Das Gehirn als Geschichtenerzähler

11.04.2015

Wir sind immer und ständig anhand unvollständiger Informationen dabei zu erraten, wie die Sachen wirklich sind

Wenn wir Entscheidungen treffen, scheint unser Gehirn den Augenblick der eigentlichen Entscheidung vom Moment der bewussten Rationalisierung zu trennen. Es ist, so als gäbe es uns doppelt: einmal als schnelle Entscheidungsinstanz, das andere Mal als langsames Bewusstsein unserer Taten. Die zeitliche Entkopplung zwischen beiden Prozessen kann manchmal überraschend sein. Bei Deutungskonflikten bastelt sich das Gehirn eine passende Rationalisierung zurecht.

Philosophen beschäftigen sich seit jeher damit, die Welt gedanklich auf Fundamentalprinzipien zurückzuführen, sogar wenn die Argumentation kontraintuitiv klingt. So behauptete der griechische Philosoph Parmenides, Bewegung gäbe es nicht, weil Bewegung der Übergang von Nicht-Sein in Sein ist. Da aber das Sein bereits ist, gibt es eben keine Bewegung. Mit Parmenides freundschaftlich verbunden erfand Zeno geistreiche Paradoxien, um die Unmöglichkeit der Bewegung theoretisch zu untermauern. Die Legende will, dass Diogenes dem Zyniker Zeno stumm widersprach, indem er einfach im Raum auf und ab ging.

So ist es auch mit dem freien Willen, der Frage aller Fragen in der westlichen Philosophie. Seit langem hört man aus der neurophilosophischen Ecke, den freien Willen gäbe es nicht, da unbewusste Prozesse unsere Handlungen im Voraus bestimmen. Wir wollen unbewusst etwas, bevor wir überhaupt wissen, dass wir es wollen. Als Antwort auf diese kühne These würde vielleicht Diogenes ein paar Runden um den Neurophilosophen drehen und ihn fragen, welcher unbewusste Prozess ihn zu einer solch merkwürdigen Handlung anstifte.

Der Satz: "Den freien Wille gibt es nicht" enthält jedoch ein Körnchen Wahrheit, wenn man versteht, was Neurophilosophen damit meinen. Dabei beziehen sie sich nicht auf eine deterministische Welt, in der ein Laplace’scher Dämon aktiv wäre, d.h. eine Intelligenz, die im Kenntnis aller Kräfte und Zustände aller Teilchen, die Welt im Voraus vollends berechnen könnte: "Nichts wäre für sie ungewiss, Zukunft und Vergangenheit lägen klar vor ihren Augen."1 Die Neurophilosophen reden vielmehr über das Zusammenspiel im Gehirn von bewussten und unbewussten Prozessen, eine Kombination, die manch frappierende kognitive Illusion hervorruft.

Metzingers Ego-Tunnel

Der Mainzer Philosoph Thomas Metzinger erläutert in seinem Buch "Der Ego-Tunnel" warum wir die Welt um uns nur als Schatten wahrnehmen.2 Wir erfassen die Welt durch unsere Sinneseindrücke - dies bedeutet, dass alle "Messungen", die wir über unsere sensorischen Organe erhalten, zur Deutung an das Gehirn weitergeleitet werden. Dort wird eine Art "virtuelle Realität" zusammengesetzt, die die Realität draußen widerspiegelt, ohne dass beide identisch wären. Es findet eine Dimensionsreduktion statt.

Ein bekanntes Beispiel sind Farben. Aus drei Netzhaut-Farbsignalen für grün, blau und rot wird in der neuronalen Verarbeitung eine breite Palette von mentalen Farben generiert, die wir alle problemlos "sehen" können, die aber keine triviale Entsprechung in der Welt haben (z.B. als eindeutige Wellenlängen von Licht). Auch wenn die Außenbelichtung umgestellt wird und die von den Objekten reflektierten Wellenlängen sich ändern, sehen wir durch die vom Gehirn erzeugte "Farbkonstanz" weiterhin dieselben subjektiven Farben. Es wäre doch sehr irritierend, wenn eine Frucht im Schatten eine andere Farbe als im Tageslicht hätte. Und obwohl Messgeräte zeigen können, dass das reflektierte Licht tatsächlich eine neue spektrale Zusammensetzung hat, sieht das Auge keinen Unterschied. Diese partielle "Blindheit" für die Szenenbeleuchtung (die Dimensionsreduktion) bringt den evolutiven Vorteil einer Weltkonstanz.

Noch ein Beispiel ist unsere dreidimensionale Raumwahrnehmung. Obwohl die "Kamera" (d.h. unsere Augen) durch die Gegend pendeln, sehen wir intern keine schwankenden Wände und Möbel wie bei einem Film. Die Welt um uns bleibt gedanklich statisch und das Gehirn führt automatisch die notwendigen Wahrnehmungskorrekturen durch. Unsere Gleichgewichtsorgane liefern auch Lageinformationen, um die Bewegung des Kopfes zu kompensieren. Wenn aber durch einen Virus der Gleichgewichtssinn temporär angegriffen ist, dreht sich das Haus um uns herum.

Unsere Kognition baut sich aus dieser virtuellen Projektion der Sinneseindrücke ein Modell auf, d.h. eine Rationalisierung, die unserem Handeln in der Welt zugrunde liegt. Die Projektion bildet die multidimensionale Welt auf wenige brauchbare Dimensionen ab. Dies ist der niedrigdimensionale "Tunnel" an dessen Wänden unser Ego die Welt beobachtet und sich eine passende widerspruchsfreie Geschichte (ein reiches Weltmodell) zusammenbaut. Wir sind immer und ständig dabei zu erraten, wie die Sachen wirklich sind - anhand unvollständiger Informationen. Dabei bildet das Sensorium den Flaschenhals für die Wahrnehmung der Welt. Das Gehirn überwindet den Flaschenhals und ist deswegen sowohl Vorhersage- als auch Deutungsmaschine.

Ein mentales Weltmodell ist für Handlungen notwendig, da wir jede Aktion bewusst oder unbewusst planen und deren Auswirkung voraussagen müssen. Ich kann keinen Ball fangen, wenn ich nicht unbewusst voraussagen kann, wo sich meine Hand in der nächsten halben Sekunde, je nach ausgeführter Bewegung, befinden wird. Wenn eine neuronale Krankheit diese Modellierung verhindert, können sichere und gezielte Griffe nicht mehr ausgeführt werden. Stattdessen pendelt der Körper um die gewünschte Lage, als ob wir falsch justierte Roboter wären.

In seinem Buch geht Metzinger etliche Beispiele durch, die zeigen, dass unsere Rationalisierung der Welt, beobachtet durch den Ego-Tunnel, uns etwas vorgaukeln kann, was es eigentlich nicht gibt. Manche optischen Täuschungen sind berühmt, Wahrnehmungstäuschungen sind aber weniger bekannt. Dazu zählt z.B. die "hopping Rabbit"-Illusion: Wird oben am Arm mit einem Aktuator die Haut schnell mehrmals gedrückt und wechseln diese Stiche augenblicklich zum Ellenbogen, so spürt der Proband Stiche entlang des Arms, von oben nach unten wandernd, als ob ein Kaninchen den Arm entlang hüpfen würde.

Wir wissen heute auch, dass es möglich ist, Sinneseindrücke direkt in den Kortex zu verschalten, und dass Tiere sich daran gewöhnen können. So konnten Forscher einer Laborratte Ströme direkt an die für die Barthaare zuständigen Areale leiten und dieser Ratte im Dunkeln den Zusammenstoß mit Hindernissen vorgaukeln. Sie konnten die Ratten dann per Fernbedienung in der Dunkelheit in jede gewünschte Richtung lenken. In dem Ego-Tunnel der Ratte sind diese künstlichen Sinneseindrücke so real wie die echten. Forscher sind also heute in der Lage die virtuelle Realität des Gehirns zu manipulieren, um dessen Weltmodell zu verändern. Auf die Spitze getrieben landen wir bei den Science Fiction Vorstellungen des Films "The Matrix", in dem die Realität im Kopf nur noch eine virtuelle ist.

Gazzaniga: das Gehirn als Rationalisierungsmaschine

Die Experimente von Michael Gazzaniga bei Split-Brain-Patienten haben eindrucksvoll gezeigt, wie das Gehirn sich passende Rationalisierungen anhand der vorhandenen Daten zusammenreimt.3 Bei diesen Patienten wurde das sogenannte Corpus-Callosum (die Bindebrücke zwischen der linken und rechten Gehirnhälfte) getrennt, um epileptische Anfälle zu lindern oder ganz zu verhindern. Die Patienten können ein normales Leben führen, obwohl die direkte neuronale Kommunikation zwischen den Gehirnhälften stark reduziert ist. Die Gehirnhälften können noch weiterhin in Kommunikation stehen, wenn z.B. der Patient seine Aktionen sprachlich beschreibt: So hört die rechte Gehirnhälfte, was die linke sprachlich wiedergibt. Auch die Augen können zur Synchronisation dienen, da Augenbewegungen in beiden Gehirnhälften dieselben visuellen Wahrnehmungen erzeugen können. Sobald Patienten experimentell in eine Lage versetzt werden, in der eine solche Kommunikation zwischen den Gehirnhälften unterbunden wird, beobachten wir Erstaunliches.

In einem klassischen Experiment hat Gazzaniga Split-Brain-Patienten zwei verschiedene visuelle Wahrnehmungen präsentiert (für eine sehr kurze Zeit).4 Wurde im rechten Gesichtsfeld ein Bild kurz gezeigt, so konnte die Person korrekt benennen, was sie gesehen hatte. Wurde das Bild nur im linken Gesichtsfeld gezeigt, so sagte der Patient aus, er hätte nichts gesehen. Der Patient konnte aber aus einer Reihe von Objekten mit der linken Hand auf das Gesehene zeigen. Gazzaniga deutet dies als die Existenz eines "Interpreters" in der linken Gehirnhälfte, der in der Lage ist, das Gesehene auch zu benennen, der aber unfähig ist, auf das, was die rechte Gehirnhälfte gesehen hat, zuzugreifen (das linke Gesichtsfeld wird vom rechten Gehirnhälfte verarbeitet und umgekehrt).

Es ist, als ob Split-Brain-Patienten zwei Personen wären, die aber über die Rationalisierung des Interpreters wieder zu einer Person verschmelzen. Einer der Patienten von Gazzaniga konnte auf die Frage: "Wer ist deine beste Freundin?" sprachlich nicht antworten, wenn das Wort "Freundin" nur im linken Gesichtsfeld gezeigt wurde. Mit der linken Hand konnte er aber die einzelnen Buchstaben auswählen und den Namen seiner Freundin manuell buchstabieren.

Das Multividuum

Nigel Goldenfeld von der Universität von Illinois, plädiert dafür, dass wir uns endlich nicht mehr einfach als Individuen, sondern als zusammengesetzte Lebewesen verstehen. Das fängt schon damit an, dass unsere Zellen sich koordinieren müssen. Noch schlimmer: Wir beherbergen zehnmal mehr Bakterien, als wir Zellen im Körper haben. Diese Bakterien (das Mikrobiom) haben eine Symbiose mit uns entfaltet, die uns zugute kommt. Kinder können mit Hilfe des Mikrobioms Milch besser verdauen. Enzyme im Körper werden durch das Mikrobiom angeregt und Produkte aus dem Mikrobiom-Metabolismus können sogar das Gehirn erreichen. Wir sind weit davon entfernt, alle Konsequenzen aus dieser Symbiose verstehen zu können, aber Goldenfeld denkt, wir sollten unsere Individualität gewissermaßen relativieren.5

Mit dem Gehirn geschieht etwas Vergleichbares in dem Sinne, dass seine verschiedenen Module zum Teil autonom arbeiten, um sich dann an Schaltstellen zu koordinieren. Unser visueller Kortex ist immer aktiv, wir können nicht die Augen offen halten und einfach entscheiden, nichts mehr sehen zu wollen. Wir können Erinnerungen nicht stoppen, wir können Gedanken manchmal nicht vertreiben. Das gehört alles zum Konzert im Gehirn, zum "stream of consciouness". Wenn aber der "Dirigent", d.h. der Rationalisierer, wach und aktiv ist, glauben wir nur einem einzigen Gedankenstrang zu folgen. Nur wenn der Geschichtenerzähler im Kopf aus dem Gleichgewicht kommt, entstehen solche kuriosen Phänomene wie bei Split-Brain-Patienten.

Wir können uns sogar im Konzert der Gedanken einer Person von außen einschalten, wie bei einem Experiment von Neurowissenschaftlern, bei dem ein Proband mit der Maus auf Bilder auf dem Bildschirm zeigen soll. Während der Proband so beschäftigt ist, übernimmt jemand kurz die Kontrolle über die Maus (aus einem anderen verdeckten Computer) und zeigt schnell auf ein bestimmtes Bild. Der Proband merkt meistens nicht, dass die Handlung von jemand anderem ausgeführt wurde und glaubt, er hätte die Aktion selbst initiiert!

Es ist auch viel darüber diskutiert worden, wie relativ weit entfernte Gehirnareale sich trotzdem koordinieren und "verabreden" können. Wolf Singer hat durch verschiedene Experimente gezeigt, dass Kortexareale sich synchronisieren können, d.h. sie schwingen im Takt. Das könnte der Mechanismus sein, mit dem zwei Wahrnehmungen zusammenschmelzen könnten, so dass wir uns als kognitive Einheit fühlen, als ein "Ich".

Die Experimente von Libet

Über keinen anderen Autor wird in der kognitiven Neurobiologie so gestritten wie über Benjamin Libet. Er hat in den achtziger Jahren Experimente durchgeführt, bei denen mit EEG-Signalen gemessen wurde, wann eine Entscheidung, wie z.B. einen Finger zu bewegen, getroffen und vorbereitet wurde, und wann der Proband dachte, die Entscheidung getroffen zu haben.

Der Proband sollte sich merken, an welcher Stelle auf dem Ziffernblatt einer Art Uhr sich ein kreisender Punkt befand, als er seine Entscheidung traf. Libet hat dazu das sogenannte Bereitschaftspotential gemessen, eine charakteristische Hirnaktivität im Motorkortex, die zum Beispiel auch vor der Fingerbewegung auftritt und mit dem Zeitpunkt der Entscheidung (vom Proband angegeben) verglichen. Erstaunlicherweise ist das Bereitschaftspotenzial schon vor der bewussten Entscheidung messbar, d.h. die Person hatte entschieden, bevor sie wusste, dass sie entschieden hatte.

Ab dann hatte der freie Wille einen schweren Stand. Libet selbst dachte, dass unbewusste Prozesse eine Entscheidung starten könnten, dass aber unser Ich noch etliche Millisekunden hat, um ein Veto einzulegen. Das rettet den freien Willen nur zum Teil. Die Entscheidungen werden weiterhin unbewusst getroffen, wir können aber manche davon hemmen. Davon merken wir nichts, weil der Geschichtenerzähler im Kopf normalerweise unsere Entscheidungen zurückdatiert, so dass für uns eine zeitliche Übereinstimmung besteht. Diese Diskrepanz zwischen agieren und agieren wollen ist vielleicht nirgendwo deutlicher als im Hochleistungssport. Bei einem harten Tennisaufschlag hat eine Spielerin um die 360 Millisekunden, um zu reagieren. Das ist eine zu kurze Zeit, um sich bewusst zu machen, was man überhaupt tut. Die Tennisspielerin reagiert wie ein Automat, ohne nachzudenken, nur so trifft man auch den Ball. Erst danach merkt sie, was sie getan hat. Deswegen raten Trainer, beim Sport nicht "zu viel zu denken", z.B. beim Eiskunstlauf. Eine Eiskunstläuferin, die über einen Sprung nachdenkt, landet regelmäßig auf dem Boden.

Etwas überraschend ist, dass in den letzten Jahren der zeitliche Abstand zwischen der Entscheidung und dem Wissen, dass man entschieden hat, eher zu- als abgenommen hat (verglichen mit Libet). In einem Experiment von 2012 haben der Berliner Neurobiologe John-Dylan Haynes und andere Kollegen gezeigt, dass eine Person, die sich entscheiden muss, zwei Zahlen entweder zu addieren oder zu subtrahieren, die Entscheidung bereits vier volle Sekunden vor der bewussten Entscheidung getroffen hatte.6

Für den Versuch wurden den Probanden Buchstaben in der Mitte des Bildschirms gezeigt, einmal pro Sekunde. Hatte sich ein Proband entschieden, zu addieren oder zu subtrahieren, merkte sich diese Person den momentanen Buchstaben auf dem Bildschirm. Mit Hilfe eines FMRI-Scanners konnten aber die Forscher den Moment der bewussten Entscheidung (durch den speziellen Buchstaben gegeben, den sich der Proband merken sollte) ganze vier Sekunden vorher vorhersagen. In diesen vier Sekunden konnten die Forscher noch dazu in 62% der Fälle vorhersagen, welche Operation (Addition bzw. Subtraktion) gewählt worden war.

Ist also die Willensfreiheit nur ein Hirngespinst? Der Neurobiologe Gerhard Roth drückt es etwas lapidar aus. Der Tagesspiegel schrieb über eine Tagung: "Die Entscheidungen für unsere Handlungen stammen aus dem Unbewussten. Weil das aber per definitionem inkognito arbeitet, bleibt es unserem Bewusstsein verborgen, dass eigentlich das Unbewusste 'der Chef ist', wie Roth sagt. In seiner Verblendung schreibt das bewusste Ich, nicht ganz frei von Größenwahn, 'alles sich selbst zu'."7

Vor kurzem hat allerdings eine Gruppe aus den USA den freien Willen "gerettet" - und am Ende alles noch schlimmer gemacht. Jesse Bengson und Kollegen haben ein Experiment durchgeführt, bei dem Probanden die Aufmerksamkeit auf die linke oder rechte Seite eines Bildschirms richten sollten, wenn ein visueller Hinweis in der Mitte des Bildschirms erschien. Die Probanden wussten also nicht, wann der Hinweis erscheinen würde und konnten sich somit nicht darauf vorbereiten. Durch die Auwertung der EEG-Signale waren die Forscher aber imstande, die Aufmerksamkeitsrichtung der Probanden mit besseren Ergebnissen als per Zufall noch vor dem Erscheinen des Hinweises vorherzusagen. Bengson deutet das so, dass das normale Rauschen im Gehirn am Ende die Entscheidung für links oder rechts begünstigt hat. Was Benjamin Libet gemessen hatte, wäre dann dieses Gehirnrauschen vor der Entscheidung, d.h. unsere Entscheidungen fallen immer gewissermaßen von alleine und per Zufall, wenn das Rauschen des Gehirns gewisse Entscheidungsschwellen überschreitet. Bengson hat also den freien Willen aus Libets Gefängnis befreit und ihn dann doch ermordet.

Noch viel Forschung wird deswegen nötig sein, bevor man den Geschichtenerzähler im Kopf verstehen kann und bevor man weiß, ob Arthur Schopenhauer viel mehr recht hatte, als er ahnen konnte, als er schrieb: "Der Mensch kann zwar tun, was er will, aber er kann nicht wollen, was er will."

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