Die Hirnforschung und die Mär von der Willensfreiheit

29.05.2008

Die Rückkehr des Libet-Experiments?

Hirnforscher ziehen Schlüsse über das Menschenbild. Ein beliebtes Thema ist dabei das menschliche Entscheiden. Neben Aussagen darüber, ob die Intuition oder das rationale Denken "intelligenter" ist, wird gerne auch eine ganz allgemeine und provokante These vertreten: Menschliches Entscheiden sei komplett vom Gehirn determiniert und nicht von einem freien Willen. Ein neuer Versuch um den Berliner Hirnforscher John-Dylan Haynes erinnert an das berühmt gewordene Libet-Experiment aus den 1980er Jahren. Doch ob die Ergebnisse eine Aussage über die Willensfreiheit stützen, erscheint bei näherer Untersuchung alles andere als wahrscheinlich.

Benjamin Libet wäre sicher gespannt gewesen, hätte er die Ergebnisse von Chun Siong Soon, Marcel Brass, Hans-Jochen Heinze und John-Dylan Haynes noch miterleben können: Unbewusste Einflüsse auf freie Entscheidungen im menschlichen Gehirn (Nature Neuroscience 11, 543-545). Libet, ein im letzten Jahr verstorbener Neurophysiologe, war nämlich in vielerlei Hinsicht seiner Zeit voraus. Er hat sich nicht nur an die Frage des Bewusstseins heran getraut, als kaum ein anderer Forscher das Wort in den Mund zu nehmen wagte. In den Experimenten, die ihn berühmt gemacht haben, hat er sich nämlich mit der menschlichen Willensfreiheit beschäftigt. Dafür hatte er in einem Experiment elektrische Signale vom Gehirn seiner Versuchspersonen abgeleitet, während diese Spontan den Zeigefinger bewegen sollten. Dabei mussten sie sich außerdem auf einer großen Stoppuhr merken, zu welchem Zeitpunkt sie ihre Entscheidung getroffen hatten. Die Auswertung seiner Ergebnisse zeigte, dass dem bewussten Erleben dieser Entscheidungen häufig ein so genanntes Bereitschaftspotenzial im Gehirn vorausgelaufen war.

Hatte das Gehirn also schon vorab "entschieden" und die Versuchsperson erst hinterher die Entscheidung erlebt? Interessant ist, dass Benjamin Libet selbst diese nahe liegende Schlussfolgerung nie in ganzer Strenge gezogen hat: Für ihn gab es noch die Möglichkeit eines Vetos, mit dem die Menschen die Bewegung des Zeigefingers stoppen könnten. Auf den Punkt gebracht lautet die Botschaft dann: Es gibt zwar vielleicht kein freies Wollen, zumindest aber ein freies Nicht-Wollen. Damit wäre die Person ihrer Hirnaktivierung also nicht hilflos ausgeliefert.

Allerdings hat diese Einschränkung fast niemand mehr berücksichtigt und von allen Dächern wurde die Botschaft gepfiffen: Es gebe keinen freien Willen, denn die Entscheidung stehe schon vorher fest, siehe Bereitschaftspotenzial. Beispielsweise beruft sich Wolfgang Prinz, Direktor am Max Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig, in dieser Hinsicht auf Libets Forschung. Prinz hält den freien Willen für eine Illusion, eine gesellschaftliche Erfindung, und vergleicht ihn gerne mit märchenhaften Einhörnern.

Dass von der Mehrheit das Experiment damit in gegenteiliger Weise verstanden wurde als vom Experimentator selbst, ist bis heute kaum jemandem aufgefallen. Dabei muss man feststellen, wenn die Versuchsdaten sowohl eine Behauptung als auch ihr Gegenteil stützen können, dann scheint das Experiment offenbar nicht gut dazu geeignet zu sein, die zur Debatte stehende Frage zu entscheiden. Bei erfahrenen Forschern wie Benjamin Libet oder Wolfgang Prinz darf man davon ausgehen, dass sie sich nicht lediglich in den Messverfahren und -daten uneins sind und deswegen zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen.

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Libet modernisiert

Jetzt haben die Forscher um den Studienleiter John-Dylan Haynes das Ergebnis ihres Experiments veröffentlicht, das an Libets Versuche erinnert; und auch sie knüpfen an die Frage nach dem freien Willen an. Im Gegensatz zu den früheren Experimenten, stehen ihn aber die bildgebenden Verfahren der modernen Hirnforschung zur Verfügung, wie beispielsweise die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT). Durch starke Magnetfelder können hiermit Unterschiede in der Sauerstoffverteilung des Gehirns gemessen werden, die man mit neuronaler Aktivität in Zusammenhang bringt, also dem Feuern der 100 Milliarden Neuronen im Gehirn.

Für Chun Siong Soon und seine Kollegen sind 14 Versuchspersonen in die Röhre gegangen, in der so ein Tomograph die Hirnaktivierung misst. Ihre Aufgabe war, spontan mit dem linken oder rechten Zeigefinger einen Knopf zu drücken. Parallel dazu lief auf dem Bildschirm eine Zufallsfolge von Konsonanten ab, die alle 500 Millisekunden verändert wurde. In dem Moment, in dem sich die Versuchspersonen für den Knopfdruck entschieden hatten, sollten sie sich den angezeigten Buchstaben merken. War es bei Libet noch die ungenaue Messung mit der Stoppuhr gewesen, wollte man dadurch genauer im Gehirn nachgucken können, zu welchem Zeitpunkt Hinweise über die Entscheidung zu finden wären. Nach dem Knopfdruck links oder rechts gemäß ihrer Entscheidung mussten die Versuchspersonen nämlich angeben, welcher Buchstabe gerade zu sehen war, als sie die Entscheidung getroffen hatten.

Haynes' Spezialität sind Verfahren der Mustererkennung, um in den vielen zehntausend gemessenen Datenpunkten im Gehirn Unterschiede zu entdecken, die den herkömmlichen Methoden verborgen bleiben. Dabei wird Punkt für Punkt wie mit einem Suchscheinwerfer das gesamte Gehirn durchkämmt; in allen Datenpunkten, den so genannten Voxeln, die in seinen Lichtkegel fallen, sucht man so nach einem bedeutungsvollen Muster. Dieses soll die Unterscheidung erlauben, ob die Versuchspersonen die linke oder rechte Seite gewählt hatten. Allerdings ist die zeitliche Auflösung der fMRT nicht so gut. Alle zwei Sekunden wird eine Momentaufnahme des gesamten Gehirns angefertigt und man enthält pro Voxel nur einen repräsentativen Wert der Sauerstoffverteilung für diesen Zeitraum.

Soon und den anderen Forschern ging es nun darum, so weit wie möglich in die Vergangenheit zu schauen, um die Unterscheidung zwischen linker und rechter Seite im Gehirn festmachen zu können. Der Gedanke war dabei: Je früher es sich so erkennen lasse, bevor die Versuchsperson angebe, sich bewusst entschieden zu haben, desto eher bereite das Gehirn unbewusst die Entscheidung vor. Der Suchscheinwerfer gepaart mit der Mustererkennung erlaubte diese Unterscheidung bis zu sieben Sekunden vorher und zwar im vordersten Bereich des Stirnlappens; da das von der fMRT gemessene Signal allerdings der tatsächlichen neuronalen Aktivierung zeitlich hinterher hinkt, sprechen die Forscher von bis zu zehn Sekunden. Anders, als man es erwarten würde, steigt die Trefferquote aber nicht allmählich bis zum Zeitpunkt der bewusst erlebten Entscheidung an, sondern bricht beispielsweise vier bis sechs Sekunden vorher wieder ein.

Wichtig ist daher nicht nur die zeitliche Dauer, sondern auch die Trefferquote – würde man einfach nur blind raten, käme man schon auf die Zufallsrate von 50 Prozent. Jede zweite Entscheidung könnte man richtig vorher sagen, (fast) so als würde man beim Roulette auf rot oder schwarz setzen. Die Messdaten aus dem Gehirn erhöhen die Trefferquote an manchen Zeitpunkten auf bis 60 Prozent und liegen damit signifikant über dem blinden raten. Kommentar

Ist damit das Thema "Willensfreiheit" neu aufgelegt?

Glaubt man den Medienberichten, muss man davon ausgehen. Nur wenigen, beispielsweise den Journalisten von Spiegel Online, ist dabei aufgefallen, dass 60 Prozent keine wahnsinnig hohe Trefferquote ist. Die meisten anderen, darunter selbst die Fachjournalisten von der Zeitschrift Nature Reviews Neuroscience, haben die Interpretation von Soon und seinen Kollegen einfach übernommen und sprechen ebenfalls von einer "hoher Genauigkeit."

Insgesamt fällt auf, dass die Stärke der Vorhersage in den letzten Studien immer weiter gesunken ist. Kam man im Bereich der visuellen Wahrnehmung noch auf über 90 Prozent, musste man sich bei verdeckten Absichten, ob man später eine Addition oder Subtraktion durchführen würde (Verräterische Muster im Gehirn), schon mit 70 Prozent begnügen. Das lässt den Verdacht aufkommen, dass auch die neuesten Verfahren der Mustererkennung allmählich an ihre Grenzen stoßen.

Zugegeben sind selbst 60 Prozent immer noch besser als nichts. Stützt das aber die Annahme, das Gehirn "entscheide" die Angelegenheit, ob man links oder rechts drücken solle, schon vor dem bewussten Erleben? Dass die bewusste Entscheidung erst zum Zeitpunkt t0 fällt, heißt jedenfalls nicht, dass es zum früheren Zeitpunkt nicht schon bewusste Vorgänge gab, welche die Entscheidung vorbereiteten. Wenn dadurch in einigen Fällen beeinflusst würde, wo man später drückt, würden die vorliegenden Daten der Forscher ebenso gut dazu zu passen. Man darf schließlich nicht vergessen, dass die Versuchspersonen vor ihrem Knopfdruck nicht bewusstlos in der Röhre lagen. Im Mittel dauerte es immerhin mehr als 20 Sekunden, bis bei einem Durchgang die Versuchsperson ihre Entscheidung traf. Tatsächlich gibt es unter Fachleuten eine Kontroverse darüber, was die Versuchspersonen eigentlich machen, wenn sie im Hirnscanner liegen und offenbar nichts tun. Daher ist auch die Argumentation der Forscher, sie hätten "unbewusste Einflüsse" entdeckt, nicht vollständig. Denn wie will man im Gehirn bewusste von unbewussten Einflüssen voneinander unterscheiden?

Hinzu kommt, dass Soon und seine Kollegen in einem Vorexperiment mehr als die Hälfte der Versuchspersonen ausgeschlossen hatten, weil sie sich nicht ihren Vorstellungen entsprechend verhielten. Wer beispielsweise zu sehr zu einer Seite tendierte, also links oder rechts bevorzugte oder nicht spontan genug entschied, durfte nicht in den Tomographen. Dadurch stellt sich die Frage, ob sich die Ergebnisse überhaupt auf Alltagsentscheidungen verallgemeinern lassen – hier haben wir doch oft den Eindruck, durch Planung und Strategien unser Verhalten bewusst zu steuern. Die Versuchspersonen im Scanner haben hingegen eingeschärft bekommen, gerade keine Strategien anzuwenden; es hieß, möglichst genau dann zu drücken, wenn sie sich des "Drangs gewahr werden, es zu tun." Welche Bedeutung hat es aber für eine Person, einen "Drang" zu erfahren, einen linken oder rechten Knopf zu drücken? Das ist sicher kein Paradebeispiel menschlicher Entscheidungen. Wenn zudem bewusste Strategien verboten sind, dann scheint es plötzlich nicht mehr überraschend, eine Hirnaktivierung zu finden, die schon vor dem bewussten Erlebnis die eine oder andere Bewegung zumindest tendenziell vorbereitet.

Ein weiteres Rätsel geben die Messdaten auf, die nach dem bewussten Erleben der Entscheidung aufgezeichnet wurden. Man weiß seit längerer Zeit, dass im linken und rechten motorischen Kortex, die an den oberen äußeren Rändern in etwa in der Mitte des Gehirns liegen, die Bewegungen der jeweils anderen Körperhälfte gesteuert werden. Somit ist also das linke motorische Areal für die Bewegung des rechten Fingers zuständig und umgekehrt. Durch elektrische Stimulation in diesen Bereichen kann man sogar unwillkürliche Bewegungen auslösen. Wenn man die Suchscheinwerfer von Soon und Kollegen für den späteren Zeitpunkt einsetzt, würde man also vor allem in diesen Bereichen eine stärkere Aktivierung erwarten. Diese haben die Forscher auch gefunden – allerdings ließen ihre Methoden ca. drei bis vier Sekunden später nur mit 75-prozentiger Trefferquote die Unterscheidung zwischen linker und rechter Seite zu.

Wenn man aber doch weiß, dass mit Sicherheit auf der linken Seite ein stärkeres Signal gewesen sein muss, wenn die Person rechts gedrückt hat, wieso kommt man mit den Verfahren der Mustererkennung nicht auf annähernd 100 Prozent? In früheren Experimenten konnte man sogar mit dem bloßen Auge anhand der Signalverläufe in Regionen, die beispielsweise die visuelle Wahrnehmung von Häusern oder Landschaften verarbeiten, mit 85-prozentiger Trefferquote bestimmen, ob sich eine Versuchsperson gerade ein Haus oder eine Landschaft vorstellte; und das funktionierte nicht nur im Mittel, wie bei Soon und Kollegen, sondern für jedes einzige Mal, das die Teilnehmer diese Vorstellung machten. Fazit

Aus neurowissenschaftlicher Perspektive ist die neue Studie von Chun Siong Soon, Marcel Brass, Hans-Jochen Heinze und John-Dylan Haynes sicher eine hochwertige und interessante Arbeit. Problematisch wird allerdings schon die Interpretation, es handle sich um "unbewusste Einflüsse" auf eine "freie Entscheidung." Rätselhaft bleibt vor allem, was diese Daten zu unserem Verständnis freien Willens und freier Entscheidungen beitragen. Ähnlich wie man schon Benjamin Libets Arbeiten bis heute einseitig und oberflächlich interpretiert hat, dürfte daher auch die neue Studie in zukünftigen Diskussionen um die Willensfreiheit ihren Spuk treiben. Man sollte von den entsprechenden Forschern aber erst einmal eine Beschreibung erwarten, was sie überhaupt unter einem freien Willen verstehen, bevor sie sich anschicken, ihn zu widerlegen.

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