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Wissenschaftstrends: Ist das Bewußtsein erklärbar?

Das unmittelbare Gegenwärtighaben unserer selbst und unseres Erlebens ist das vertrauteste und doch tief rätselhafte Phänomen menschlicher Existenz. Läßt es sich neurobiologisch beschreiben, oder wird es sich – wie einige Philosophen meinen – niemals versteh- und mitteilbar erfassen lassen?

Das größte Geheimnis der Biologie – das menschliche Gehirn – gibt allmählich seine feinsten Strukturen und Funktionen preis. Immer subtilere Untersuchungswerkzeuge dringen in seine tiefsten Winkel vor: Mikroelektroden registrieren das Feuern einzelner Neuronen, ein Arsenal von Nachweisverfahren identifiziert die Moleküle, die sie verwenden, und Tomographen zeichnen ein Bild der corticalen Symphonie, die etwa der Anblick des Gemäldes "Mona Lisa" von Leonardo da Vinci, ein Kuß oder der Geruch von Grillwürstchen auslöst. Mit neuen Techniken haben die Wissenschaftler begonnen, die physischen und physiologischen Grundlagen von Wahrnehmung, Gedächtnis, Lernen und Sprache aufzuklären.

Nun wagt sich eine wachsende Zahl von Forschern an das zugleich flüchtigste und fundamentalste Phänomen überhaupt heran: unser Bewußtsein, mit dem wir uns selbst und die Welt subjektiv erleben. Einen Vorreiter hat dabei Francis H.C. Crick gespielt; er teilte sich 1962 mit James D. Watson und Maurice H. Wilkins den Medizin-Nobelpreis für die Aufklärung der DNA-Struktur, die im Jahre 1953 gelungen war, und wandte sich Mitte der siebziger Jahre – kurz nachdem er von England an das Salk-Institut für biologische Studien in San Diego (Kalifornien) gegangen war – den Neurowissenschaften zu.

Er und sein Mitarbeiter Christof Koch, ein junger Neurologe am California Institute of Technology im nahen Pasadena, verkündeten 1990 in der Zeitschrift "Seminars in the Neurosciences", die Zeit sei nun reif für eine wissenschaftliche Erforschung des Bewußtseins. Sie widersprachen damit der verbreiteten Meinung, Bewußtsein lasse sich nicht definieren, geschweige denn untersuchen. Für sie ist Bewußtsein (consciousness) synonym mit der Fähigkeit des Gewahrwerdens (awareness), und allen Formen bewußten Wahrnehmens – sei es das von externen Objekten oder internen abstrakten Konzepten – scheine derselbe Mechanismus zugrunde zu liegen: eine Kombination von Aufmerksamkeit und Kurzzeitgedächtnis.

Im Gegensatz zu den meisten Kognitionswissenschaftlern und Philosophen behaupteten Crick und Koch, weder das Bewußtsein noch andere geistige Phänomene würden sich jemals wirklich verstehen lassen, wenn man das Gehirn als Black Box behandle – das heißt als ein Objekt mit unbekannter oder gar irrelevanter interner Struktur. Nur durch das Untersuchen der Neuronen und ihrer Wechselwirkungen sammle sich empirisches, unzweideutiges Wissen, aus dem man wissenschaftlich fundierte Modelle des Bewußtseins zu entwickeln vermöge – analog dem Doppelhelix-Modell des Erbsubstanz-Moleküls DNA, das die Weitergabe genetischer Information erklärt.

Crick und Koch schlugen vor, die Untersuchungen auf die visuelle Wahrnehmung zu konzentrieren, weil das Sehsystem von Menschen und Tieren bereits sehr genau erforscht ist. Wenn man seine neuronalen Mechanismen erklären könne, würde man vielleicht auch ein so komplexes und subtiles Phänomen verstehen wie das Selbst-Bewußtsein, das möglicherweise nur der Mensch hat (und das darum sehr viel schwerer auf neuronalem Niveau zu untersuchen ist). Vielleicht könnten wir dann sogar begreifen, warum wir die paradoxe Empfindung eines freien Willens haben und spontan glauben, unser Geist existiere unabhängig vom Körper und steuere ihn (siehe "Das Problem des Bewußtseins" von Francis Crick und Christof Koch, Spektrum der Wissenschaft, November 1992, Seite 144). Crick entwickelt diese Ideen ausführlich in seinem 1994 erschienenen Buch "The Astonishing Hypothesis" ("Die erstaunliche Hypothese"), das Koch gewidmet ist.

Dieses Plädoyer für beherzten Pragmatismus hat erhebliche intellektuelle Hektik ausgelöst; auf zahlreichen Konferenzen debattieren die dafür prädestinierten Hirnforscher mit Philosophen, Computerwissenschaftlern, Psychiatern sowie Vertretern manch anderer und in diesem Kontext recht exotischer Disziplinen, die verstehen möchten, was Geist eigentlich sei. Im April 1994 etwa versammelten sich mehr als 300 Forscher an der Universität von Arizona in Tucson zum Thema "Towards a Scientific Basis for Consciousness" ("Auf dem Weg zu einer wissenschaftlichen Grundlage des Bewußtseins"). Auch die jährliche Konferenz der amerikanischen Gesellschaft für Neurowissenschaften, die wohl größte und renommierteste Tagung auf diesem Gebiet in den USA, wird im November 1994 in Miami (Florida) erstmals das Bewußtsein zum Thema haben. Neue Publikationen suchen den wachsenden Bedarf zu befriedigen, etwa "Psyche", eine elektronische Zeitschrift mit Sitz in Australien; und nach der ersten Ausgabe in diesem Sommer soll das britische "Journal of Consciousness Studies" jeweils vierteljährlich erscheinen.

Allerdings sind die Neurowissenschaftler sich längst nicht einig, wie Bewußtsein untersucht oder überhaupt definiert werden soll (siehe "Was macht Bewußtsein zu einem Rätsel?" von Peter Bieri, Spektrum der Wissenschaft, Oktober 1992, Seite 48). Eine Koryphäe behauptet freilich, das Rätsel schon gelöst zu haben: Der amerikanische Biochemiker Gerald M. Edelman vom Scripps-Forschungsinstitut, der 1972 für seine Forschungen über Antikörper den Nobelpreis bekam, meint, daß unsere Wahrnehmungserlebnisse von einem Prozeß erzeugt würden, den er neuronalen Darwinismus nennt; dabei sollen Gruppen von Neuronen miteinander in Wettbewerb stehen, um eine angemessene Repräsentation der Welt zu erzeugen. Edelman hat diese Theorie in einer Reihe von Büchern ausgebreitet; zuletzt ist 1992 von ihm "Bright Air, Brilliant Fire" ("Klare Luft, helles Feuer") erschienen.

Crick hat Edelman vorgeworfen, nicht besonders originelle Ideen in einen eigenwilligen und obskuren Jargon zu kleiden. Die meisten Neurowissenschaftler stimmen diesem Urteil zu (und finden die kürzlich im Magazin "New Yorker" aufgestellte Behauptung, Edelman würde für einen zweiten Nobelpreis in Betracht kommen, eher komisch). Doch selbst Cricks Bewunderer argwöhnen, daß auch er zuviel erwarte, weil sein Ansatz zu eng sei. Für Gerald D. Fischbach von der Harvard-Universität in Cambridge (Massachusetts), einen früheren Vorsitzenden der US- Gesellschaft für Neurowissenschaften, bleibt fraglich, ob die von Crick geforderte elektrophysiologische Theorie das Bewußtsein in dem Sinne zu erklären vermag, wie die DNA-Struktur den Mechanismus der Vererbung erklärt.

Die neuen Mysteriker

Wie Tomaso Poggio vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, eine Autorität auf dem Gebiet der Wahrnehmung und Kochs Doktorvater, vermutet, legt Crick allzu starkes Gewicht auf Mechanismen, die das Feuern der auf eine visuelle Szene reagierenden Neuronen koordinieren oder miteinander verbinden; dafür unterschätze Crick die Plastizität des Gehirns – die Fähigkeit, gleichsam die interne Verdrahtung zu ändern. Für Antonio R. Damasio von der Universität von Iowa in Iowa City (er sucht anhand von Hirnschädigungen geistige Fähigkeiten zu lokalisieren) muß jede Theorie des Bewußtseins erklären, wie wir ein Gefühl von uns selbst erzeugen; darum sollte sie nicht nur das Gehirn, sondern den ganzen Körper berücksichtigen. Damasio betont auch, daß das Bewußtsein durch die Interaktion des Individuums mit seiner Umgebung und anderen Menschen geformt werde; ein neurales – auf das Gehirn abgestelltes – Modell des Bewußtseins müsse deshalb wahrscheinlich durch kognitive und soziale Theorien ergänzt werden.

Während die Neurowissenschaftler solche Fragen diskutieren, fragen sich andere, ob die herkömmliche Hirnforschung – obwohl sie bestimmte Aspekte des menschlichen Geistes erfolgreich aufgeklärt hat – das Phänomen des Bewußtseins jemals zu erfassen vermag. Diese buntscheckige Gruppe rekrutiert sich hauptsächlich aus Disziplinen außerhalb der eigentlichen Neurowissenschaften, etwa aus Physik oder Philosophie; ihr scheint es weniger um die Erklärung von Bewußtsein zu gehen als darum, es zu mystifizieren. Darum hat Owen Flanagan, ein Philosoph an der Duke-Universität in Durham (North Carolina), solche Zweifler "die neuen Mysteriker" getauft.

Einige der so Bespöttelten – der prominenteste ist Roger Penrose, ein Physiker an der Universität Oxford (England) – behaupten, die Mysterien des Geistes müßten mit den rätselhaften Eigenschaften der Quantenmechanik zusammenhängen, das heißt mit nichtdeterministischen Effekten, wie die Gesetze der klassischen Physik (und die neurowissenschaftlichen Theorien) sie gar nicht vorsehen. Obwohl diese Alternative von den Neurowissenschaftlern zunächst ignoriert und dann verspottet wurde, findet sie durch die Bemühungen von Penrose immer mehr Beachtung.

Eine andere Gruppe, die sich in Skepsis gefällt und zu der hauptsächlich Philosophen gehören, bezweifelt prinzipiell, daß eine rein materialistische Theorie – sei sie nun quantenmechanisch oder klassisch – zu erklären vermöchte, wie und warum wir Menschen die Welt subjektiv erleben. "Wie kann ein physikalisches System einen bewußten Zustand haben?" fragt Jerry A. Fodor, ein Philosoph an der Rutgers-Universität in New Brunswick (New Jersey).

Keiner dieser Philosophen vertritt einen dualistischen Standpunkt und würde demnach behaupten, daß der Geist unabhängig von der Materie existiere und sie beeinflussen könne. Doch sie lehnen den radikalen Materialismus von Crick ab, der in seinem neuen Buch behauptet, daß "Ihre Freuden und Sorgen, Ihre Erinnerungen und Ambitionen, Ihr Gefühl persönlicher Identität und freien Willens eigentlich nicht mehr sind als das Verhalten einer Ansammlung von Nervenzellen und der zugehörigen Moleküle". Ein solcher Rahmen ist nach Meinung der Kritiker zu eng für das Verständnis mentaler Phänomene, und der Philosoph Thomas Nagel von der Universität New York fordert eine andere Theorie, um das Verhältnis zwischen Materie und Geist "transparent" zu machen.

Terrence J. Sejnowski – er erforscht am Salk-Institut neuronale Netze – lehnt wiederum sowohl diese philosophische Kritik als auch die quantenmechanische Bewußtseinstheorie ab: Beide beruhten auf Unkenntnis. Nach seiner Überzeugung sollten die Neurowissenschaftler Cricks strengem Programm folgen – irgendeine Einsicht würden sie dann schon gewinnen. Bis zur Entschlüsselung der DNA-Struktur habe Leben als unbeschreiblich komplexes Phänomen gegolten, und ebenso würde viel von dem Rätsel des Geistes sich auflösen, sobald die Wissenschaftler mehr über die Arbeitsweise des Gehirns wüßten.


Interdisziplinäre Bewußtseinsforschung

Der Meinungsstreit belebte jedenfalls die Konferenz in Tucson, die allerdings den Eindruck vermittelte, daß die Disziplinen nicht nur verständnislos aneinandergeraten, sondern sich auch durchdringen und dabei eine neue inaugurieren – die Bewußtseinsforschung. Steen Rasmussen, ein Biochemiker und Computerwissenschaftler des auf Chaos- und Komplexitätsforschung spezialisierten Santa-Fe-Instituts in New Mexico, interpretierte Geist als eine emergente (das heißt irreduzible und nicht vorhersagbare) Eigenschaft der komplexen Hirntätigkeit – so wie der Roman "Finnegan's Wake" des irischen Schriftstellers James Joyce (1882 bis 1941) das überraschende Ergebnis einer Anwendung von Grammatik und Orthographie auf Sätze und Wörter verschiedener Sprachen ist.

Andere Forscher präsentierten radikalere Thesen. So forderte Brian D. Josephson von der Universität Cambridge (England), der 1973 den Physik-Nobelpreis für die Entdeckung des nach ihm benannten Quanteneffekts erhielt, eine einheitliche Feldtheorie, die psychische und sogar mystische Erfahrungen erklären kann. Andrew T. Weil, ein Mediziner der Universität von Arizona und Experte für psychedelische Drogen, betonte, eine vollständige Theorie des Bewußtseins müsse auch die angebliche Fähigkeit südamerikanischer Indios erklären, unter Drogeneinfluß gleichartige Halluzinationen miteinander zu erleben.

Maßgeblich-musterhafte Beispiele – allein der Gebrauch des Begriffs "Paradigma" ist in diesen Zirkeln inflationär – wurden zuhauf angeboten. Kaum hatte eine Vortragende menschliche Gedanken als "Quantenfluktuationen der Vakuumenergie des Universums" definiert (und das sei, wie sie ihrem Publikum versicherte, "eigentlich Gott"), verkündete jemand aus dem Auditorium, die Physiker hätten entscheidende Verbindungen zwischen Information, Thermodynamik und Schwarzen Löchern gefunden, und damit ließe sich vielleicht das Rätsel des Bewußtseins lösen. Wer das nicht interessant fand, konnte sich in der Vorhalle an nichtlinearen Spekulationen ergötzen oder darüber streiten, ob nur Menschen oder auch Computer, Fledermäuse und Pantoffeltierchen Bewußtsein haben.

Es mangelte indes nicht an empirischen Resultaten, zum Beispiel über Patienten, deren Bewußtsein durch ein Hirntrauma oder eine Krankheit beeinträchtigt ist. Mehrere Forscher haben Fälle von sogenanntem Blindsehen untersucht: Die Betroffenen reagieren auf visuelle Reize und fangen sogar einen zugeworfenen Ball, bestehen aber darauf, überhaupt nichts sehen zu können.

Victor W. Mark, ein Neurologe von der Universität von North Dakota in Grand Forks, zeigte Videoaufzeichnungen von einer jungen Frau, die an so starker Epilepsie litt, daß man ihr den Balken – die Nervenverbindungen zwischen den beiden Hirnhälften – durchtrennt hatte. Zwar linderte die Operation ihre Anfälle, aber dafür hat sie nun zwei konkurrierende Bewußtseinszentren. Wenn man sie etwa fragt, ob ihre linke Hand sich taub anfühle, ruft sie: "Ja! Moment! Nein! Ja! Nein, nein! Augenblick, ja!" Dabei verzerrt sich ihr Gesicht, während die beiden Ichs, von denen nur eines die Hand fühlen kann, gleichzeitig zu antworten versuchen. Der Forscher gibt ihr dann ein Blatt Papier, auf denen "Ja" und "Nein" steht; sie soll auf die richtige Antwort deuten. Die Frau starrt eine Weile auf das Blatt. Dann deutet ihr linker Zeigefinger auf "Ja", der rechte auf "Nein".

Für Materialisten wie Crick ist die Bedeutung solcher Phänomene offensichtlich: Bei bestimmten Hirnverletzungen wird das Bewußtsein beeinträchtigt, aber nicht notwendigerweise die Sinneswahrnehmung. Offensichtlich existiert das Bewußtsein nicht unabhängig vom Gehirn, sondern ist fest daran gebunden. Einige Zuhörer zogen allerdings aus Marks Videofilm gänzlich andere Schlüsse: Einer merkte an, daß selbst gesunde Individuen ab und zu eine Bewußtseinsspaltung erlebten, wenn auch in milderer Form; und ein Psychiater fragte, ob man die zwei Ichs der Patientin nicht durch eine Konflikttherapie einigermaßen miteinander versöhnen könnte.


Das Bindungsproblem

Koch suchte in seinem Vortrag die Diskussion wieder auf den Boden der Tatsachen zu bringen: Wissenschaftler sollten sich auf methodisch überprüfbare Fragen konzentrieren und metaphysische Spekulationen meiden. Er erläuterte die von Crick und ihm stammende These, nach der Bewußtsein von einem Prozeß herrühre, der gezielte Aufmerksamkeit und Kurzzeitgedächtnis kombiniert. Wie Koch anmerkte, hatte schon der amerikanische Philosoph William James (1842 bis 1910) diesen Einfall.

Das Phänomen der Aufmerksamkeit ist nach Crick und Koch mehr als bloß simple Informationsverarbeitung. Um dies zu demonstrieren, zeigte Koch eine altbekannte optische Täuschung – das Muster, das sich entweder als Vase oder als zwei einander zugekehrte menschliche Profile interpretieren läßt. Obwohl das Gehirn stets denselben visuellen Input empfängt, variiert das bewußt wahrgenommene Bild immer wieder zwischen Vase und Gesichtern. Welche neuronale Aktivität entspricht dieser Änderung der Aufmerksamkeit?

Die Beantwortung wird dadurch kompliziert, daß die Informationen nicht an einem einzigen Ort zur jeweiligen Wahrnehmung gebündelt werden; selbst ein einzelnes Bild wird von verschiedenen Neuronen in unterschiedlichen Hirnarealen verarbeitet. Man muß also herausfinden, welcher Mechanismus das Feuern der über die Sehrinde verteilten Neuronen in eine einheitliche Wahrnehmung transformiert. Dieses sogenannte Bindungsproblem sehen viele Neurowissenschaftler als den zentralen kritischen Punkt schlechthin an.

Einen möglichen Zugang könnten Untersuchungen an Tieren eröffnen, denen zufolge die neuronale Aktivität in verschiedenen Bereichen des Gehirns manchmal mit derselben Frequenz von etwa 40 Schwingungen pro Sekunde oszilliert. Koch verglich das Gehirn mit einem Weihnachtsbaum, an dem Milliarden Lichter scheinbar zufällig flackern; dies könnte etwa die Antwort des visuellen Cortex auf einen Raum voller Menschen sein. Plötzlich beginnt eine Teilmenge der Lichter synchron ungefähr vierzigmal pro Sekunde zu blinken, während das Bewußtsein sich auf ein bekanntes Gesicht in der Menge konzentriert (siehe "Bildung repräsentationaler Zustände im Gehirn" von Andreas K. Engel, Peter König und Wolf Singer, Spektrum der Wissenschaft, September 1993, Seite 42).

Koch räumte ein, daß die Indizien für 40-Hertz-Oszillationen bei bewußter Wahrnehmung recht schwach sind; man hat sie am deutlichsten bei anästhesierten Katzen beobachtet. Andererseits könnte die neuronale Bindung auf einfacher Synchronizität beruhen: Die Neuronen feuern zwar gleichzeitig, aber nicht unbedingt mit gleicher Frequenz. Auch dafür gibt es im Tierexperiment Anzeichen.

Valerie Gray Hardcastle, eine Philosophin an der Polytechnischen Hochschule und Staatsuniversität von Virginia in Blacksburg, wandte gegen Kochs Thesen ein, daß einfache Lösungen des Bindungsproblems zum Scheitern verurteilt seien. Das Messen einzelner Neuronen verführe zu falschen Schlüssen; man müsse das Verhalten ganzer Neuronen-Populationen oder sogar das des gesamten Gehirns untersuchen.

Auch Walter J. Freeman von der Universität von Kalifornien in Berkeley äußerte ähnliche Bedenken; seine Kritik wiegt schwer, denn er war einer der ersten, die neuronale 40-Hertz-Oszillationen untersucht haben. Er glaubt, daß Oszillationen und Synchronizität bei der Lösung des Bindungsproblems nur eine Nebenrolle spielen würden und die gegenwärtige Welle der Begeisterung dafür übertrieben sei.

Freeman vertritt einen komplexeren Ansatz. Große Gruppen von Neuronen, so führte er aus, feuern chaotisch – das heißt, das Aktivitätsmuster sieht zwar zufällig aus, aber ihm liegt eine verborgene Ordnung zugrunde. Wie alle chaotischen Systeme reagieren auch diese neuronalen Muster extrem empfindlich auf kleinste Einflüsse. Durch den Anblick eines bekannten Gesichts kann sich darum das Entladungsmuster plötzlich verschieben – und dies entspricht einer Verlagerung der Aufmerksamkeit (siehe seinen Artikel "Physiologie und Simulation der Geruchswahrnehmung", Spektrum der Wissenschaft, April 1991, Seite 60). Freeman gibt allerdings zu, daß seine Theorie noch längst nicht die ganze Lösung sei (vergleiche auch "Cortex: hohe Ordnung oder größtmögliches Durcheinander?" von Valentin Braitenberg und Almut Schüz, Spektrum der Wissenschaft, Mai 1989, Seite 74).

Nach Freemans Meinung könnte Benjamin Libet von der Universität von Kalifornien in San Francisco weiterhelfen – einer der wenigen Forscher, die umfangreiche Bewußtseinsexperimente an Menschen durchgeführt haben. Er mußte freilich hart um die wissenschaftliche Anerkennung seiner Arbeit kämpfen. (Crick erwähnt in seinem neuen Buch, Libet habe solche Versuche erst zu unternehmen gewagt, nachdem er eine feste Universitätsstellung hatte.)


Zeitliche Rückübertragung

Bei einer Serie seiner Experimente arbeitete Libet mit Patienten, denen man aus medizinischen Gründen Elektroden in die Hirnrinde eingepflanzt hatte. Er schickte einen schwachen Stromimpuls sowohl durch diese Elektroden als auch in die Haut. Den Probanden wurden beiderlei Impulse stets nur dann bewußt, wenn sie länger als eine halbe Sekunde dauerten. Stimulierte Libet nun die corticalen Neuronen eine halbe Sekunde früher als die Haut, so gaben die Testpersonen paradoxerweise an, sie hätten den Hautreiz zuerst gespürt.

Nach Libets Theorie haben sie, nachdem ihnen die Stimulation der Haut bewußt geworden war, ihre Empfindung so erlebt, als wäre sie ihnen von Anfang an und nicht erst nach 0,5 Sekunden bewußt gewesen. Wir kompensieren demnach subjektiv die Zeitverzögerung, mit der wir die Tastempfindung bewußt wahrnehmen, durch sogenannte zeitliche Rückübertragung. Libet vergleicht diesen Mechanismus mit unserer Fähigkeit, beim Entlanggehen an einem hohen Lattenzaun ein konstantes Bild des Hauses dahinter zu erzeugen.

Ebenso überraschend verliefen Libets Experimente an Gesunden, deren Hirnaktivität er mittels Elektroenzephalogramm (EEG) aufzeichnete. Die Versuchspersonen sollten willkürlich einen Finger krümmen und den genauen Zeitpunkt ihrer Entscheidung dafür mittels einer Stoppuhr festhalten. Wie sich zeigte, vergingen etwa 0,2 Sekunden zwischen dokumentiertem Entschluß und Ausführung. Doch auf dem EEG zeigte sich schon 0,3 Sekunden vor dem Uhren-Stopp neuronale Aktivität. Das Gehirn hatte also gewissermaßen die Entscheidung, den Finger zu bewegen, schon gefällt, bevor der Geist sich dessen bewußt wurde. Wie Libet betonte, könnte der Willensbildungsprozeß in einem nicht beobachteten Hirnbereich sogar noch früher in Gang gekommen sein. Ein Zuhörer gab anschließend zu bedenken, ob diese Resultate nicht das Problem des freien Willens tangierten. Dieser Frage habe er bisher immer geschickt ausweichen können, räumte Libet mit schiefem Lächeln ein. Er bot aber als Erklärung an, wir würden unseren freien Willen wohl nicht durch das Hervorrufen von bestimmten Intentionen ausüben, sondern indem wir einmal entstandene Intentionen verhindern, akzeptieren oder anderweitig darauf reagieren.

Andere warfen Libet vor, er ziehe aus seinen Befunden allzu weitgehende Schlüsse. Der Philosoph Flanagan wies darauf hin, daß die Versuchspersonen strenggenommen gar nicht freiwillig gehandelt hätten, denn sie sollten von vornherein nur einen Finger krümmen. Außerdem würde die von Libet beobachtete zeitliche Rückübertragung möglicherweise nur beim Tastsinn eintreten und bei anderen Sinnen nicht: Vielleicht gebe es viele Arten von Bewußtsein; das Erleben eines Duftes beruhe nicht nur auf anderen Neuronengruppen als visuelles Erleben, sondern es sei auch qualitativ verschieden davon. Darum müßten die Neurowissenschaftler der Versuchung widerstehen, nach einem einzigen Bewußtseinsmechanismus zu suchen – seien es nun die 40-Hertz-Oszillationen, Freemans neuronales Chaos oder Libets Rückübertragung.

In seinem 1992 erschienenen Buch "Consciousness Reconsidered" ("Bewußtsein neu betrachtet") verficht Flanagan ein Konzept unter dem Schlagwort konstruktiver Naturalismus, wonach Bewußtsein ein verbreitetes biologisches Phänomen sei, das nicht nur beim Menschen auftrete, sondern auch bei vielen Tieren – und gewiß bei allen höheren Primaten. Ähnlich argumentieren Daniel C. Dennett von der Tufts-Universität in Medford (Massachusetts), dessen Buch "Consciousness Explained" (deutsch 1994 unter dem Titel "Philosophie des menschlichen Bewußtseins") ebenfalls 1992 erschienen ist, und Patricia S. Churchland von der Universität von Kalifonien in San Diego (siehe auch ihren Beitrag zu "Künstliche Intelligenz: eine Kontroverse", Spektrum der Wissenschaft, März 1990, Seite 39, speziell Seite 47). Diese Fraktion eint die Überzeugung, man könne das Bewußtsein gleichsam durch Triangulation erforschen, indem man es von mehreren Standpunkten zugleich betrachtet: Man müsse neurologische und psychologische Erkenntnisse, die auf Experimenten an Menschen und Tieren beruhen, mit subjektiven Berichten von Menschen kombinieren.

Diese Philosophen – und die meisten Neurowissenschaftler – bezweifeln, daß das Bewußtsein wesentlich auf Quanteneffekten beruhe, obgleich entsprechende Überlegungen, so bizarr sie auch anmuten mögen, nicht erst im postmodernen Ideen-Mix aufkamen. Schon in den dreißiger Jahren hatten einige Physiker vermutet, daß mikrokosmische Prozesse und Bewußtsein zusammenhingen. Solche Spekulationen wurden von der Tatsache angeregt, daß jeder quantenmechanische Meßvorgang – für den letztlich ein bewußter Beobachter nötig ist – das beobachtete Ereignis beeinflußt. Doch erst in letzter Zeit hat Roger Penrose derartigen Erwägungen breite Aufmerksamkeit verschafft.

Penrose ist nicht nur eine Autorität auf dem Gebiet der allgemeinen Relativitätstheorie, sondern hat auch die sogenannten Penrose-Kacheln entdeckt – geometrische Gebilde, mit denen sich die Ebene lückenlos in Form eines quasiperiodischen Musters bedecken läßt. In seinem 1989 erschienenen und vielbeachteten Buch "The Emperors New Mind" (deutsch unter dem Titel "Computerdenken – des Kaisers neue Kleider") attackierte er mit großem Aufwand die hartgesottenen Verfechter der Künstlichen Intelligenz, denen zufolge Computer im Prinzip wie Menschen denken und insbesondere Bewußtsein erwerben können. Ein zweites Buch, "Shadows of the Mind" ("Schatten des Geistes"), wird im Herbst 1994 herauskommen.

Auf der Konferenz in Tucson faßte Penrose die Themen seines neuen Buches zusammen. Er erzählte zunächst, daß der berühmte Schachcomputer "Deep Thought" zwar einige der weltbesten Schachspieler schlug, aber bei einem Endspiel versagte, das selbst ein fähiger Amateur beherrscht hätte. Penrose zog den Schluß, Computer seien unfähig zu verstehen.

Zur Begründung verwies er auf den Gödelschen Satz, den vor 60 Jahren von dem österreichischen Mathematiker Kurt Gödel (1906 bis 1978) geführten Beweis, daß jedes einigermaßen komplexe Axiomensystem Aussagen liefert, die zwar offensichtlich wahr, aber innerhalb des Systems nicht beweisbar sind. Daraus folgert Penrose, daß auf deterministischen Regeln beruhende Systeme (insbesondere die klassische Physik, die Computer- und die Neurowissenschaft) niemals die Kreativität des menschlichen Geistes und seine erfolgreiche Wahrheitssuche zu erklären vermöchten.

Nach Penrose muß der Geist nichtdeterministische Effekte nutzen, die sich nur quantentheoretisch beschreiben lassen – oder durch "eine neue physikalische Theorie, die Quantenmechanik und klassische Physik verbindet und über das bloße Abarbeiten von Algorithmen hinausgeht". Er vermutet sogar, das Phänomen der quantenmechanischen Nichtlokalität – Teile eines quantenmechanischen Systems können einander augenblicklich über makroskopische Distanzen hinweg beeinflussen – sei vielleicht die Lösung des Bindungsproblems.


Quantenmechanik und Mikrotubuli

Während Penrose früher unklar gelassen hatte, wo Quanteneffekte sich in seinem Sinne als Bewußtsein auswirken sollten, wagte er jetzt einen konkreten Hinweis: auf die Mikrotubuli, winzige Proteinröhrchen, die am Aufbau des Zellskeletts beteiligt sind, insbesondere in den langen Fasern der Neuronen. Dies entzückte vor allem Stuart R. Hameroff, einen Anästhesiologen der Universität von Arizona; er hatte die Konferenz in Tucson organisiert und gilt als führender Vertreter der Mikrotubuli-Hypothese.

Hameroff spickte seinen Vortrag mit allerlei Modewörtern wie emergent, fraktal, selbstorganisierend und dynamisch; aber der Kern war die Behauptung, er habe Hinweise dafür, daß die Anästhesie das Bewußtsein ausschaltet, indem sie die Bewegung von Elektronen in den Mikrotubuli hemme. Auf dieser schmalen Basis errichtete er ein äußerst spekulatives Gedankengebäude und meinte, die Mikrotubuli führten nichtdeterministische, quantenmechanische Berechnungen aus, die "irgendwie" Bewußtsein erzeugten. Laut Hameroff soll jedes Neuron nicht nur ein einfacher Schalter sein, sondern "ein Netzwerk innerhalb eines Netzwerks". Er gab zwar zu, daß Mikrotubuli nicht nur in Neuronen vorkommen, sondern in den meisten Zellen, doch die Konsequenzen aus dieser Tatsache beirrten ihn nicht. "Ich behaupte nicht, Pantoffeltierchen hätten Bewußtsein", sagte er, "aber sie benehmen sich ziemlich intelligent."

Im Vergleich zu anderen Adepten des quantenmechanischen Bewußtseins erschienen Penrose und Hameroff freilich geradezu als Musterbeispiele wissenschaftlicher Strenge. Zum Beispiel behauptete Ian N. Marshall, ein britischer Psychiater, die Fähigkeit von Versuchspersonen, einfache Tests unter EEG-Beobachtung zu absolvieren, variiere je nachdem, ob das EEG-Gerät eingeschaltet sei oder nicht. Daraus schließen er und einige seiner Kollegen, der Apparat führe praktisch eine quantenmechanische Messung des Gehirns durch und verändere dadurch dessen Gedanken – genau wie die experimentelle Beobachtung eines Elektrons dessen Bahn verändert. Demnach müßte Werner Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation für das gesamte Gehirn gelten.

John G. Taylor, ein Physiker und Spezialist für neuronale Netze am Kings College in London, widersprach solchen Gedankenspielen heftig. Nach seiner Überzeugung setzen sich sämtliche Verfechter des Quantenbewußtseins – Penrose eingeschlossen – über grundlegende physikalische Tatsachen hinweg. Beispielsweise könne man Nichtlokalität und andere Quanteneffekte, die angeblich Bewußtsein ermöglichen, nur nahe dem absoluten Nullpunkt beobachten – jedenfalls weit unterhalb der im Gehirn herrschenden Temperaturen.

Wie die meisten Neurowissenschaftler hat Taylor zudem ganz pragmatische Einwände gegen den Versuch, das Bewußtsein quantentheoretisch zu erklären: Bevor man dem extrem reduktionistischen Ansatz von Penrose und anderen folge, solle man plausiblere und experimentell besser zugängliche Möglichkeiten ausprobieren, die sich bei der Erklärung bestimmter Aspekte von Wahrnehmung und Gedächtnis bereits bewährt hätten. Wenn das scheitere, könne man immer noch weitersehen.


Die Erklärungslücke

Auf der Konferenz in Arizona fehlte Colin McGinn, ein Philosoph an der Rutgers-Universität und der wohl radikalste der sogenannten Mysteriker. In seinem 1991 erschienenen Buch "The Problem of Consciousness" ("Das Problem des Bewußtseins") betont er, das Gehirn sei – als Produkt der biologischen Evolution – in seiner Erkenntnisfähigkeit beschränkt. So wie Ratten oder Affen niemals etwas von Quantenmechanik verstehen würden, sei vielleicht dem Menschen das Verständnis für bestimmte Aspekte seiner Existenz, etwa für den Zusammenhang zwischen Geist und Materie, prinzipiell versagt. McGinn glaubt darum, daß das Bewußtsein für den menschlichen Verstand immer ein Rätsel bleiben wird.

Fast so pessimistisch äußerte sich in Tucson der australische Philosoph David J. Chalmers von der Washington-Universität in Saint Louis (Missouri); auch er meinte, keine rein physikalische Theorie – ob sie nun von quantenmechanischen oder neuralen Mechanismen ausgehe – sei imstande, das Bewußtsein zu erklären. Nach Chalmers können physikalische Theorien immer nur mentale Teilfunktionen wie Gedächtnis, Aufmerksamkeit, Intention oder Selbstbeobachtung beschreiben, indem diese mit bestimmten physikalischen Prozessen im Gehirn korreliert werden. Doch keine solche Theorie behandle die eigentliche Frage, die durch die Existenz des Geistes aufgeworfen werde: Warum ist die Hirntätigkeit von subjektivem Erleben begleitet? Schließlich könne man sich ohne weiteres eine Welt von Androiden vorstellen, die sich in jeder Hinsicht wie Menschen verhalten – nur daß sie ihre Welt nicht bewußt erleben.

Auf diese Frage vermöge die Wissenschaft allein keine Antwort zu geben, behauptete Chalmers. Doch im Gegensatz zu McGinn hält er eine übergeordnete philosophische Theorie für möglich und sogar nötig, um die Erklärungslücke zwischen dem physikalischen und dem subjektiven Bereich zu schließen. Chalmers skizzierte sogar schon eine solche Theorie: Wie die Physik der Natur bestimmte Eigenschaften – etwa Raum, Zeit, Energie, Ladung und Masse – zuschreibe, müsse eine Theorie des Bewußtseins die Existenz von Information als einer neuen fundamentalen Eigenschaft postulieren. Der Begriff Information habe nämlich zugleich physikalische und phänomenale (das heißt subjektiv erlebbare) Aspekte.

Koch fand solche Überlegungen abwegig; denn wenn McGinns und Chalmers These, daß Bewußtsein nicht wissenschaftlich erklärbar sei, sich allgemein durchsetzen würde, bekäme sie den Charakter einer sich selbst erfüllenden Prophezeiung. Er räumte zwar ein, daß die Wissenschaft vielleicht nicht alle Rätsel des Geistes zu ergründen vermag, doch hat nach seiner Ansicht die Philosophie noch viel weniger Chancen, dauerhafte Erkenntnisse zum Leib-Seele-Problem oder zur Frage des freien Willens beizutragen. Er schlug vor, die Philosophen sollten angesichts solch ehrwürdiger Rätsel den Rat des österreichischen Denkers Ludwig Wittgenstein (1889 bis 1951) beherzigen, in den dessen "Tractatus logico-philosophicus" mündet: "Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen."

Doch Schweigen wird keinesfalls das Ergebnis des wachsenden Interesses für das Bewußtsein sein. Nachdem der Vortrag von Chalmers in Tucson mit großer Zustimmung aufgenommen worden war, warf Koch ihm vor, seine Theorie des Doppelaspekts der Information sei nicht überprüfbar und somit nutzlos. "Warum sagen Sie nicht gleich: Wenn man ein Gehirn hat, kommt der Heilige Geist herab und haucht ihm Bewußtsein ein!" rief Koch. Chalmers erwiderte trocken, eine solche Theorie sei erstens unnötig kompliziert und würde zweitens nicht mit seinem subjektiven Erleben übereinstimmen. "Aber wie weiß ich denn, daß Ihr subjektives Empfinden dasselbe ist wie meines?", fragte Koch. "Wie weiß ich überhaupt, ob Sie Bewußtsein haben?"

Später schlossen die Kontrahenten einen gewissen Kompromiß: Koch fand die Ansichten von Chalmers über Algorithmen und Kognition interessant, und Chalmers gab zu, daß die Neurowissenschaft vielleicht die Philosophie auf neue Gedanken zu bringen vermag.

Das neue Gebiet der Bewußtseinsforschung kämpft offensichtlich noch mit seinem eigenen Bindungsproblem. Indes können sich gerade aus manchmal chaotischen Begegnungen wie der Tagung in Tucson überraschende Fortschritte entwickeln – so wie erst die Wechselwirkung der einzelnen Neuronen das Wunder des Geistes ermöglicht.

Literaturhinweise

- Computerdenken. Des Kaisers neue Kleider oder Die Debatte um Künstliche Intelligenz, Bewußtsein und die Gesetze der Physik. Von Roger Penrose. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1991.

– Unser Gehirn – ein dynamisches System. Die Theorie des neuronalen Darwinismus und die biologischen Grundlagen der Wahrnehmung. Von Gerald M. Edelman. Piper, München 1993.

– Philosophie des menschlichen Bewußtseins. Von Daniel C. Dennett. Hoffmann und Campe, Hamburg 1994.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 9 / 1994, Seite 74
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
9 / 1994

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 9 / 1994

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