Seit Jahrtausenden beschäftigt das Bewusstsein Philosophen und Wissenschaftler gleichermaßen. Was genau ist Bewusstsein, und wo im Gehirn entsteht es? Die moderne Hirnforschung versucht, diese Fragen mit immer ausgefeilteren Methoden zu beantworten. Dieser Artikel beleuchtet den aktuellen Stand der Forschung, die verschiedenen Theorien und die Herausforderungen bei der Suche nach dem Sitz des Bewusstseins.
Die Komplexität des Bewusstseins
Das Bewusstsein ist ein vielschichtiges Phänomen. Es umfasst die Fähigkeit, sich selbst und die Umwelt wahrzunehmen, Gedanken zu haben, sich an die Vergangenheit zu erinnern und die Zukunft zu planen. Es ist eng mit unserer Identität verbunden und ermöglicht uns, die Welt um uns herum zu interpretieren und zu erleben.
Bewusstsein als Konstrukt des Gehirns
„Es gibt keinen speziellen und einzelnen Ort im Gehirn, an dem unser Bewusstsein steckt”, sagt Philipp Sämann, Oberarzt am Münchener Max-Planck-Institut für Psychiatrie. Stattdessen ist Bewusstsein ein Konstrukt, das aus der koordinierten Zusammenarbeit verschiedener Hirnbereiche entsteht.
Unbewusste Prozesse im Gehirn
Auch wenn unser Bewusstsein im Schlaf stillzulegen scheint, ist unser Gehirn nach wie vor aktiv. Die Nacht ist eine Zeit des „Aufräumens“, in der unser Gehirn Informationen verarbeitet, Gedächtnisinhalte sortiert und Synapsen repariert. Während des Schlafs ist zwar das Bewusstsein wie ausgeknipst, aber nicht das Gehirn. Es sortiert Gedächtnisinhalte, repariert Synapsen und sorgt dafür, dass Erlebtes gefestigt und verarbeitet wird. Wer dabei ist, etwas zu lernen, begibt sich am besten gleich danach in die Horizontale. Hunde lernen am besten, wenn sie vorher gespielt haben. Menschen lernen am besten, wenn sie danach ein Nickerchen machen.
Die Rolle des Schlafs für das Bewusstsein
Ein Drittel unseres Lebens verbringen wir im Schlaf, ohne Bewusstsein. Jeden Morgen nach dem Aufwachen setzt sich das Bewusstsein neu zusammen, quasi von jetzt auf gleich. Aber ist es in der Nacht wirklich ganz und gar ausgeschaltet?
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Die Suche nach dem Sitz des Bewusstseins
Die Frage, wo genau im Gehirn das Bewusstsein entsteht, ist eine der größten Herausforderungen der Neurowissenschaften. Lange Zeit galt der präfrontale Kortex als der wahrscheinlichste Kandidat, da er für höhere kognitive Funktionen wie Entscheidungsfindung, Planung und Aufmerksamkeit zuständig ist. Doch die Forschung hat gezeigt, dass das Bewusstsein nicht auf einen einzigen Bereich beschränkt ist, sondern ein Zusammenspiel verschiedener Hirnregionen erfordert.
Das Netzwerk des Bewusstseins
Singer: "Es handelt sich immer um Netzwerke, an denen sehr viele Strukturen teilhaben, die in ihrer Gesamtheit aktiviert werden müssen, damit sie einen bestimmten Inhalt repräsentieren. Das gilt auch für das Bewusstsein. … Es gibt kein Zentrum, dessen Zerstörung zum Zusammenbruch des Bewusstseins führen würde. Ausgenommen natürlich die großen modulierenden Systeme, die aktiv sein müssen, damit das Gesamtgehirn in einem Zustand ist, in dem es Funktionen erfüllen kann, die dann zu Bewusstsein führen. Das sagt aber nicht mehr, als wenn man die Stromversorgung abstellt oder ganz wichtige modulierende Systeme, die die Großhirnrinde beispielsweise braucht um im richtigen Moment Arbeitsbereich gehalten zu werden. Wenn die zerstört werden, dann brechen diese verteilten Funktionen zusammen und dann bricht auch das Bewusstsein zusammen.
Das Default Mode Netzwerk (DMN)
Dr. Michael Czisch, Leiter der Arbeitsgruppe Neuroimaging, Max-Planck-Institut für Psychiatrie in München: Das Ich und das Selbst-Bewusstsein sitzen nicht an einer bestimmten Stelle im Gehirn. Vielmehr ist es umgekehrt: Das Ich und das Bewusstsein setzen einen Zustand voraus, in dem unser Gehirn Informationen innerhalb eines komplexen Netzwerks sinnvoll verarbeiten kann. Eine zentrale Rolle spielt hierbei das sogenannte Default Mode Netzwerk, kurz DMN. Dieses Netzwerk ist eine Gruppe von Hirnregionen, die aktiver ist, wenn wir uns nicht mit der Außenwelt beschäftigen, sondern mit inneren Gedanken und Erinnerungen. Zu diesem Netzwerk gehört auch der mediale präfrontale Cortex.
Die Rolle des Thalamus
Der Thalamus gilt als „Tor zum Bewusstsein“. Im Wachen werden Informationen durch den Thalamus weitergeleitet - unter Narkose oder im Schlaf wird diese Weiterleitung blockiert. Das heißt aber nicht, dass nun im Thalamus das Ich oder das Selbst-Bewusstsein sitzt. Im Traumschlaf nämlich ist der Thalamus wiederum besonders aktiv, wenn auch das Bewusstsein eingeschränkt ist.
Zwei konkurrierende Theorien
Im Mittelpunkt der Studie standen zwei bekannte Erklärungsmodelle dafür, wie Bewusstsein im Gehirn entsteht: die Integrated Information Theory (IIT) und die Global Neuronal Workspace Theory (GNWT). Beide Modelle gehen davon aus, dass bestimmte Vorgänge im Gehirn nötig sind, damit wir etwas bewusst erleben - unterscheiden sich aber stark in ihrer Vorstellung, wo und wie das geschieht.
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Integrated Information Theory (IIT)
IIT nimmt an: Bewusstsein entsteht, wenn viele Bereiche im Gehirn eng zusammenarbeiten und Informationen stark miteinander verknüpft sind. Der wichtigste Ort dafür soll sich im hinteren Teil des Gehirns befinden - dort, wo Sinneseindrücke wie Bilder oder Geräusche zuerst verarbeitet werden.
Global Neuronal Workspace Theory (GNWT)
GNWT geht einen anderen Weg: Hier entsteht Bewusstsein, wenn das Gehirn bestimmte Informationen besonders hervorhebt und sie großflächig verteilt - ähnlich wie ein Lautsprecher, der eine wichtige Nachricht durchs ganze System schickt. Hauptakteur ist dabei der vordere Teil des Gehirns, der sogenannte präfrontale Kortex, der unter anderem für Entscheidungen und Aufmerksamkeit zuständig ist.
Das Ergebnis
Das Ergebnis: Keine der beiden Theorien konnte vollständig überzeugen. Zwar stimmten einzelne Vorhersagen mit den Daten überein, doch beide Modelle zeigten auch klare Schwächen. Bewusste Erfahrung ist vielschichtig.
Die Bedeutung der Hirnaktivität
Die Hirnforschung hat gezeigt, dass verschiedene Hirnareale bei bewusster Wahrnehmung aktiv sind. Mit bildgebenden Verfahren wie der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT), der Magnetoenzephalographie (MEG) und der intrakraniellen Elektroenzephalographie (iEEG) können Forscher die Hirnaktivität messen und so Rückschlüsse auf die neuronalen Prozesse ziehen, die dem Bewusstsein zugrunde liegen.
Die Rolle des visuellen Kortex
Im hinteren Teil des Gehirns - insbesondere im visuellen Kortex - blieb die Aktivität über die gesamte Dauer des Reizes erhalten. Genau das hatte die IIT vorhergesagt. Im präfrontalen Kortex, dem Zentrum für höhere Denkprozesse, zeigte sich hingegen nur selten die von GNWT erwartete starke Reaktion zum Reizbeginn oder -ende. Auch die vermutete „Zündung“ - also eine kurze, besonders starke Aktivierung - trat weit seltener auf als gedacht.
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Die Schwäche des Frontallappens
Die bewussten Inhalte waren im Frontallappen deutlich schwächer vertreten als erwartet, so das Forschungsteam. Und weiter: „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.“
Die Herausforderungen der Bewusstseinsforschung
Die Bewusstseinsforschung steht vor großen Herausforderungen. Eine der größten ist das sogenannte Bindungsproblem. Es beschreibt die Frage, wie die verschiedenen Sinneswahrnehmungen, die an unterschiedlichen Orten im Gehirn verarbeitet werden, zu einem einheitlichen Bewusstseinsstrom zusammengeführt werden.
Das Bindungsproblem
Hasler: "Also das Bindungsproblem ist wahrscheinlich eines der fundamental ungelösten Probleme überhaupt der ganzen analytischen Philosophie des Geistes und natürlich auch der Hirnforschung. Das Problem liegt darin, dass an ganz verschiedenen Stellen im Gehirn ganz fundamentale Prozesse wie beispielsweise Hören, Sehen, Schmecken, dann der Abgleich mit Erinnerungen prozessiert werden. Das kann man auch messen. Allein schon die Sinneswahrnehmungen werden nicht nur an verschiedenen Orten im Gehirn, sondern auch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten prozessiert. Und dennoch empfinden wir das Bewusstsein als einen einzigen Strom, der einfach durch uns durchfließt. … Und es ist völlig unklar, wie das zustande kommt, obwohl an verschiedenen Orten verschiedene Prozesse stattfinden, es am Schluss nur diese Resultate für uns gibt. Wir sind dann vielleicht müde und warten auf den Bus und hören ein Auto vorbeifahren.
Die Kluft zwischen erster und dritter Person
An dieser Stelle tritt der tiefe erkenntnistheoretische Graben zwischen der Perspektive aus der ersten und der dritten Person noch einmal deutlich hervor. In der ersten Person empfindet man den ununterbrochenen Bewusstseinsstrom - und zwar in Echtzeit. Wir sehen vor unserem geistigen Auge nicht - wie etwa auf dem Computerschirm - hin und wieder eine kleine Sanduhr, die anzeigt, dass die angeforderten Daten noch verarbeitet werden müssen. In der dritten Person hingegen untersucht man das Gehirn und findet - trotz hartnäckigster Bemühungen - keinen Funktionsmechanismus, an dem die sowohl inhaltlich wie zeitlich völlig unterschiedlichen Informationen gesammelt, interpretiert und in Form des Bewusstseinsstroms repräsentiert werden.
Die Bedeutung der subjektiven Erfahrung
Hasler: "Das Wesen der Hirnforschung, wie sie üblicherweise betrieben wird, ist ja, dass sie objektivierbar sein sollte, idealerweise reproduzierbar, dass man bestimmte Fragestellungen in neurowissenschaftliche Experimente umformulieren kann und dass möglichst die Innenperspektive ausgeschaltet werden soll. … Aber dadurch, dass diese Innenperspektive bei den Hirnforschungsexperimenten außen vor bleibt, beziehungsweise wirklich auch weggenommen wird, ist eben die Frage, was man dann letztendlich überhaupt noch messen kann. Das ist wirklich ein ganz großes Problem. Und es scheint ein stückweit auch so, dass diese Innenperspektive - tatsächlich so, wie sich etwas anfühlt bei einem bestimmten Prozess - dass das in dieser langen Kette der Übersetzung in wissenschaftliche Experimente - in den Messungen, in den Auswertungen - bis hin dann auch zur Beurteilung und Interpretation, diese Innenperspektive völlig wegfällt.
Die Grenzen der Forschung
Die Frage ist eben, ob es überhaupt grundsätzlich jemals möglich sein wird, die individuellen Erfahrungen, …, wie es sich anfühlt, was die Qualität eines Schmerzes ist, auf die biologischen Grundlagen zurückzuführen. Die Ratlosigkeit der Hirnforscher ist vor allem deshalb prekär, weil die Frage nach dem Wesen und der Funktion des Bewusstseins so drängend ist.
Klinische Relevanz der Bewusstseinsforschung
Die Bewusstseinsforschung ist nicht nur von theoretischem Interesse, sondern hat auch eine große klinische Relevanz. Ein besseres Verständnis der neuronalen Grundlagen des Bewusstseins kann dazu beitragen, Bewusstseinsstörungen wie Koma oder Wachkoma besser zu diagnostizieren und zu behandeln.
Die Diagnose von Bewusstseinsstörungen
Studien zufolge zeigen rund 25 Prozent der scheinbar komatösen Patienten verdecktes Bewusstsein. Dieses rechtzeitig zu erkennen, kann Diagnose, Kommunikation und Therapie grundlegend verändern. Die Suche nach Anzeichen für ein normales Bewusstsein reicht nicht aus, um den Patienten eine ausreichende klinische Versorgung zu gewährleisten. Denn es passiert eine Menge auf der Ebene des Unbewussten.
Die Bedeutung des Unbewussten
Auch wenn das Bewusstsein gestört oder ausgeschaltet ist, funktionieren vielleicht unbewusste Anteile des Geistes. Vielleicht sorgt der regelmäßige Kontakt mit dem unbewussten Geist von Wachkomapatienten dafür, dass sie sich körperlich entspannen und besser fühlen. Auch wenn sie nicht das vollständige Bewusstsein wiedererlangen. Und das muss nicht auf Wachkomapatienten begrenzt bleiben.
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