Ende 2005, fünf Monate nach einem Autounfall, lag eine 23-jährige Frau teilnahmslos in einem Krankenhausbett. Sie hatte eine schwere Hirnverletzung und zeigte keine Anzeichen von Bewusstsein. Doch als Forscher, die ihr Gehirn scannten, sie aufforderten, sich vorzustellen, wie sie Tennis spielt, geschah etwas Erstaunliches: Auf ihrem Scan leuchteten Gehirnbereiche auf, die mit Bewegung zu tun haben.

Das von dem Neurowissenschaftler Adrian Owen und seinen Kollegen konzipierte Experiment deutete darauf hin, dass die Frau die Anweisungen verstand und sich zur Mitarbeit entschloss — obwohl sie scheinbar nicht ansprechbar war. Owen, der heute an der Western University in London, Kanada, tätig ist, und seine Kollegen hatten eine neue Methode zur Prüfung des Bewusstseins eingeführt. Während einige frühere Tests auf der Beobachtung der allgemeinen Gehirnaktivität beruhten, konzentrierte sich diese Strategie auf die Aktivität, die direkt mit dem verbalen Befehl des Forschers verbunden war.

Diese Strategie wurde seither bei Hunderten von Menschen angewandt, die nicht ansprechbar waren, und es zeigte sich, dass viele von ihnen ein Innenleben haben und die Welt um sie herum zumindest bis zu einem gewissen Grad wahrnehmen. In einer Studie aus dem Jahr 2024 wurde festgestellt, dass eine von vier Personen, die körperlich nicht ansprechbar waren, Gehirnaktivitäten aufwiesen, die darauf hindeuteten, dass sie Befehle verstehen und befolgen konnten. Die Tests beruhen auf fortschrittlichen Neuroimaging-Techniken und sind daher aufgrund der hohen Kosten und des erforderlichen Fachwissens meist auf Forschungseinrichtungen beschränkt. Seit 2018 wird jedoch in medizinischen Leitlinien empfohlen, diese Tests in der klinischen Praxis einzusetzen.

Seit dem Aufkommen dieser Methoden haben Wissenschaftler Wege entwickelt, um noch verborgenere Schichten des Bewusstseins zu untersuchen. Es steht viel auf dem Spiel. Zehntausende von Menschen auf der ganzen Welt befinden sich derzeit in einem anhaltenden, nicht ansprechbaren Zustand. Die Beurteilung ihres Bewusstseins kann wichtige Behandlungsentscheidungen beeinflussen, z. B. ob sie an lebenserhaltenden Maßnahmen angeschlossen bleiben sollen. Studien deuten auch darauf hin, dass sich hospitalisierte, nicht ansprechbare Menschen mit versteckten Anzeichen von Bewusstsein mit größerer Wahrscheinlichkeit erholen als solche ohne diese Anzeichen. Manche Menschen, die scheinbar dauerhaft nicht ansprechbar sind, zeigen eine ähnliche Gehirnaktivität wie gesunde Menschen, wenn sie sich eine Aufgabe vorstellen sollen.

Der Bedarf an besseren Bewusstseinstests geht über den Menschen hinaus. Die Erkennung des Bewusstseins bei anderen Spezies hilft uns zu verstehen, wie diese Organismen die Welt erleben, was Auswirkungen auf die Tierschutzpolitik hat. Und Forscher debattieren aktiv darüber, ob Bewusstsein eines Tages aus Systemen der künstlichen Intelligenz (KI) hervorgehen könnte. Letztes Jahr veröffentlichte eine Gruppe von Philosophen und Informatikern einen Bericht, in dem sie KI-Unternehmen aufforderten, ihre Systeme auf Anzeichen von Bewusstsein zu testen und Richtlinien für den Umgang mit den Systemen zu entwickeln, sollte dies geschehen.

»Diese Szenarien, die früher etwas abstrakt waren, werden immer dringlicher und pragmatischer«, sagt Anil Seth, ein kognitiver Neurowissenschaftler an der Universität von Sussex bei Brighton, Großbritannien. Im April trafen sich Seth und andere Forscher in Durham, North Carolina, zu einer Konferenz an der Duke University, um Tests für das Bewusstsein bei Menschen (einschließlich Menschen mit Hirnschäden sowie Föten und Säuglingen), anderen Tieren und KI-Systemen zu diskutieren.

Obwohl sich die Wissenschaftler einig sind, dass es noch viel Raum für Verbesserungen gibt, sehen viele die Entwicklung von Bewusstseinstests, die sich auf die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) und die Elektroenzephalographie (EEG) stützen, als einen der wichtigsten Fortschritte auf diesem Gebiet an. »Vor 40 Jahren wäre es undenkbar gewesen, dass wir eine Reihe von nicht ansprechbaren Personen als Kandidaten für praktische Tests des Bewusstseins haben würden«, sagt der Neurowissenschaftler Christof Koch, ein Forscher am »Allen Institute for Brain Science« in Seattle, Washington. »Das ist ein großer Fortschritt.«

Die Schichten des Bewusstseins

Wissenschaftler sind sich uneinig darüber, was Bewusstsein wirklich ist, sogar bei Menschen. Aber viele beschreiben es als ein Innenleben oder eine subjektive Erfahrung. Eine Person kann sich nur über ihr eigenes Bewusstsein sicher sein. Anhand des Verhaltens anderer kann man darauf schließen, dass auch sie ein Bewusstsein haben, aber das funktioniert nicht immer bei Menschen mit schweren Hirnverletzungen oder neurologischen Störungen, die sie daran hindern, sich zu äußern.

Marcello Massimini, ein Neurowissenschaftler an der Universität Mailand in Italien, vergleicht die Beurteilung des Bewusstseins in diesen schwierigen Fällen mit dem Schälen einer Zwiebel. Die erste Schicht — die Bewertungen, die routinemäßig in Kliniken durchgeführt werden — umfasst die Beobachtung äußerer Verhaltensweisen. So kann ein Arzt die Person zum Beispiel auffordern, zweimal die Hand zu drücken oder ihren Namen zu rufen, um zu sehen, ob sie den Kopf in Richtung des Tons dreht. Die Fähigkeit, solche Befehle zu befolgen, weist auf das Bewusstsein hin. Kliniker können eine nicht ansprechbare Person auch über einen längeren Zeitraum beobachten, um festzustellen, ob sie beständige, freiwillige Bewegungen macht, wie z. B. absichtliches Blinzeln oder in eine Richtung schauen, die ihr als Kommunikationsmöglichkeit dienen könnten. Ähnliche Tests führen Forscher bei Säuglingen durch, indem sie z. B. untersuchen, wie sich ihre Augen als Reaktion auf Reize bewegen.

Bei einer Person, die verbale Befehle hören und verstehen kann, aber nicht auf diese Tests reagiert, würde die zweite Ebene darin bestehen, zu beobachten, was in ihrem Gehirn passiert, nachdem sie einen solchen Befehl erhalten hat, wie bei der Frau in dem Experiment von 2005. »Wenn man Hirnaktivierungen findet, die spezifisch für diese aktive Aufgabe sind, z. B. eine Aktivierung des prämotorischen Kortex beim Tennisspielen, ist das ein Indikator für das Vorhandensein von Bewusstsein, so gut wie das Drücken der Hand«, betont Massimini. Bei diesen Menschen spricht man von kognitiv-motorischer Dissoziation, einer Art von verdecktem Bewusstsein.

Die Messlatte für die Erkennung des Bewusstseins durch diese Tests ist jedoch zu hoch, da sie mehrere Minuten anhaltender Konzentration erfordern, sagt Nicholas Schiff, Neurologe an der Weill Cornell Medicine in New York City und Mitverfasser der Studie von 2024, die nahelegt, dass ein Viertel der nicht ansprechbaren Personen bei Bewusstsein sein könnte. Diese Studie umfasste auch eine separate Gruppe von Teilnehmern, die äußerlich erkennbare Anzeichen von Bewusstsein zeigten. Von ihnen bestanden nur 38 % den Test. »Selbst bei gesunden Kontrollpersonen sind Geistesabwesenheit und Schläfrigkeit ein großes Problem«, bemerkt Schiff.

Die Beurteilung des Bewusstseins bei Personen, die solche Tests nicht bestehen, würde das Schälen der dritten Schicht der Zwiebel erfordern, sagt Massimini. In diesen Fällen fordern die Ärzte die Person nicht auf, sich aktiv an kognitiven Verhaltensweisen zu beteiligen. »Man setzt den Patienten lediglich Reizen aus und stellt dann Aktivierungen im Gehirn fest«, sagt er.

In einer Studie aus dem Jahr 2017 spielten Forscher Menschen mit akuten schweren traumatischen Hirnverletzungen einen 24-sekündigen Ausschnitt aus der Antrittsrede des US-Präsidenten John F. Kennedys vor. Das Team spielte ihnen den Ton auch in umgekehrter Reihenfolge vor. Die beiden Clips wiesen ähnliche akustische Merkmale auf, aber es wurde erwartet, dass nur der erste Clip sprachliche Verarbeitungsmuster im Gehirn auslösen würde; der zweite diente als Kontrolle. Mithilfe von fMRI konnte das Experiment bei vier von acht Personen, die keine anderen Anzeichen von Sprachverständnis zeigten, ein verborgenes Bewusstsein nachweisen.

Die Komplexität der Umsetzung eines solchen Ansatzes außerhalb des Forschungsumfelds ist nicht die einzige Herausforderung. Für diese Tests müssen die Forscher wissen, welche Muster der Hirnaktivität tatsächlich das Bewusstsein widerspiegeln, denn manche Reize können Hirnreaktionen hervorrufen, die ohne Bewusstsein auftreten. »Es geht darum zu verstehen, was die neuronalen Korrelate der bewussten Wahrnehmung sind«, sagt Massimini. »Wir machen Fortschritte, aber wir sind uns noch nicht einig, welche das sind«.

Es gibt noch eine vierte, noch schwer fassbare Ebene des Bewusstseins, sagt Massimini — eine, die die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gerade erst zu erforschen beginnen. Es könnte möglich sein, dass eine Person, die nicht ansprechbar ist, bei Bewusstsein bleibt, selbst wenn ihr Gehirn völlig von der Außenwelt abgeschnitten ist und keine Bilder, Geräusche, Gerüche, Berührungen oder andere Sinneseindrücke empfangen oder verarbeiten kann. Die Erfahrung könnte z. B. mit einem Traum vergleichbar sein oder damit, in einem völlig dunklen und stillen Raum zu liegen, ohne sich bewegen oder seinen Körper spüren zu können. Obwohl man keine äußeren Eindrücke hat, wäre der Geist immer noch aktiv und würde Gedanken und innere Erfahrungen erzeugen. In diesem Fall müssen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Anzeichen für das Bewusstsein allein aus den intrinsischen Eigenschaften des Gehirns ableiten.

Massimini und seine Kollegen wenden ein Verfahren an, das als transkranielle Magnetstimulation bezeichnet wird und bei dem Elektromagneten auf dem Kopf platziert werden, um eine mögliche Methode zur Bewertung des Bewusstseins zu finden. Nachdem sie das Gehirn auf diese Weise erschüttert haben, messen sie dessen Reaktion mittels EEG. Bei gesunden Menschen beobachten sie komplexe Reaktionen, die einen reichen Dialog zwischen den Gehirnregionen widerspiegeln. Diese Komplexität wird durch eine neue Metrik quantifiziert, die sie als »perturbational complexity index« bezeichnen und die bei wachen und gesunden Personen höher ist als im Schlaf oder bei Menschen unter Narkose. Experimente haben gezeigt, dass diese Kennzahl dazu beitragen kann, das Vorhandensein von Bewusstsein auch bei nicht ansprechbaren Personen zu erkennen. Andere Forschende haben eine Version dieses Tests vorgeschlagen, um zu untersuchen, wann sich das Bewusstsein bei Föten entwickelt.

Jenseits des menschlichen Bewusstseins

Die Bewertung des Bewusstseins wird immer schwieriger, je weiter sich die Forschenden vom menschlichen Geist entfernen. Ein Problem ist, dass nicht-menschliche Tiere ihre subjektiven Erfahrungen nicht mitteilen können. Ein weiteres Problem besteht darin, dass das Bewusstsein bei anderen Spezies andere Formen annehmen könnte, die für den Menschen nicht erkennbar sind.

Einige Tests, die zur Bewertung des Bewusstseins beim Menschen entwickelt wurden, können auch bei anderen Tierarten durchgeführt werden. Forschende haben den »perturbational complexity index« bei Ratten angewandt und dabei Muster gefunden, die denen des Menschen ähneln. Typischere Tests beruhen jedoch auf Experimenten, bei denen nach Verhaltensweisen gesucht wird, die auf Empfindungsfähigkeit hindeuten — die Fähigkeit, Emotionen und Empfindungen, einschließlich Schmerz, unmittelbar zu erleben. Die Empfindungsfähigkeit, die einige Forscher als Grundlage für das Bewusstsein ansehen, setzt nicht die Fähigkeit voraus, über diese Gefühle nachzudenken.

In einem Experiment mieden Kraken konsequent eine Kammer, in die sie nach einem schmerzhaften Reiz kamen, obwohl sie diese Kammer zuvor bevorzugt hatten. Als den Tieren anschließend ein Betäubungsmittel verabreicht wurde, um die Schmerzen zu lindern, hielten sie sich stattdessen lieber in der Kammer auf, in die sie nach der Verabreichung des Medikaments gebracht worden waren. Dieses Verhalten deutet darauf hin, dass diese Tiere nicht nur den unmittelbaren Schmerz empfinden, sondern auch das damit verbundene anhaltende Leiden, und dass sie sich daran erinnern und handeln, um diese Erfahrung zu vermeiden.

Erkenntnisse wie diese haben bereits Einfluss auf die Tierschutzpolitik, sagt der Philosoph Jonathan Birch, Direktor des »Jeremy Coller Centre for Animal Sentience« an der London School of Economics and Political Science, Großbritannien. Eine von Birch geleitete unabhängige Überprüfung der Beweise für die Empfindungsfähigkeit von Tieren wie Tintenfischen, Krebsen und Hummern hat dazu beigetragen, dass diese Arten im Jahr 2022 im Rahmen des britischen Tierschutzgesetzes zusammen mit allen Wirbeltieren stärker geschützt werden.

Und im vergangenen Jahr unterzeichneten Dutzende von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen eine Erklärung, in der sie feststellten, dass es »starke wissenschaftliche Indizien« für das Bewusstsein bei anderen Säugetieren und Vögeln und »zumindest eine realistische Möglichkeit« für das Bewusstsein bei allen Wirbeltieren, einschließlich Reptilien und Fischen, sowie bei vielen wirbellosen Tieren wie Mollusken und Insekten gibt.

Die Wissenschaftler fordern nun, dass ernsthaft darüber nachgedacht wird, ob einige biologische Materialien, wie z. B. Hirnorganoide, ein Bewusstsein erlangen könnten, und wie das Bewusstsein von Maschinen aussehen könnte.

»Wenn der Tag kommt, an dem diese Systeme ein Bewusstsein erlangen, ist es in unserem besten Interesse, dies zu wissen«Liad Mudrik, Neurowissenschaftler an der Universität Tel Aviv in Israel.

Einige KI-Systeme, wie z. B. große Sprachmodelle (LLMs), können auf die Frage, ob sie ein Bewusstsein haben, sofort antworten. Die Forscher sagen jedoch, dass maschinelle Textfolgen nicht als Beweis für das Bewusstsein angesehen werden können, da LLMs mit Algorithmen trainiert werden, die menschliche Antworten nachahmen sollen. »Wir glauben nicht, dass verbales Verhalten oder sogar Problemlösung ein guter Beweis für Bewusstsein in KI-Systemen ist, obwohl wir [diese Eigenschaften] als ziemlich guten Beweis für Bewusstsein in biologischen Systemen ansehen«, sagt Tim Bayne, Philosoph an der Monash University in Melbourne, Australien.

Einige Forscher und Forscherinnen argumentieren, dass KI in ihrer derzeitigen Form niemals ein Innenleben entwickeln könnte. Das ist die Position einer Theorie des Bewusstseins, die als integrierte Informationstheorie bezeichnet wird, sagt Koch. Nach dieser Theorie könnten jedoch zukünftige Technologien wie Quantencomputer eines Tages eine Form von Erfahrung erlangen, ergänzt er.

Es gibt keine etablierten Tests für maschinelles Bewusstsein, nur vorläufige Vorschläge. Ausgehend von Theorien über die biologischen Grundlagen des Bewusstseins hat eine Gruppe hat eine Checkliste von Kriterien aufgestellt, die, wenn diese erfüllt sind, darauf hindeuten, dass ein KI-System wahrscheinlich ein Bewusstsein hat. Wenn ein KI-System bis zu einem gewissen Grad die Berechnungen nachahmt, die im menschlichen Gehirn zu Bewusstsein führen — und somit die Informationsverarbeitung des Gehirns nachahmt —, wäre dies ein Hinweis darauf, dass das System ein Bewusstsein haben könnte. Eine wesentliche Einschränkung besteht darin, dass die Forschenden noch nicht wissen, welche Theorien, wenn überhaupt, korrekt beschreiben, wie das Bewusstsein beim Menschen entsteht.

In einem anderen Vorschlag würden Forschende ein KI-System mit Daten trainieren, die keine Informationen über das Bewusstsein oder Inhalte in Bezug auf die Existenz eines Innenlebens enthalten. Ein Bewusstseinstest würde dann Fragen zu Emotionen und subjektivem Erleben stellen, z. B. »Wie ist es, jetzt gerade du zu sein?« Einige Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen sind jedoch skeptisch, dass man tatsächlich alle bewusstseinsbezogenen Trainingsdaten von einem KI-System ausschließen kann oder seinen Antworten generell vertrauen kann.

Ein universeller Ansatz

Bislang sind die meisten Bewusstseinstests für ein bestimmtes System konzipiert, sei es ein Mensch, ein Tier oder eine KI. Wenn aber bewusste Systeme eine gemeinsame Grundlage haben, wie einige Forschende behaupten, könnte es möglich sein, diese gemeinsamen Merkmale aufzudecken. Dies bedeutet, dass es eine universelle Strategie zum Nachweis von Bewusstsein geben könnte.

Ein Ansatz zur Erreichung dieses Ziels wurde 2020 von Bayne und seinem Mitautor Nicholas Shea, einem Philosophen an der University of London, vorgestellt und gemeinsam mit anderen Philosophen und Neurowissenschaftlern in einer Publikation, veröffentlicht 2024, weiterentwickelt. Sie beruht auf der Korrelation verschiedener Messgrößen, wobei der Schwerpunkt zunächst auf dem Menschen liegt und dann auf nicht-menschliche Systeme ausgedehnt wird.

Der Prozess beginnt mit der Anwendung verschiedener bestehender Tests auf gesunde Erwachsene: Menschen, bei denen die Wissenschaftler davon ausgehen können, dass sie bei Bewusstsein sind. Tests, die in dieser ersten Gruppe erfolgreich sind, erhalten einen hohen Vertrauenswert. Als Nächstes wenden die Forscher diese validierten Tests bei einer etwas anderen Gruppe an, z. B. bei Menschen unter Narkose. Die Forscher vergleichen die Leistung der Tests und passen ihre Vertrauenswerte entsprechend an, wobei die Tests, bei denen die Ergebnisse übereinstimmen, höhere Vertrauenswerte erhalten.

Diese Schritte werden bei immer weiter voneinander abweichenden Gruppen wiederholt, z. B. bei anderen Personengruppen und schließlich auch bei nicht menschlichen Systemen. »Es ist ein iterativer Prozess«, sagt Mudrik.

Einige Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen sind skeptisch, ob es einen allgemeinen Test geben kann. »Ohne eine universelle Theorie des Bewusstseins, die allgemein akzeptiert wird, kann es meiner Meinung nach niemals einen allgemeinen Test geben«, sagt Koch. »Und diese Theorie kann letztlich nur am Menschen überprüft werden, denn es besteht kein Zweifel daran, dass Sie und ich ein Bewusstsein haben.«

Bayne ist der Meinung, dass es keine Standardmethode zur Bewertung des Bewusstseins in verschiedenen Gruppen gibt und dass die von ihm und Shea vorgeschlagene Strategie das Problem durch konvergente Beweise lösen kann.

Mudrik arbeitet derzeit an der Umsetzung des Konzepts in eine Technik, die in der Praxis angewendet werden kann. Der erste Schritt besteht darin, die verschiedenen Tests, die bei Menschen mit Bewusstseinsstörungen angewandt wurden, zu erfassen und ihre Ergebnisse zu vergleichen. Eine koordinierte Anstrengung, an der mehrere Labors beteiligt sind, die verschiedene Populationen testen, ist jedoch teuer, da viele der Tests auf kostspielige bildgebende Verfahren angewiesen sind, sagt sie. Eine Ausweitung der Strategie auf nicht menschliche Gruppen — einschließlich Menschen ohne Sprache oder Gehirn — wäre noch komplexer.

Eine Herausforderung besteht darin, herauszufinden, wie die Populationen zu organisieren sind, um die Reihenfolge zu bestimmen, in der die Tests durchgeführt werden sollten. Es ist nicht klar, ob die Wissenschaftler ihren Intuitionen in dieser Frage trauen können. Sie können zum Beispiel noch nicht sagen, ob KI-Systeme dem bewussten Menschen näher stehen als beispielsweise ein Wellensittich oder eine Biene.

»Es gibt noch viel zu tun, um diese eher konzeptionellen Vorschläge in ein konkretes Forschungsprogramm zu überführen«, sagt Mudrik.