Einführung: Der Stoff, aus dem Gedanken sind
Die Frage, wie das Gehirn Bewusstsein erzeugt, ist eines der größten Rätsel der Wissenschaft. Tief in der Menschheitsgeschichte, in den Höhlen von Lascaux, finden sich Darstellungen, die auf ein frühes Nachdenken über Schlaf, Träume und die Seele hindeuten. Der Traum, in dem der Körper ruht, während der Geist umherwandert, symbolisiert die Vorstellung, dass der Stoff, aus dem unsere Gedanken sind, sich von der Materie des Körpers unterscheidet.
Diese Dualismus-Idee, die besagt, dass Geist und Körper getrennte Entitäten sind, findet sich in verschiedenen Kulturen und Philosophien wieder. Im Alten Ägypten symbolisierte der Ba, ein Vogel mit menschlichem Kopf, die immaterielle Seele, die nach dem Tod den Körper verlässt. Auch in den Upanishaden wird die Seele als Taube dargestellt, die beim Tod davonfliegt.
Descartes' Herausforderung: Mechanismus vs. Bewusstsein
René Descartes formulierte den Dualismus explizit und argumentierte, dass der bewusste Geist aus einer immateriellen Substanz besteht, die sich den Gesetzen der Physik entzieht. Obwohl er oft kritisiert wird, war Descartes ein bahnbrechender Denker, der den menschlichen Geist als eine komplexe Maschine betrachtete. Er beschrieb den Körper als einen Automaten, dessen Funktionen auf der Anordnung seiner Organe beruhen, ähnlich einer Uhr oder einem Musikinstrument.
Descartes' Dualismus beruhte auf der Annahme, dass eine Maschine niemals die Freiheit des bewussten Geistes nachahmen könne. Er argumentierte, dass der Geist eine von der Materie unabhängige Existenz hat.
Die neuralen Grundlagen des Denkens: Eine moderne Perspektive
Die moderne Wissenschaft, insbesondere die Biologische Psychologie, geht davon aus, dass das Mentale ein Ergebnis biologischer Mechanismen im Gehirn ist. Dies wirft eine Vielzahl komplexer Fragen auf:
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- Wenn unser Gehirn eine Stammesgeschichte aufweist, gilt dies nicht genauso auch für unser Denken?
- Wo in den Weiten unseres Gehirns stecken unsere Erinnerungen? Wie sind sie organisiert, können wir uns auf Sie verlassen, und warum können sie zerfallen?
- Warum müssen wir schlafen, und was bedeuten unsere Träume?
- Warum haben wir Gefühle, wenn sie uns doch zu so vielen irrationalen Handlungen verleiten?
- Wie verändern Ängste und Traumata unser Gehirn und unser Handeln? Und ist die in unserem Gehirn gespeicherte Angst wirklich gelöscht und somit Vergangenheit, wenn eine Psychotherapie uns von unseren Phobien befreit?
- Was macht uns und somit unser Gehirn intelligent?
- Haben wir getrennte und verschiedenartige Denkprozesse in unserer linken und unserer rechten Hirnhälfte?
- Unterscheiden sich Frauen und Männer bzgl. ihres Gehirns und ihren kognitiven Leistungen oder ist dies ein ständig nur wiederholtes Vorurteil?
- Und schließlich: Wird die Hirnforschung eines Tages in der Lage sein, die Privatheit unseres Denkens auszulöschen in dem sie es schafft, unser Denken aus unserem Gehirn herauszulesen? Müssten wir spätestens dann nicht auch verstanden haben, was Bewusstsein ist, und wie die Innenansicht des Menschen strukturiert ist?
Das harte Problem des Bewusstseins und der Materie
Das Bewusstsein stellt ein einzigartiges wissenschaftliches Rätsel dar. Es ist nicht nur so, dass Neurowissenschaftler keine grundlegende Erklärung dafür haben, wie es aus physikalischen Hirnzuständen entsteht, sondern es ist prinzipiell fraglich, ob wir je eine Lösung dafür haben werden. David Chalmers spricht vom "harten Problem des Bewusstseins".
Doch vielleicht ist Bewusstsein nicht das einzige Thema, das solche Probleme bereitet. Die alten Naturphilosophen Gottfried Leibniz und Immanuel Kant rangen mit einem weniger bekannten, aber gleichermaßen harten Problem der Materie: Was ist physikalische Materie in und aus sich selbst, hinter der mathematischen Struktur, wie sie die Physik beschreibt?
Oberflächlich betrachtet scheinen die beiden Probleme vollständig getrennt, aber bei näherer Betrachtung zeigt sich, dass sie sehr tief verbunden sein könnten. Bewusstsein ist ein vielschichtiges Phänomen, wobei die subjektive Erfahrung sein rätselhaftester Aspekt ist. Es fühlt sich irgendwie an, man selber zu sein; und niemand anders wird das je so direkt wissen wie man selber.
Die zeitgenössische Naturwissenschaft gibt uns gute Gründe zu glauben, dass Bewusstsein in der Physik und Chemie unseres Gehirns gründet, statt in etwas Immateriellem oder Transzendentem. Aber wie und warum kann Bewusstsein herauskommen, wenn man doch nur nicht-bewusste Materie auf eine bestimmte komplexe Weise zusammensetzt?
Das Problem ist tatsächlich schwierig, weil seine Lösung allein durch Experiment und Beobachtung nicht gefunden werden kann. Egal wie präzise wir die Mechanismen spezifizierten, die beispielsweise der Wahrnehmung oder dem Wiedererkennen von Tomaten unterliegen - wir könnten immer noch fragen: Warum ist dieser Prozess von subjektiver Rot-Erfahrung begleitet? Warum ist er überhaupt erfahrungsartig? Warum kann es nicht ausschließlich den physischen Prozess geben, aber kein Bewusstsein?
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Die Grenzen der Physik und das harte Problem der Materie
Es ist vernünftig zu glauben, dass mehr an der Materie sein muss, als die Physik sagen kann. Grob gesprochen: Die Physik lehrt uns, was fundamentale Teilchen tun oder wie sie sich zu anderen Dingen verhalten, aber sie sagt nichts darüber, wie sie in sich selber sind, unabhängig von anderen Dingen.
Es scheint überhaupt so zu sein, dass alle fundamentalen physischen Eigenschaften mathematisch beschrieben werden können. Doch Mathematik ist eine Sprache mit bestimmten Grenzen. Sie kann nur abstrakte Strukturen und Relationen beschreiben.
Man kann sich fragen, wie physikalische Partikel unabhängig sind von dem, was sie tun, oder sich auf andere Dinge beziehen. Wie sind physikalischen Dinge in sich selbst, wie sind sie intrinsisch? Der Philosoph Galen Strawson nannte es das harte Problem der Materie.
Die Verbindung zwischen Bewusstsein und Materie
Könnten das harte Problem des Bewusstseins und das harte Problem der Materie am Ende miteinander verbunden sein? Das harte Problem der Materie erfordert nicht-strukturelle Eigenschaften, und Bewusstsein ist der einzige bekannte Kandidat für ebensolche. Bewusstsein ist voll von qualitativen Eigenschaften, wie zum Beispiel der Rotheit von Rot, dem Unbehagen am Hunger oder der Phänomenologie des Denkens.
Dies legt nahe, dass Bewusstsein - in einer primitiven und rudimentären Form - die Hardware ist, auf der die Software, die von der Physik beschrieben wird, läuft. Man kann sich die physikalische Welt als eine Struktur bewusster Erfahrungen vorstellen. Unsere eigenen reich strukturierten Erfahrungen implementieren die physikalischen Relationen, die unsere Gehirne ausmachen. Einfache elementare Formen von Erfahrungen implementieren die Relationen, die fundamentale Teilchen ausmachen.
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Stanislas Dehaenes Theorie des Bewusstseins: Eine empirische Annäherung
Stanislas Dehaene gibt einen Überblick über die Fortschritte der Gehirnforschung und entwickelt eine neue, empirische Theorie, wie wir wahrnehmen, fühlen und denken. Er betont, dass das Denken größtenteils unbewusst geschieht und dass das Gehirn seine kognitiven Aufgaben zumeist erledigt, ohne dass wir etwas davon merken.
Dehaene beschreibt "Signaturen des Bewusstseins": Wenn wir etwas bewusst erleben, wird unser Gehirn auf ganz spezifische Weise aktiv. Die vernetzte und synchrone Tätigkeit spezieller, weit auseinanderliegender Areale ordnet er einem "globalen neuronalen Arbeitsspeicher" zu, den er als Sitz des Bewusstseins identifiziert.
Er schlägt Kriterien vor, nach denen bei scheinbar dauerhaft bewusstlosen Koma-Patienten Anzeichen von Bewusstsein aufzuspüren sind und in hoffnungsvollen Fällen bis zum Wiedererwachen verstärkt werden könnten. Auch zu der Frage, inwieweit Tiere Bewusstsein haben, gibt Dehaene aufgrund seines Modells eine differenzierte, im Prinzip bejahende Antwort. Das spezifisch Menschliche unseres Bewusstseins sieht er in unserer Fähigkeit, mit einer Art inneren Sprache Begriffe zu bilden und mit diesem "Mentalesisch" hierarchische Bedeutungsstrukturen zu organisieren.
Abschließend hält Dehaene es für prinzipiell möglich, dass auch hochorganisierte "intelligente" Maschinen Bewusstsein besitzen können. Wenn wir uns von dem Gedanken verabschieden, der Geist sei eine eigene Substanz, die den Körper beseelt, dann sind wir intelligente Wesen, die auf natürlichem Weg entstanden sind und Bewusstsein entwickelt haben; warum soll es dann künstlichen Wesen verwehrt sein?
Kritik an neurowissenschaftlichen Erklärungsansätzen und die Rolle der Philosophie
Einige Kritiker bemängeln, dass die Neurowissenschaften das Problem des Bewusstseins zu stark vereinfachen und die subjektive Erfahrung (Qualia) nicht ausreichend berücksichtigen. Sie argumentieren, dass eine rein neurowissenschaftliche Erklärung des Bewusstseins unvollständig ist und andere Forschungsansätze, wie die Philosophie, einbezogen werden müssen.
Es wird eingewendet, dass kognitive Prozesse nicht ausschließlich durch Bezug auf die subpersonale Ebene adäquat beschrieben werden können. Nicht das Gehirn ist "bewusst", sondern das ganze kognitive System. Dies führt zu der Frage, wie kognitive Systeme als Träger von Bewusstsein überhaupt definiert werden sollten.
Inzwischen wird oft die Ansicht vertreten, dass zu einem kognitive System auch der gesamte Körper gehört, und nicht nur das Nervensystem. Diese Annahme scheint sinnvoll, weil die körperliche Verfasstheit eines Organismus (sein "Embodiment"), die bestimmte sensomotorische Fähigkeiten und Perspektiven und bestimmte Umweltinteraktionen mit sich bringt, in entscheidender Weise das kognitive Innenleben mitbestimmt.
Die Säulen des Lernens: Aufmerksamkeit, Aktive Einbindung, Fehler-Rückmeldung, Konsolidierung
Stanislas Dehaene identifiziert vier zentrale neuronale Mechanismen, die dem Lernen zugrunde liegen:
- Aufmerksamkeit: Sie ist das zentrale Tor, durch das jede Information muss, die gelernt werden soll. Wenn etwas keine Aufmerksamkeit bekommt, wird es nicht bewusst und das neuronale Signal bleibt zu schwach, um einen bleibenden Lerneffekt zu erzielen.
- Aktive Einbindung und Neugier: Lernen kann nur durch eigene Auseinandersetzung mit einem Thema stattfinden. Es geht darum, die Lernenden in einer vorstrukturierten, interessant gestalteten Lernumgebung zu eigenen Ideen und Hypothesen anzuregen.
- Vorhersage und Fehler-Rückmeldung: Nur durch den Vergleich von Vorhersage und Realität kann überhaupt die Korrektheit der eigenen mentalen Modelle kontrolliert werden. Vorhersagefehler führen zu Überraschung und zu einem Lernanlass.
- Konsolidierung von Wissen: Neues Wissen muss in der Regel durch bewusste Übung erlernt werden. Für die Konsolidierung von neuem Wissen ist Schlaf essenziell wichtig. Während des Schlafens wird das am Tag Erlebte noch mal neu und in beschleunigter Form immer wieder erlebt, sodass sich ein Trainingseffekt einstellt.
Neuronale Synchronisation und Bewusstsein
In der Hirnforschung rückt zunehmend die Annahme in den Mittelpunkt, dass Bewusstsein als ein integrativer Prozess betrachtet werden muss. An den Prozessen, die zum Bewusstsein beitragen, sind sehr viele verschiedene Hirnregionen beteiligt. Offensichtlich muss eine enorme Anzahl von Nervenzellen, die sich in diesen Regionen befinden, in flexibler Weise koordiniert werden.
Inzwischen wissen wir, dass eine zeitliche Synchronisation der Aktivitäten verschiedener Nervenzellen dazu dient, diese zu effektiv kooperierenden "Teams" zusammenzuschließen. Sehr wahrscheinlich ist ein gemeinsamer Rhythmus in der Aktivität der Nervenzellen die Ursache für die ganzheitliche Natur unserer Wahrnehmungseindrücke.
Spezifische Synchronisation dient dem Aufbau bewusster mentaler Zustände, während unspezifische und übermäßig synchrone neuronale Rhythmen das Bewusstsein blockieren.