Bewusstsein geht vom Gehirn aus: Eine umfassende Forschungsübersicht

Einführung

Die Frage, wo das Bewusstsein im Gehirn entsteht, beschäftigt Wissenschaftler und Philosophen seit Jahrhunderten. Das Bewusstsein, definiert als unsere Fähigkeit, die Welt und uns selbst wahrzunehmen, ist eng mit der Funktionsweise unseres Gehirns verbunden. Aktuelle Forschungsergebnisse, die verschiedene moderne Hirnscan-Methoden nutzen, geben Aufschluss darüber, welche Hirnareale bei bewusster Wahrnehmung aktiv sind und wie lange diese Aktivität anhält. Ziel ist es, ein besseres Verständnis für Bewusstseinsstörungen wie das Wachkoma zu entwickeln und Diagnose, Kommunikation und Therapie zu verbessern.

Zwei konkurrierende Theorien im Vergleich

Im Zentrum der aktuellen Forschung stehen zwei prominente Theorien zur Entstehung von Bewusstsein im Gehirn: die Integrated Information Theory (IIT) und die Global Neuronal Workspace Theory (GNWT). Beide Theorien gehen davon aus, dass spezifische Prozesse im Gehirn notwendig sind, damit wir etwas bewusst erleben. Sie unterscheiden sich jedoch grundlegend in ihren Annahmen darüber, wo und wie diese Prozesse ablaufen.

Integrated Information Theory (IIT)

Die IIT postuliert, dass Bewusstsein entsteht, wenn zahlreiche Hirnbereiche eng zusammenarbeiten und Informationen stark miteinander verknüpft sind. Nach dieser Theorie befindet sich der wichtigste Ort für die Entstehung von Bewusstsein im hinteren Teil des Gehirns, wo Sinneseindrücke wie Bilder oder Geräusche zuerst verarbeitet werden. Die IIT geht davon aus, dass ein bewusster Eindruck im hinteren Kortex über die gesamte Dauer des Reizes hinweg bestehen bleibt und dass sich Hirnregionen im Hinterkopf besonders stark miteinander abstimmen.

Global Neuronal Workspace Theory (GNWT)

Die GNWT hingegen besagt, dass Bewusstsein entsteht, wenn das Gehirn bestimmte Informationen hervorhebt und sie großflächig verteilt, ähnlich wie ein Lautsprecher, der eine wichtige Nachricht durch das gesamte System sendet. Der präfrontale Kortex, der vordere Teil des Gehirns, der unter anderem für Entscheidungen und Aufmerksamkeit zuständig ist, spielt hierbei eine zentrale Rolle. Die GNWT erwartet nur eine kurze, starke Aktivierung („Zündung“) im Frontallappen - etwa 0,3 bis 0,5 Sekunden - zu Beginn und Ende eines Reizes und vermutet, dass die Kommunikation vor allem zwischen Frontallappen und Sinnesarealen stattfindet.

Methodik der aktuellen Forschung

Um die Vorhersagen der beiden Theorien zu testen, führten Forscher eine umfassende Studie mit 256 Testpersonen durch. Dabei setzten sie drei moderne Hirnscan-Methoden ein:

Lesen Sie auch: Lokalisation und Netzwerke des Bewusstseins

• Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT): Diese Methode misst die Gehirnaktivität, indem sie Veränderungen im Blutfluss erfasst.
• Magnetoenzephalographie (MEG): Die MEG misst die magnetischen Felder, die durch die elektrische Aktivität der Neuronen im Gehirn entstehen.
• Intrakranielle Elektroenzephalographie (iEEG): Bei dieser Methode werden Elektroden direkt auf die Oberfläche des Gehirns platziert, um die elektrische Aktivität der Neuronen zu messen.

Die Teilnehmer betrachteten Bilder in unterschiedlicher Ausrichtung und für verschieden lange Zeiträume, während ihre Hirnaktivität gemessen wurde. Die Forscher untersuchten, wo bewusste Inhalte im Gehirn auftauchen, wie lange sie aktiv bleiben und wie Hirnregionen dabei zusammenarbeiten.

Ergebnisse der Studie

Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass keine der beiden Theorien vollständig überzeugen konnte. Zwar stimmten einzelne Vorhersagen mit den Daten überein, doch beide Modelle zeigten auch klare Schwächen.

Aktivität im hinteren Teil des Gehirns

Das auffälligste Ergebnis war, dass im hinteren Teil des Gehirns, insbesondere im visuellen Kortex, die Aktivität über die gesamte Dauer des Reizes erhalten blieb. Dies entsprach der Vorhersage der IIT.

Aktivität im präfrontalen Kortex

Im präfrontalen Kortex zeigte sich hingegen nur selten die von GNWT erwartete starke Reaktion zum Reizbeginn oder -ende. Auch die vermutete „Zündung“ trat weit seltener auf als gedacht. Die bewussten Inhalte waren im Frontallappen deutlich schwächer vertreten als erwartet. Zwar gab es teilweise eine Zusammenarbeit zwischen Frontallappen und visuellem Kortex, aber diese war vom Inhalt abhängig und entsprach nicht dem Modell einer übergeordneten Steuerzentrale.

Zusammenarbeit von Hirnregionen

Die iEEG-Messungen detektierten zwar eine kurzzeitige Synchronisierung der primären und sekundären visuellen Areale im Hinterkopf, diese Vernetzung hielt aber nicht an. Dafür zeichneten die Elektroden eine weitreichende Verbindung vom präfrontalen Kortex bis in die Sinnesareale auf.

Lesen Sie auch: Auge, Gehirn und Bewusstsein im Detail

Interpretation der Ergebnisse

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Bewusstsein möglicherweise stärker mit der Verarbeitung von Sinnesreizen verknüpft ist als mit höheren Denkprozessen. Dies könnte bedeuten, dass die IIT eine größere Rolle bei der Erklärung des Bewusstseins spielt als bisher angenommen. Die Tatsache, dass die Aktivität im präfrontalen Kortex schwächer war als erwartet, stellt die GNWT in Frage. Es scheint, dass der präfrontale Kortex nur an einigen Unteraspekten des Bewusstseins beteiligt ist.

Bedeutung für das Verständnis von Bewusstseinsstörungen

Die Ergebnisse der Studie haben wichtige Implikationen für das Verständnis von Bewusstseinsstörungen wie dem Wachkoma. Studien zufolge zeigen rund 25 Prozent der scheinbar komatösen Patienten verdecktes Bewusstsein. Dieses rechtzeitig zu erkennen, kann Diagnose, Kommunikation und Therapie grundlegend verändern. Durch ein besseres Verständnis der neuronalen Grundlagen des Bewusstseins können Forscher möglicherweise neue Methoden entwickeln, um Bewusstsein bei Patienten im Wachkoma zu erkennen und zu fördern.

Weitere Forschung und Theorien

Die aktuelle Forschung ist nur ein Schritt auf dem Weg zu einem umfassenden Verständnis des Bewusstseins. Es gibt mehr als zwanzig Theorien über das Bewusstsein, und weitere Forschung ist erforderlich, um diese Theorien zu testen und zu verfeinern.

Globale Veränderungen des Bewusstseins

Ein grundlegendes Experiment ist, Daten über globale Veränderungen des Bewusstseins zu analysieren. Dabei zeigt sich, dass verschiedene Gehirnregionen weniger miteinander kommunizieren und die funktionelle Konnektivität abnimmt. Forscher versuchen, mathematische Modelle zu entwickeln, die nicht nur den Unterschied zwischen bewussten und unbewussten Zuständen beschreiben, sondern auch Erklärungen liefern.

Emergenz

Manche Theorien legen nahe, dass Bewusstsein ähnlich wie die Eigendynamik eines Schwarms funktioniert - als eine emergente Eigenschaft der neuronalen Aktivität. Neuronen "fliegen" quasi in einem mathematischen Raum zusammen und erzeugen etwas, das mehr ist als die Summe ihrer Teile. Es gibt also etwas an ihrer Aktivität, das zu einem einheitlichen Ganzen wird.

Lesen Sie auch: Die Auswirkungen von Yoga auf das Gehirn

Predictive Processing

Eine weitere wichtige Theorie ist das Predictive Processing. Diese Theorie besagt, dass unser Gehirn aktiv Hypothesen über die Welt erstellt, anstatt sie einfach nur vermeintlich objektiv zu lesen. Der spezifische Weg, den Forscher verfolgen, zeichnet sich dadurch aus, dass sie diese Ideen mit der Erklärung der subjektiven Erfahrung verknüpfen: Warum fühlt sich Emotion anders an als Sehen? Warum fühlt sich das Erleben eines Wunsches anders an als das Hören eines Liedes?

Das "Ich"

Auch die Frage nach dem "Ich" spielt eine wichtige Rolle bei der Erforschung des Bewusstseins. In unserer alltäglichen Erfahrung ist ein Gefühl von "Ich" fast immer anwesend. Dieses "Ich" ist permanent in Bewegung und scheint unsere Handlungen zu steuern. Doch die Hirnforschung hat eine solche Stelle in den Hirnarealen nicht ausmachen können und es gilt als höchstwahrscheinlich, dass es keinen fixen Ich-Punkt im Gehirn gibt. Vielmehr sind es viele verschiedene Hirnregionen, die miteinander kommunizieren und so das Ich-Bewusstsein entstehen lassen.

tags: #bewusstsein #geht #vom #gehirn #aus