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Ein Quicky durch die Hirnforschung

Schwierig, wenn sich das Gehirn selbst erkennen will

(Foto: © froodmat - Photocase.com)

Kaum ein anderes Forschungsgebiet hat unser Menschenbild in den letzten Jahrzehnten so beeinflusst wie die Hirnforschung. Die Neurowissenschaftler legen uns Erkenntnisse vor, die teilweise so verstörend sind wie vor 150 Jahren die Vorstellung, der Mensch stamme vom Affen ab. Wo zwingt uns die Neuroforschung aktuell zum Umdenken?

Die Erkenntnisse der Neurowissenschaften berühren existentielle Fragen des Menschseins wie etwa die Vorstellung eines freien Willens, die Trennung zwischen Körper und Geist und die Suche nach dem Ich. Der Einfluss der Neurowissenschaften ist aber auch ein praktischer: Es gibt immer mehr Medikamente und Therapiemethoden, die in den Hirnstoffwechsel eingreifen. Das eröffnet Möglichkeiten, löst aber auch Ängste aus. Die Hirnforschung ist daher notwendigerweise ein interdisziplinäres Fach mit Schnittmengen zur Philosophie, Psychologie, Theologie, Soziologie, Rechtsprechung und Politik.

Wer entscheidet hier eigentlich?

Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass das Verhalten eines Menschen mitunter besser per Gehirnscan vorausgesagt werden kann als durch Aussagen des Menschen selbst. Weiß unser Gehirn mehr als wir? Ein typisches Beispiel eines Experiments, das dieser Frage nachgeht, stammt von einer Arbeitsgruppe des Bernsteinzentrums in Berlin. Der Neurowissenschaftler John-Dylan Haynes bat Versuchsteilnehmer, entweder die linke oder die rechte Taste einer Computermaus zu drücken während sie in einem Hirnscanner lagen. Gleichzeitig sahen die Teilnehmer nacheinander Buchstaben auf einem Bildschirm aufleuchten. Sie sollten sich den Buchstaben merken, bei dem sie ihre Entscheidung getroffen hatten. Nicht ganz unerwartet war der Ausgang, denn das Phänomen war bereits aus früheren Untersuchungen, den so genannten Libet-Experimenten, bekannt: Noch bevor sich die Versuchsperson entschieden hatte, ob sie die linke oder rechte Taste drückt, konnten die Hirnforscher anhand der Gehirnaktivität die Entscheidung in den meisten Fällen voraussagen. Das Gehirn scheint vor uns zu entscheiden. Eine unheimliche Vorstellung. Und bei weitem nicht die einzige, mit der uns Neurowissenschaftler immer wieder konfrontieren.

Eine 2009 in der Fachzeitschrift Current Biology veröffentlichte Studie beschrieb erstmals, wie das Gehirn einer zeitlichen Illusion aufsitzt. Fixieren wir einen bewegungslosen Punkt vor einem rotierenden Hintergrund, verschwindet er nach einiger Zeit aus unserer Wahrnehmung. Durch einen Lichtblitz wird er uns jedoch sofort wieder ins Bewusstsein gerufen. Obwohl der Blitz dem Wiedererscheinen des Punktes vorausgeht, nehmen wir fälschlicherweise an, dass erst der Punkt und dann der Blitz erscheint. Wie sicher ist die Zeit in unserem Gehirn verankert? Ist unser intuitives Alltagswissen über Ursache und Folge, über die Kausalbeziehungen in unserem Wahrnehmen, Denken, Entscheiden und Handeln vielleicht doch nicht so gesichert, wie wir es gerne glauben würden?

Die Wirklichkeitsfalle

Für einige Neurowissenschaftler, darunter so prominente Vertreter wie Wolf Singer vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung  in Frankfurt und Gerhard Roth von der Universität Bremen st die Schlussfolgerung aus den Ergebnissen moderner Hirnforschung klar: Die Wirklichkeit und das Ich sind ein Konstrukt des Gehirns. Einen geistigen Verursacher unserer Entscheidungen gibt es nicht. Die Idee, wir könnten unser Handeln durch willentliche Entscheidungen steuern, ist eine Illusion. Starker Tobak. Erst muss der Mensch erfahren, dass nicht die Sonne um ihn, sondern er um die Sonne kreist, dann wird er als ganz gewöhnlicher Affe enttarnt und nun soll er nicht mal Herr seiner selbst sein? Sozusagen ein wandelnder Gehirnbehälter, dem vorgekaukelt wird, er hätte ein Ich und könne frei entscheiden – als geschickte Erfindung der Evolution, um das Überleben der Art noch ein Spur sicherer zu machen.

Ganz so eindeutig fällt die Antwort in der Fachwelt nicht aus. Noch streiten sich Vertreter aus Natur- und Geisteswissenschaften über den freien Willen, und auch innerhalb der Neurowissenschaften teilen sich die Lager. Nachdem in den 1980er Jahren die Experimente von Benjamin Libet die Diskussion um den freien Willen anstießen, ist in die Debatte etwas Ruhe eingekehrt. Und eines ist in der Auseinandersetzung deutlich geworden: Unser Wissen über komplexe Hirnvorgänge ist noch zu rudimentär, als dass wir sie mithilfe der Beschreibung von Neuronenaktivitäten vollends erklären könnten.

Du Geist – ich Gehirn

Trotzdem: Wir verstehen immer besser, was im Gehirn passiert, welche neuronalen Aktivitätsmuster mit welchen Empfindungen und Gedanken einhergehen. Wozu brauchen wir dann noch die Vorstellung, es gäbe neben dem Gehirn auch einen Geist? Genau, brauchen wir nicht, denken die Einen. Geistige Vorgänge können vollständig mit neurobiologischen Prozessen erklärt werden. Statt zu sagen „Oh, der Mensch leidet, ich möchte ihm helfen“, wäre es demnach korrekter zu konstatieren „Mein Empathiezentrum in der vorderen Inselrinde feuert gerade“. Kritiker an diesem reduktionistischen Ansatz betonen, dass mentale Zustände durch das Erleben gekennzeichnet sind, zum Beispiel das Erlebnis von Schmerz, Mitgefühl, Liebe oder Lust. Der Erlebnisgehalt, Qualia genannt, macht den mentalen Zustand aus. Er ist nur subjektiv erfahrbar und nicht naturwissenschaftlichen – also objektiven – Messungen zugänglich. Das Beschreiben der neurobiologischen Vorgänge im Gehirn sagt nichts über die Qualität des mentalen Vorgangs aus. Kurz gesagt: Nervenzustand und mentaler Zustand sind nicht identisch. korrelieren nicht. Noch kürzer: Es gibt einen Unterschied zwischen Gehirn und Geist. Diese beiden Positionen zum Geist-Gehirn-Problem stehen sich gegenüber und verorten sich mit den wachsenden Erkenntnissen der Hirnforschung immer wieder neu. Eine weitere Kritik an der Vorstellung eines Gehirns ohne Geist ist das „externalistische Argument“. Es besagt, dass Bedeutungen nicht im Kopf stattfinden, sondern im Zusammenspiel mit der Umwelt. Mentale Zustände sind nicht zu beschreiben, wenn man nicht gleichzeitig das, was sie repräsentieren – eben die Umwelt – miteinbezieht. Davon scheint die Neuroforschung noch ganz weit weg. Oder?

Wissenschaftler der Universität Lübeck legten sechs Liebespaare unter den Gehirnscanner. Die Hirnforscher wollten herausfinden, wie sich die Gehirnaktivität der Partner verändert, wenn sie gefühlvoll miteinander kommunizieren. Fazit: Die Gehirnaktivität des Informationsempfängers reagiert nach einer kurzen Verzögerungszeit in einer durch die Forscher vorhersagbaren Weise auf die Gehirnaktivität des Senders. Die Verzögerungszeit nimmt im Laufe des Versuchs ab. Vermutlich schwingen sich die Gehirne immer besser aufeinander ein.

Verheißung aus der Schachtel

Während sich Neuroforscher und Philosophen die Köpfe heiß reden, verändert unser neues Wissen vom Gehirn auf einer ganz anderen Ebene unseren Alltag: durch die Entwicklung neuer Medikamente und Techniken, die in die Gehirnchemie eingreifen. In den letzten Jahren, so ein Krankenkassenreport von 2010, hat sich die Menge der verordneten Antidepressiva verdoppelt. Heute nimmt statistisch jeder Deutsche an acht Tagen einen Stimmungsaufheller ein. Für Parkinsonpatienten ist inzwischen ein Gehirnschrittmacher – dabei werden per Elektroden bestimmte Gehirngebiete aktiviert – in der Spätphase der Erkrankung eine normale Behandlungsoption. Antidepressiva verändern nicht nur unsere Stimmung, sondern auch – das zeigen aktuelle Untersuchungen – unsere Persönlichkeit. Die Hirnforschung greift also nicht nur in unsere Vorstellung vom Mensch- und Ichsein ein, sie stellt auch das Wissen bereit, daran etwas zu verändern. Auch wenn das befremdlich klingt, so ist es doch eine verheißungsvolle Idee. Denn zu den größten Herausforderungen der immer älter werdenden Menschheit zählen die neurodegenerativen Erkrankungen des Gehirns.
Jeder fünfte Deutsche wird, wenn er das 85. Lebensjahr erreicht, an Demenz erkranken. Jeder fünfte Deutsche wird erleben, wie seine Erinnerung und damit seine Persönlichkeit verschwindet, die Namen seiner Freunde verblassen und das Gefühl von „Ich“ stirbt oder sich in einer Weise verändert, wie es Gesunde nicht nachvollziehen können. Erkrankungen des Gehirns sind existentiell. Die Neurowissenschaften sind damit auch gesellschaftliche Hoffnungsträger. Wenn nicht sie, wer dann, kann uns von dieser Angst vor Persönlichkeitsverlust oder -veränderung durch Alzheimer, Schizophrenien, Psychosen und andere Erkrankungen, an denen Gehirnprozesse maßgeblich beteiligt sind, erlösen?

Hohe Erwartungen

Die "Erlösung" – das muss man allerdings nüchtern feststellen – liegt noch in weiter Ferne, wenn sie denn überhaupt möglich ist. Die Neurowissenschaft ist noch ein recht junges Fach und angesichts der beeindruckenden und rasanten Ergebnisse – die bereits mehrfach mit Nobelpreisen geadelt wurden – übersteigen die Erwartung an das Gebiet bei vielen Menschen die Realität. „Jeder Onkel und sein Bruder ist auf der Suche nach einem Heilmittel gegen Alzheimer“, kommentiert der Nobelpreisträger und Neurowissenschaftler Eric Kandel die Lage. Seit Jahren steht – so die Medien – der Durchbruch kurz bevor. Doch so einfach ist es nicht. Viel zu vieles ist noch unverstanden. Das betrifft gerade die psychischen Erkrankungen. Obwohl von Medikamenten zur Linderung von Depressionen, Schizophrenien, ADHS rege Gebrauch gemacht wird, was tatsächlich im Gehirn geschieht und wodurch die Erkrankung ausgelöst wird, ist nicht geklärt.
Erklärungsmodelle, die sich alleine auf die Neurobiologie beschränken, laufen Gefahr soziale und gesellschaftliche Zusammenhänge auszublenden. Durch den Einsatz von Medikamenten, die in den Hirnstoffwechsel von Menschen mit ADHS oder Depressionen eingreifen, so das Fazit des Büros für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag, „besteht die Gefahr einer möglichen Überlagerung zum Teil sozial ausgelöster psychischer Probleme durch eine rein medizinische Problemlösungsstrategie.“ Hier zeigt sich: Ohne einen Dialog zwischen Neurowissenschaft und Gesellschaft laufen neue Entwicklungen in der Forschung Gefahr, der falschen Fährte zu folgen.

Unten im Labor

Gespeist werden die neuen Ideen über das Gehirn durch die geduldige Arbeit in den Labors. Die Grundlagenforscher, medial eher am Rande, liefern die kleinen Puzzleteile für das komplexe Bild vom Gehirn. Allein in Deutschland suchen mehrere Tausend Neuro-Forscher nach Wachstumsfaktoren, synaptischen Beulen, neuronalen Stammzellen oder entwickeln Techniken, die neue Einblicke in das lebende Gehirn erlauben.
Die Geburtsstunde der modernen Neurowissenschaft waren die 1950er Jahre. In dieser Dekade liegt die Entdeckung der wichtigsten Transmitter im Gehirn wie etwa Glutamat und Serotonin, die Entschlüsselung des Aktionspotentials, der erste Beweis, wie sich durch eine Gehirnstimulation das Verhalten beeinflussen lässt und der Beginn eines Verständnisses für die neuronalen Grundlagen von Lernen und Gedächtnis. „Je häufiger eine Nervenzelle A gleichzeitig mit einer nachgeschalteten Nervenzelle B aktiv ist, desto stärker wird ihre Verbindung“, lautet verkürzt der berühmte, erstmals 1949 formulierte Satz von Donald Hebb. Das Postulat wurde erst später auf zellulärer Ebene bewiesen, begründete aber den wichtigsten Schritt hin zu einer Physiologie des Lernens. Die Black Box – dort verorteten die Verhaltensforscher zu Beginn des 20. Jahrhunderts die kognitiven Prozesse – war transparenter geworden.

Wie transparent, können Besucher nachvollziehen, die sich heute in einem neurowissenschaftlichen Labor umsehen. Dort finden sie etwa Mäuse, denen ein kleiner Teil des Schädeldaches durch ein Glasfenster ersetzt wurde. Durch dieses Guckloch können Hirnforscher mithilfe des Zwei-Photonen-Mikroskops bis zu einem Millimeter tief ins Gehirn schauen. Sie erkennen dort noch Strukturen, die einen Tausendstel Millimeter groß sind, wie beispielsweise eine Synapse. Damit lässt sich nachvollziehen, wie sich Nervenzellen und Synapsen durch das Lernen oder etwa durch eine Alzheimer-Erkrankung verändern. So erkannten Forscher auch, dass es in der Großhirnrinde einen ständigen Auf- und Abbau von Synapsen gibt. Das Gehirn ist keine statische Einheit, die hin und wieder durch einen Lernvorgang verändert wird, es ist ein unaufhörlich dynamisches Gebilde. Aus der Black-Box ist sechzig Jahre später eine – zumindest teilweise gläserne Box geworden. Eine der großen Aufgaben steht allerdings noch aus: „die Suche nach dem Engram“, wie es Karl Lashley 1950 formulierte. Also die Suche nach einer exakten neuronalen Spur, die das Lernen im Gehirn hinterlässt.

Im Schatten meines Ichs

Selbst der nüchternste Grundlagenforscher kann sich dem Kitzel und den Fragen nicht entziehen, die das Arbeiten mit dem Gehirn mitbringt. Steht er doch tagtäglich vor einem Dilemma: Wie kann das Gehirn über sich selbst sinnvoll nachdenken? Ich denke über das Gehirn nach, aber was ist das Ich? Ein prominenter Vertreter, der darauf nach Antworten sucht, ist Georg Northoff, Neurowissenschaftler und Neurophilosoph der Universität Magdeburg. Die Vorstellung, ein Ich zu besitzen ist für die meisten Menschen eine so tief sitzende subjektive Erfahrung, dass sie einer anderen Tatsache intuitiv widerspricht: All unser Denken, Fühlen und Wahrnehmen lässt sich als biologisch-physikalischer Vorgang im Gehirn beschreiben. Die von Georg Northoff so genannten naiven Neurophilosophen ziehen aus dieser Tatsache die Konsequenz: Unser Ich existiert nicht, es ist eine Illusion.

Die Frage nach dem Ich hat eine lange Geschichte. Für Platon (geb. 428 v. Ch.) sind wir Gefangene unserer Wahrnehmung. Wir nehmen nur den Schatten der Dinge war, nie die Dinge selbst. Wie sie „wirklich“ sind, liegt außerhalb unserer Wahrnehmungsfähigkeit. Das gilt auch für unsere Wahrnehmung vom Ich, jede wahre Begegnung mit dem Ich ist unmöglich, wir können nur einen vagen Abklatsch erhaschen. Hinter den für uns wahrnehmbaren Dingen, hinter dem Ich, steckt eine für uns nicht wahrnehmbare Idee oder Superexistenz. Das sah Thomas von Aquin (geb. 1225 n. Ch.) knapp 1700 Jahre später anders. Durch Verstand und Vernunft, also die Möglichkeit der Abstraktion, können wir sehr wohl die Dinge selbst erkennen. Auch das, was hinter den Dingen steht: Gott. Wir können unser Ich erfassen und auf Gott zurückführen. Das Ich tritt aus der Höhle heraus und wird von einem göttlichen Sonnenstrahl erleuchtet.

Ein paar Jahrhunderte später geht Descartes (geb. 1596 n. Ch.) noch weiter. Das Ich ist vorhanden, erkennbar und erklärt sich allein dadurch, dass wir denken können. Er löst den Geist von Gott. „Ich denke, also bin ich“, lautet sein Credo. Er lokalisiert das Ich nicht im Körper, sondern im Geist – und begründet damit den Dualismus von Geist und Körper. Heutige Neurophilosophen stören sich an der Trennung von Geist und Körper und holen den Geist zurück ins Materielle. Der Geist ist Gehirn und somit auch Sitz des Ichs, so die Ansicht der Monisten. Moderne neurophysiologisch geprägte Vorstellungen vom Ich heben das Ich gleich ganz aus den Angeln: Es gibt kein Ich, sondern nur Neuronenaktivität im Gehirn, das Ich ist eine Illusion. „Letztlich“, so formuliert es Thomas Metzinger, Professor für Philosophie der Kognitionswissenschaft an die Universität Osnabrück in seinem Buch Der Ego-Tunnel, „ist subjektives Erleben ein biologisches Datenformat […] und das Ego ist lediglich ein komplexes physikalisches Ereignis – ein Aktivierungsmuster in unserem zentralen Nervensystem.“

Raus aus dem Gehirn

Doch auch wenn es eine Illusion ist, lässt sich doch fragen, wo die Illusion des Ich im Gehirn erzeugt wird. Der Koordinator sitzt ebenfalls im Gehirn und wird von vielen Hirnforschern im Vorderhirn verortet. Andere gehen nicht von einem dezidierten Ursprungsort im Gehirn als der Quelle aller Aktivitäten aus, sondern betonen die Selbstorganisation des Gehirns. Durch ständige Feedbackschleifen quer durch das Gehirn organisiert sich das Gehirn selbst. Einen Organisator braucht es ebenso wenig wie die Evolution einen Designer braucht. Dieser Ansatz, „neuronaler Darwinismus“ genannt, wird unter anderem vom Nobelpreisträger Gerald Edelmann vertreten. Aus Untersuchungen mit bildgebenden Verfahren wie der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) ist bekannt, dass Reize – etwa Wörter oder Bilder –, die etwas mit uns selbst zu tun haben mit einer Aktivität in der Mittellinie des Gehirns einhergehen. Daher sehen manche Forscher dort den Sitz des Ich. So geht die Suche munter weiter, inzwischen spricht man sogar von einer Inflation der Ich-Konzepte. Die Verunsicherung erklärt Georg Northoff so: „Vielleicht spiegeln die verschiedenen Konzepte des Ichs eher das Ich der Untersucher, also der Neurowissenschaftler und Philosophen, wider als das Ich selber“. Northoff holt das Ich wieder ein Stück weit aus dem Gehirn. Dabei beruft er sich unter anderem auf den Psychobiologen Jaak Panksepp, der Emotionen bei Mensch und Tier erforscht. Das Gehirn ist demnach ein Beziehungsorgan, dessen Zweck es ist, auf verschiedene Arten eine Beziehung zu Umwelt aufzubauen und darin zu überleben. „Neuronaler und sozialer Input, der Input des Gehirns und der der Umwelt, sie können nicht scharf voneinander getrennt werden“, erklärt Northoff. Die Unterscheidung zwischen Gehirn und Umwelt existiert nur in unserem Kopf, nicht in der Welt selbst. Das Ich liegt nicht in den Neuronen, sondern in der Beziehung zwischen Gehirn und Umwelt. Sozusagen in der Mitte zwischen diesem Blatt und Ihnen.

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