß Information den Organismus – ähnlich wie Nahrung den Verdauungstrakt – gewissermaßen auf einer Einbahnstraße durchliefe. In Lorentes Rückkopplungsschleifen nun erkannte Hebb das bislang vermißte Basiselement einer wirklichkeitsgetreueren Theorie des Geistes.

Die Lerntheorie kannte den Begriff der Rückkopplung (feedback) bereits. Fast alle Lernmodelle postulierten, daß der Verhaltens-Output des Organismus (seine Reaktion auf einen Eingangsreiz) in irgendeiner Weise auf den Input (die sensorischen Informationen) zurückwirkt und damit selbst wieder zum Auslöser einer neuen Reaktion werden könne – zum Beispiel dann, wenn sich ein Tier so verhält, daß es einen Belohnungsreiz bekommt. Eine Rückkopplung über nur einen einzigen Kanal wäre allerdings langsam und unzuverlässig. Mit Millionen untereinander verbundener Feedback-Schleifen ließen sich dagegen leicht innere Modelle der Außenwelt konstruieren, mit denen man die Rückwirkung möglicher Reaktionen vorausberechnen könnte, ohne daß auch nur ein Muskel zucken müßte.

Die Theorie der Zell-Ensembles


Da Hebb sich auf das Sehen spezialisiert hatte, konzentrierten sich seine frühen neuronalen Theorien auf dieses System. Er wußte, daß die Punktzu-Punkt-Projektion von der Netzhaut zur Großhirnrinde im primären visuellen Cortex endet. Deshalb vermutete er, die neuronalen Ausgänge der primären Sehrinde (Area 17) führten diffus (ohne exakte topographische Zuordnung) in die umliegenden assoziativen Rindenabschnitte (Areae 18, 19 und 20) und würfelten dabei das Netzhautmuster durcheinander (siehe "Das geistige Abbild der Welt" von Semir M. Zeki, Spektrum der Wissenschaft, November 1992, Seite 54). Bei dieser Anordnung wäre es möglich, daß Signale aus verschiedenen Bildteilen sich vereinigen, das heißt auf demselben Zielneuron zusammentreffen und es erregen. Die resultierenden Impulse könnten dann zu den vorgeschalteten Neuronen zurücklaufen und so die Rückkopplungsschleifen schließen (Bild 2).

Durch wiederholtes Aktivieren einer Erregungsschleife würde diese gleichsam eingeschliffen: Hat das Axon eines Eingangsneurons über eine Synapse (eine Schaltstelle, an der der elektrische Nervenimpuls über einen chemischen Botenstoff von einer Nervenzelle zur anderen weitergeleitet wird) Kontakt zu einem Zielneuron und bombardiert es dieses regelmäßig mit Nervenimpulsen, dann sollten laut Hebb in einer oder beiden Zellen Wachstumsprozesse einsetzen, welche die Signalübertragung wirksamer machen. Schaltstellen, bei denen dies der Fall ist, wurden später Hebbsche Synapsen genannt – zu einer gewissen Belustigung des so Geehrten, da ausgerechnet dieses Postulat zu den wenigen Komponenten seiner Theorie gehört, für die er sich nicht allein die Urheberschaft zuschrieb. Viele andere Psychologen hatten schon ähnliche Vorstellungen entwickelt, darunter auch Freud in seinen frühen Jahren als Neurobiologe.

Immerhin formulierte Hebb das Postulat so eindeutig und klar wie niemand sonst zuvor. Dabei war es auch 1949 noch reine Spekulation; erst sehr viel später mögliche Untersuchungen an einzelnen Neuronen bestätigten, daß sich die Stärke synaptischer Verbindungen bei einigen Nervenzellen tatsächlich entsprechend der Hebbschen Lernregel verändert. Erstaunlicherweise scheint Hebb sogar den Mechanismus der anhaltenden Erhöhung der Übertragungsstärke (Langzeitpotenzierung oder LTP, für englisch long term potentiation) richtig geahnt zu haben. Einer seiner ehemaligen Studenten, Aryeh Routtenberg von der Northwestern-Universität in Evanston (Illinois), legte kürzlich dar, daß ein am Nervenwachstum beteiligtes Protein immer dann produziert wird, wenn die Stärke synaptischer Verbindungen durch entsprechende Stimulierung zunimmt.

Hebb nahm an, die meisten Synapsen in der Großhirnrinde seien zunächst zu schwach, als daß ein Signal, das eine von ihnen überträgt, die nachgeschaltete Zelle aktivieren könnte. Diese würde erst dann feuern, wenn mehrere aktive Nervenzellen sie gleichzeitig stimulierten. An einigen Nervenzellen im Netz liefen verschiedene Eingänge zusammen, und diese Netzknoten gäben immer dann einen Impuls ab, wenn eine bestimmte Gruppe von Nervenzellen in der sensorischen Hirnrinde durch einen äußeren Reiz erregt würde. Die solchermaßen aktivierten Neuronen seien zum Teil untereinander durch Synapsen verbunden, die sich mit jedem Auftreten des Reizes verfestigten. Mit der Zeit würden die Verbindungen zwischen den gleichzeitig feuernden Nervenzellen des Netzes schließlich so stark, daß sie einander selbst dann erregen könnten, wenn der auslösende Reiz gar nicht mehr da und nur ein Teil von ihnen auf andere Ufeise aktiviert worden sei. So erzeugten sie eine interne Repräsentation des Stimulus; die derart verbundenen Neuronen bezeichnete Hebb als Zell-Ensemble.

Nach meiner Einschätzung war dieses Konzept, also die synaptische Theorie spezifischer Gedächtnisinhalte, Hebbs größter Beitrag zur Psychologie, um nicht zu sagen zur Philosophie. Damit wurde der Versuch der Psychologen des 19. Jahrhunderts wieder aufgenommen, das Verhalten mit gedanklichen Assoziationen – zu erklären. Die Behavioristen hanen diesen Ansatz mit dem Argument desavouiert, Gedanken seien nicht realer als die Vorstellung von kleinen Männchen im Kopf. Mit solchen Behauptungen verbannten sie Ideen und damit jeglichen Mentalismus aus der wissenschaftlichen Psychologie.

Nur schien kaum jemand zu bemerken. daß die verpönten Gedanken durch nicht weniger abstrakte Konstrukte mit irreführenden Bezeichnungen wie "Reize" ("Stimuli") und "Antworten" ("Responses ) ersetzt wurden – auch dies keineswegs tatsächliche Ereignisse oder Ereignisketten, sondern Merkmale, die in einer imaginären "Black Box" miteinandor verknüpft wurden, die man nur ja nicht Gehirn nennen durfte. Hebb setzte dieser Spiegelfechterei ein Ende, indem er zeigte, daß Gedanken zumindest im Prinzip eine ebenso solide physiologische Grundlage haben können wie Muskelbewegungen. Sie manifestieren sich im Gehirn als erlernte neuronale Aktivitätsmuster? die zunächst durch sensorische Eingangsreize erzeugt werden, dann aber autonomen Status erlangen.

Sicherlich vereinfachte die synaptische Theorie in ihrer ursprünglichen Form die Zusarnmenhänge noch zu stark. Ein wesentlicher Schwachpunkt war, daß sie keine hemmenden Einflüsse berücksichtigte, für die es damals noch keinen Beweis gab. Immerhin bestritt ein so einflußreicher Neurophysiologe wie Sir John C. Eccles von der Australischen Nationaluniversität in Canberra (Medizin-Nobelpreis 1963) vehement die Existenz inhibitorischer Synapsen. Außerdem waren viele wichtige Nervenverbindungen innerhalb der Großhirnrinde noch nicht entdeckt, und man begann gerade erst zu erahnen, welche funktionelle Bedeutung die Mannigfaltigkeit cortikaler Neuronen hat.

Ohne hemmende Einflüsse würden Lernvorgänge die Verbindungen zwischen den Nervenzellen so lange verstärken, bis alle Neuronen fortwährend feuerten – und das System damit lahmlegten. Dies geschah bei Computermodellen der Zell-Ensembles, sogenannten Conceptors, die Nathaniel Rochester und seine Mitarbeiter in den fünfziger Jahren am IBM-Forschungslabor in Poughkeepsie (US-Bundesstaat New York) konstruierten.

Hebb selbst scheint nie einen Computer angefaßt zu haben, um seine Hypothese zu überprüfen, wonach zufällig gebildete Nervennetze durch Selbstorganisation fähig werden, Informationen zu speichern und zugänglich zu machen. Aber solche neuronalen Netze dienten später als Vorbild für zahlreiche Computermodelle, vom "Perceptron" (einem elektronischen Lernmodell zum Verständnis von Wahrnehmungsvorgängen, siehe Spektrum der Wissenschaft, Dezember 1984, Seite 4) bis zur verteilten Parallelverarbeitung (parallel distributed provessing). Inzwischen werden sie sogar bereits industriell eingesetzt.

Suche nach experimentellen Belegen


Beim Erscheinen von "The Organization of Behavior" war Hebb als Leiter des Fachbereichs Psychologie an die McCill-Universität zurückgekehrt. Als er zehn Jahre später diese Position aufgab, hatte er eines der bedeutendsten psychologischen Institute Nordamerikas aufgebaut. Bei seinem Eintritt bestand der Fachbereich praktisch nur auf dem Papier; so konnte Hebb ihn um so leichter nach seinen Vorstellungen formen. Er erwies sich als Meister der Campus-Politik und lernte bald, seine wachsende Reputation zum Nutzen des Instituts einzusetzen. Wohl nicht ganz zufallig war er auch einer der besten Schachspieler an der Universität.

Wissenschaftlich beschäftigte sich Hebb zu jener Zeit hauptsächlich mit seiner Theorie der Zell-Ensembles. Experimente, die direkte physiologische Beweise dafür hätten liefern können, waren mit den damals verfügbaren Methoden nicht möglich (und sind es bis heute nicht). Statt dessen testete Hebb deshalb einige Voraussagen, die seine Theorie über das Verhalten macht. So versuchte er seine frühere Folgerung zu untermauern, daß sich die Erziehung auf die Intelligenz auswirke. Tatsächlich stützten die meisten Befunde seine Vorstellungen: Tiere, die in einer stimulierenden, komplexeren Umgebung aufwuchsen, schnitten in Tests später besser ab als solche, die ihre Kindheit in nackten Käfigen verbracht hatten.

Es gab jedoch eine peinliche Ausnahme. Hebb und seine Mitarbeiter teilten die Würfe reinrassiger Scotchterrier und zogen die eine Hälfte der Welpen in ihren Haushalten auf, während die andere Hälfte in Laborkäfigen gehalten wurde. Mit dem Welpen Henry hatte Hebb keine glückliche Wahl getroffen. Das Tier hatte von Geburt an Orientierungsprobleme und verirrte sich, sooft es außer Sichtweite des Hauses geriet; mehrmals mußte es im Hundeasyl wieder abgeholt werden. Natürlich erzielte Henry als ausgewachsener Hund im Labyrinthtest mit die schlechtesten Ergebnisse.

In einer ähnlichen Versuchsreihe erforschte Hebb, wie sich ein Mangel an sensorischen Reizen auf das Verhalten erwachsener Menschen auswirkt. Gegen ein großzügiges Entgelt unterzogen sich freiwillige studentische Versuchspersonen so lange, wie sie es ertragen konnten, schweren sensorischen Deprivationen (Bild 4). Keiner hielt auch nur eine Woche durch. Die Versuchspersonen verloren allmählich die Fähigkeit, klar zu denken, und einige begannen sogar zu halluzinieren. Es war die Zeit des Korea-Kriegs (1950 bis 1953), und viele amerikanische Forscher hofften, solche Isolationsexperimente könnten dabei helfen, die von den Chinesen angewandte Methode der Gehirnwäsche zu verstehen und zu konterkarieren.

Hebb griff auch wieder seine Vorstellung auf, daß frühe Gehirnverletzungen schwerere Ausfälle verursachen müßten als solche bei Erwachsenen. Auf Grund verschiedener Faktoren – insbesondere wegen der Fähigkeit des jungen Gehirns, sich selbst zu reorganisieren – waren die Untersuchungsergebnisse jedoch nicht eindeutig. Wird bei einem Kind beispielsweise die linke Großhirnhälfte in dem Bereich geschädigt, der beim Erwachsenen eine entscheidende Rolle beim Sprechen spielt, so übernimmt die rechte Hemisphäre diese Funktion, und das Sprachvermögen ist kaum beeinträchtigt. Wird jedoch die gleiche Region bei einem Erwachsenen verletzt, kann er unter Umständen nie mehr sprechen.

Wegen solcher Schwierigkeiten beim Studium kognitiver Fähigkeiten sah Hebb schließlich in Untersuchungen über die retinale Ermüdung ( retinal fading) die stärkste Stütze seiner Theorie der ZellEnsembles (Bild 3 ). Dabei werden mit einem System sehr kleiner, auf eine Kontaktlinse aufgebrachter Linsen Abbilder einfacher Figuren auf das Auge projiziert, so daß das Bild immer dieselbe Stelle der Netzhaut trifft. Sobald die unablässig gereizten Rezeptorzellen ermüden, verblaßt das Bild für den Betrachter und verschwindet schließlich völlig – allerdings nicht die ganze Figur auf einmal; gewöhnlich fallen zunächst manchmal paarweise – plötzlich einzelne Linien weg, bis sich die Figur schließlich komplett aufgelöst hat. E

Hebb suchte das Phänomen damit zu erklären, daß jede Linie durch neuronale Aktivität repräsentiert sei, die in einer geschlossenen Erregungsschleife zirkuliere. Wegen der Rückkopplung in der Schleife dauere die einmal in Gang gesetzte Aktivität auch dann noch an, wenn von der ermüdeten Netzhaut nur mehr schwache Signale kämen. Erst beim Unterschreiten eines kritischen Wertes breche der Nachhall plötzlich ab, so daß die Linie abrupt verschwinde.

Den angestrebten Beweis für die Existenz von Zell-Ensembles liefern diese Experimente zwar nicht. Doch selbst wenn Hebbs Deutung widerlegt werden sollte, würde dies nicht den Wert seiner Idee schmälern, daß neuronale Aktivität ein äußeres Objekt auch dann noch zu repräsentieren vermag, wenn es die Sinnesorgane gar nicht mehr reizt.

Hebbs Einfluß als Lehrer


Hätte sich Hebb in "The Organization of Behavior" darauf beschränkt, gängige Vorstellungen zu kritisieren und seine Theorie der Zell-Ensembles zu formulieren, wäre das Buch wohl nur auf wenig Resonanz gestoßen. Sein eigentlicher Reiz liegt in der zweiten Hälfte. Hier diskutiert Hebb Emotionen, Motivationen, Geisteskrankheiten und die Intelligenz des Menschen und anderer Spezies im Lichte seiner Theorie. Diese Abhandlungen sind erfrischend offenherzig. Zum Thema geistige Störungen heißt es beispielsweise: "Wir brauchen immer noch einen Ajax, der aufsteht, dem Blitz die Stirn bietet und fragt Wo ist der Beweis?’, wenn eine Autorität der Öffentlichkeit erklärt, daß es Kindern schade, an den Weihnachtsmann zu glauben, daß Comic-Hefte sie verblöden ließen und daß Asthma durch ein verstecktes psychisches Leiden hervorgerufen werde."

Hebb förderte den beachtlichen Aufschwung seines Instituts und seines Fachgebiets, indem er frühzeitig das Interesse und die Phantasie der besten Studenten fesselte. Die von ihm selbst gehaltene Einführungsvorlesung war äußerst beliebt: Einmal zählte sie 1500 Hörer – etwa halb so viele Studenten, wie sich überhaupt pro Jahr in allen Fächern immatrikulierten. Viele künftige Psychologieprofessoren entdeckten ihr Berufsziel bei diesen Vorträgen. Wie fast alles, was Hebb unternahm, waren auch seine Lehrveranstaltungen einzigartig. Kein Lehrbuch bot annähernd den Stoff und die Ideen, die er behandelte; also schrieb er sein eigenes. Die erste Auflage von "A Textbook of Psychology" erschien 1958. Im Gegensatz zu den meisten anderen einführenden Werken der Zeit enthielt es mehr Ideen als Abbildungen.

Hebb leitete mehr als 30 Jahre ein Seminar, das von jedem graduierten Psychologiestudenten der McGillUniversität besucht wurde (Bild 5). Nicht nur die anregenden Diskussionen machten es berühmt, sondern auch Hebbs stets präsente Stoppuhr und die Zettel, auf denen er unkorrekte Aussprachen und andere Vortragsfehler notierte. Keiner seiner Studenten sollte je die ihm zugeteilte Redezeit bei einer Tagung überziehen.

Die McGill-Universität ehrte Hebb 1970 mit der Ernennung zum Kanzler. Er war das einzige Mitglied des Lehrkörpers, das jemals in diese Position berufen wurde.

Im Jahre 1977 setzte sich Hebb an seinem Geburtsort in Neuschottland zur Ruhe und beendete dort sein letztes Buch mit dem Titel "Essay on Mind". Seine Alma mater Dalhousie verlieh ihm die Ehrenprofessur für Psychologie, und er nahm regelmäßig an den Kolloquien dort teil, bis er 1985 im Alter von 81 Jahren starb.

Literaturhinweise


The Organization of Behavior: A Neuropsychological Theory. Von Donald O. Hebb. John Wiley, New York 1949.

Einführung in die moderne Psychologie. Von Donald O. Hebb. Beltz, Weinheim 1973.

Essay On Mind. Von Donald O. Hebb. Lawrence Erlbaum Associates, 1980.

Simulation neuronaler Netze. Von Norbert Hoffmann. Vieweg-Verlag, Braunschweig 1992.

Gehirn und Geist. Spektrum der Wissenschaft Spezial 1/1993.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 11 / 1993, Seite 54
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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