21. Juni 2016

Das Rätsel Bewusstsein - ein wichtiges Thema nicht nur für die Hypnose

Sind die Raucher für das Entstehen des Bewusstseins verantwortlich? Was sagen uns die Untersuchungen von Einsteins Gehirn? Kann Mathematik uns helfen?

Das Rätsel Bewusstsein hat Philosophen und Forschern harte Nüsse zu knacken gegeben, lange bevor die Neurowissenschaften auf die Bühne kamen: Ist es ein Produkt des Gehirns? Wenn ja, wo und wie entsteht es? Oder bleibt es als “mind”, als “reiner Geist”«" prinzipiell naturwissenschaftlich unerklärbar? Wo steht man heute?
Um sich wissenschaftlich mit dem Bewusstsein beschäftigen zu können, muss man 7 Rätsel knacken.

Rätsel Nr. 1: Was genau untersucht man eigentlich?

Mit anderen Worten: Was ist das, was man Bewusstsein nennt?

Jeder weiß, wie es ist, wenn man sich etwas bewusst wird: Geschmack, Empfindung, Temperatur, Farben, Geruch … Das Problem dabei: Diese Impulse sind nicht das Bewusstsein, sie werden von ihm nur registriert. Mit bildgebenden Verfahren kann man dem Gehirn dabei zusehen.

Nur: Ist diese sichtbare Aktivität der Nervenzellen identisch mit dem, was man Bewusstsein nennt? 

Oder ist das doch etwas anderes und unabhängig von der Nervenaktivität? Wenn wir etwas registrieren, dann ist implizit damit immer ein Selbstgefühl erlebbar. Logisch, wenn etwas empfunden wird, muss etwas / jemand da sein, der es empfindet.

Ist also das Bewusstsein etwas, was auf dem Rücken unserer Wahrnehmungsverarbeitung zu finden ist?

Christof Koch, Professor für Informationsverarbeitung und neuronale Systeme am California Institute of Technology schreibt in „Bewusstsein – ein neurobiologisches Rätsel“ :

„Bewusstsein erwächst aus den neuronalen Merkmalen des Gehirns.“ Entsprechend könnte man Bewusstsein auch messen.

Aber dieser Ansatz ist nicht ohne Widerspruch. David Chalmers, Philosoph an der University of Tucson, US-Bundesstaat Arizona, meint, das sei wohl eher ein magisches Denken. Dass unser Gehirn Bewusstsein produzieren soll, so Chalmers, sei wie die "Verwandlung von Wasser in Wein":

Bewusstsein fusst zwar auf dem materiellen Gehirn, ist aber darauf nicht reduzierbar. Bei den vorhandenen Messverfahren könne man nur feststellen, welche materiellen Teile aktiv sind, wie aber der jeweilige Proband jetzt die Sinneswahrnehmungen qualitativ empfindet, wie sich zum Beispiel weiß, gelb grau, spitz, scharf eckig, samtig anfühlt, ist den Verfahren der Gehirnforscher von Prinzip her nicht zugänglich. Das ist es ausschließlich nur dem Probanden selbst.


Dieser Ansatz versteht Bewusstseinszustände als rein geistige Phänomene, die den naturwissenschaftlichen Messverfahren grundsätzlich verschlossen bleiben.

Rätsel Nr. 2: Reicht das, was wir über die Naturgesetze wissen, für unseren Forschungsgegenstand?

Nehmen wir mal an, Kochs Definition wäre die richtigere. Dann lautet die Frage an die Hirnforscher:

Wie wird aus „Wasser Wein? Wie entsteht aus Chemie und elektrischen Ladungen menschlicher Geist? 

Bis jetzt ist die Antwort der Hirnforscher klar: „Ich weiß es nicht.“
Gleichzeitig gehen sie von der Annahme aus, dass, wenn Bewusstsein ein Produkt der materiellen Welt ist, es sich den bisherigen Naturgesetzen und mathematischen Berechnungen nicht entziehen kann.

„Ich glaube nicht, dass wir eine neue Mathematik brauchen“, sagt der Berliner Neurobiologe Professor Andreas Herz. Der Mathematiker Roger Penrose von der Oxford University hat zum Beispiel die These formuliert, dass Bewusstsein mit Hilfe der Quantenphysik beschrieben werden könnte. Quantenprozesse würden den Geist aus dem Gehirn entstehen lassen. Sie fänden in den Mikrotubuli statt, dünne Röhren aus Eiweißmolekülen, drei bis vier millionstel Millimeter dünn. Sie finden sich in jeder Nervenzelle.

Ein Nachweis dieser These blieb bislang aus.

Rätsel Nr. 3: Wenn Bewusstsein ein materielles Produkt ist, sehen wir es dann in Gehirn-Scans?


Durch die bildgebenden Verfahren wissen wir, dass das Gehirn für seine höheren Fähigkeiten (Sprache verstehen, Bilder analysieren, Sprechen, Ich-Bewusstsein …) keine Zentrale hat. Vielmehr arbeiten viele Bereiche wie in einem funktionalen Netzwerk zusammen. Einem Netzwerk, das sich dazu noch ständig ändert, je nachdem, wie es benutzt wird.
Milliarden Zellen mit jeweils Tausenden von Kontaktstellen - mehr als Sterne in unserem Universum - arbeiten pausenlos, werden umstrukturiert, verknüpfen sich neu, lassen alte unbenutzte Kontaktstellen verschwinden … unser Gehirn ist immer in „Bewegung“.

Die Entschlüsselung der Vorgänge in einzelnen Zellen und Molekülen schreitet voran. 

Wir wissen zum Beispiel relativ gut, wie Neurone ihre Signale weiterleiten: durch Innenkanäle, winzige Öffnungen in der Zellwand, durch die die Ionen gelangen und die somit die elektrischen Impulse von einem Neuron zum anderen weiter schicken.
Aber wenn es um das ganze Netzwerk geht, gilt bislang folgendes:

Die Regeln, nach denen hier unmittelbare Wahrnehmung mit vergangener Erfahrung kombiniert und geordnet werden, wie daraus vom Gehirn ein Blick in die Zukunft konstruiert wird, wie dieser Blick mit Möglichkeiten und Wahrscheinlichkeiten hinsichtlich des Eintreten zukünftiger Ereignisse gegenverrechnet wird, das alles ist noch eine black box.


Rätsel Nr. 4: Wie machen elektrische Impulse eine blaue Wand?

Dass wir den Ozean als blaues Wasser erkennen, liegt nicht daran, dass die elektrischen Impulse, die die Augen ans Gehirn senden, dort als „blau“ ankommen. In Wirklichkeit verrechnet das Gehirn vorher die Signale und als Ergebnis steht dann „blau“.

Das Gehirn ist "berechnend"

In diese Berechnung fließt alles ein, was je als Datenmaterial zum Thema „blau“ und „großes Wasser“ vorliegt, jede Erinnerung, sei es unbewusst, bewusst oder bereits „offiziell“ vergessen: Das erste Mal am Meer als Kind, der Segelausflug bei den Flitterwochen, die blaue Teekanne der Großmutter etc. Aus all diesen aktivierten Neuronen wird ein Modell geformt, das da heißt: „blauer Ozean“.


Aber wie macht es das Gehirn, dass Millionen von Nervenzellen aufeinander abgestimmt aktiv werden und dann auch noch daraus gedankliche Objekte zu formen?

Neurobiologe Henry Markram, Direktor des Brain Mind Institute der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) glaubt, dass diesen Prozessen mathematische Regeln zu Grunde liegen. Gelänge es, diese in mathematische Formeln umzuwandeln, hätte man praktisch den Schlüssel zur Arbeitsweise des Gehirns in den Händen.

Aus diesen Gedanken entstand das „Blue Brain Project“. Ein Computers soll das Gehirns und seine Arbeitsweise nachbilden, genauer gesagt die „neokortikale Säule“2”, eine Formation von Neuronen im Neokortex.

Warum geht´s genau?

Klar ist, dass die Großhirnrinde eine zentrale Rolle bei den höheren mentalen Prozessen spielt. Sie ist relativ jung, denn ihren richtigen Wachstumsschub erhielt sie bei den Säugetieren erst vor fünf Millionen Jahren. Warum? Das wissen wir auch nicht. Wir wissen nur, dass es so war.

Heute macht sie beim Menschen über 80 Prozent des Gehirnvolumens aus. Im Verhältnis zur Körpergröße besitzen wir Menschen damit von allen Lebewesen den größten Neokortex. Als äußere Schicht des Großhirns mit 2–3 Millimeter Dicke mit einem Durchmesser von ungefähr 35 Zentimeter ummantelt er all die anderen Teile des Gehirns.

Großhirnrinde als neokortikale Säulenhalle

Den Neurobiologen David Hubel aus Kanada und Torsten Wiesel aus Schweden wurde 1981 der Nobelpreis zuerkannt für den Nachweis, dass die Neuronen der Großhirnrinde in neokortikale Säulen angeordnet sind. Sie sind ungefähr zwei Millimeter lang, mit einem Radius von einem halben Millimeter und in jeder einzelnen dieser Säule stapeln sich in sechs Schichten angeordnet ungefähr 10 000 Nervenzellen, von denen jede einzelne mit ca. 2000 anderen ständig kommuniziert.

Damit es auch bloß nicht zu einfach wird: Die Kommunikationspartner müssen nicht die Nachbarn sein. Es sind auch weit entfernte Gehirnregionen, mit denen sie in Kontakt stehen. Nicht nur dem Laien stellt sich da die Frage: Wie will man all das je durchschauen können?

Die Regeln der Kommunikation sind das Bewusstsein

Was den Forschern Hoffnung gibt: Diese Neuronen folgen anscheinend bei ihrer Kommunikation bestimmten Regeln und diese sind für alle Säulen gleich. Das heißt, egal um welche höheren Fähigkeiten es sich handelt (Sprechen, Hören, Denken, Sehen), es sind immer die selben Regeln. Deshalb, so der Verdacht: Wenn man die Details der Regeln erkunden könnte, dann wüsste man, „wie Bewusstsein geht“.

Wenn also der Computer die elektrischen Muster der feuernden Neuronen der Großhirnrinde nachzeichnen könnte, dann könnte man daraus Gleichungen formulieren und damit wäre, so die Forscher, bewiesen, dass die Materie (Zellen) Geist produzieren könnte. Deshalb der Versuch, eine Säule nachzubauen.

Man kann es aber auch anders sehen

Andere richten ihr Augenmerk mehr darauf, dass das Entscheidende doch nicht die inneren Prozesse im Gehirn seien, sondern dessen Interaktion mit der Außenwelt.

Man müsse deshalb in Experimenten bestimmte Verhaltensweise hervorrufen und während diese stattfinden, die Gehirnprozesse messen. Erst dann könnte man kausale Zusammenhänge in der Arbeit des Gehirns ersehen.


Diese Art von Forschung ist bislang nur invasiv möglich, das heißt, man muss den Versuchspersonen Elektroden ins Gehirn setzen. Erstens ist ein solches Experimentieren mit Menschen verboten (zu Recht) und zweitens können die bisherigen Elektroden maximal 200 Neuronen gleichzeitig erfassen. Viel zu wenig.

Rätsel Nr. 5: Was sollen diese Gliazellen auf einmal dabei?

Bisher ging es nur um Neuronennetzwerke. Inzwischen ist ein neuer Mitspieler auf der Bühne des Bewusstseins erschienen: Gliazellen (griech. glia = Leim, Kitt):

Die Brummifahrer und CB-Funker im Gehirn

Inzwischen weiß man, dass Gliazellen nicht nur so eine Art Brummifahrer sind, die, wie bisher gedacht, die Güter zu ihren Empfängern bringen. Sie sind auch aktive Kommunikatoren. Sie „reden“ untereinander und auch mit den Neuronen. Die Brummifahrer sind also auch CB-Funker.

Wir wissen auch, dass die Neuronen „auf sie hören“. Gliazellen greifen in die Signalübermittlung der Neuronen zwischen den Nervenendungen ein. Mit Hilfe des doppelspalt-Experiments aus der Physik versucht man Näheres herauszufinden. Doch auch hier stehen Nachweise noch aus.

Einsteins Gehirn

Eine Nebenbemerkung noch: Als man Einsteins Gehirn untersuchte, stellte man eine ungewöhnlich hohe Anzahl an Gliazellen fest. Sind also Gliazellen der materielle Grund, auf dem Genialität wächst? Bislang heißt es: Keine Ahnung.

Rätsel Nr. 6: Sind die Raucher der Ursprung des Bewusstseins?

Der französische Neurobiologe Jean-Pierre Changeux am Pariser Institut Pasteur untersuchte, wie Nikotin auf die grauen Zellen wirkt. Ok, man könnte jetzt fragen:

Hatte Jean-Pierre Changeux nichts Besseres zu tun?

Nein, hatte er nicht. Der Hintergrund war folgender:

Wir wissen, Nikotin macht abhängig, hat jedoch auch schmerzstillende Eigenschaften und erhöht die Denkfähigkeit. Nikotin aktiviert nämlich im Gehirn die Kanäle, über die die Neuronen ihre Signale austauschen. Ohne diese Kommunikation zwischen den Neuronen ist Lernen und Gedächtnisleistung nicht möglich. Nikotin hilft also tatsächlich beim Denken.

Und jetzt wollte Changeux wissen, was passiert, wenn man dem Gehirn die Nikotinrezeptoren entzieht

Dazu wurden Mäuse so gezüchtet, dass ihnen genau ein Molekül der Nikotinrepzeptoren (nAChRs) fehlte. Logischerweise entwickelten sie auch keine Nikotinabhängigkeit. Seltsam aber:

Gleichzeitig war ihre räumliche Orientierungsfähigkeit und ihre soziale Interaktion sehr stark gestört.

Die Schlussfolgerung der Forscher: Nikotinrezeptoren sind wesentlich bei der Entwicklung kognitiver Fähigkeiten beteiligt. Und damit ein Grundelement für das Bewusstsein!? Genaueres weiss man noch nicht.


Rätsel Nr. 7: Ist Sprache notwendig für die Entstehung von Bewusstsein?

Philosophen und Forscher zogen mit der Sprachfähigkeit eine Grenze, an der sich der Mensch vom Tier trennt. Bewusstsein und die Fähigkeit, sich als sich selbst zu empfinden, setzten viele sogar eins in eins mit der Fähigkeit zur Sprache.

Doch die Neuropsychologin Angela Friederici, Direktorin des Leipziger Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften konnte nachweisen, dass schon nach 200 Millisekunden das Gehirn die grammatische Struktur eines Satzes analysiert hat und 200 bis 400 Millisekunden später ist die Bedeutung der Wörter klar. Und ungefähr 600 Millisekunden später werden vom Gehirn Satzstruktur und Wortbedeutung gegengerechnet. Das ist viel zu schnell, als dass es vom Bewusstsein erfasst wird. Das bedeutet: Große Teile der Spracherkennungsprozesse kommen ohne Bewusstsein aus.

Eigentlich logisch: 

Wir lernen als Kinder sprechen, ohne uns über Substantive, Verben oder grammatikalische Strukturen Gedanken zu machen. All das nehmen wir nicht bewusst wahr, sondern wir machen einfach. Das bedeutet, Sprache und menschliches Bewusstsein sind nicht so eng aufeinander bezogen, wie wir bisher dachten.

Und was bleibt nun am Ende übrig?

Für die Gehirnforschung die Erkenntnis, dass die Rätsel noch nicht gelöst sind, bestenfalls erst einmal angedacht und nur im ersten Entwurf ausformuliert.

Ob sich diese Formulierungen als die richtigen bzw. nützlichen erweisen, ist ebenfalls noch nicht klar. Jedenfalls sind viele der Gehirnforscher von der anfänglichen Machbarkeitsphantasie wieder heruntergestiegen. Auch hinsichtlich der Thesen über den freien Willen, die die Neurowissenschaftler angebracht haben, wurde meist wieder zurückgerudert. Die Dinge sind nicht so simpel, als dass sie mit einfachen linearen Kausalbeziehungen darzustellen sind.

Inzwischen ist bei vielen die Idee aufgetaucht, dass der materielle Ursprung des Bewusstsein als Hypothese vielleicht gar nicht bewiesen werden kann. Weil es dazu nötig wäre, von außen drauf zu schauen.
Das hieße, wir müssten aus unserer menschlichen Existenz „aussteigen“, um wirklich objektiv, das heißt, unabhängig vom zu untersuchenden Objekt, Aussagen treffen zu können.


Konkret bedeutet das: Wir sind wissenschaftlich auf die Hilfe von Außerirdischen angewiesen. Erich von Däniken behauptete doch, er hätte Kontakt zu einem gehabt. Vielleicht sollte wir mal zum Telefonhörer greifen.

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