Gehirnforschung: Gegenwart, Zukunft und die Bildung mentaler Modelle

Die Gehirnforschung hat in den letzten Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht und unser Verständnis des komplexesten Organs des menschlichen Körpers revolutioniert. Von der Entdeckung der zellulären Beschaffenheit des Gehirns bis hin zu den neuesten bildgebenden Verfahren sind wir heute in der Lage, die Funktionsweise des Gehirns auf verschiedenen Ebenen zu untersuchen. Dieser Artikel beleuchtet den aktuellen Stand der Gehirnforschung, die Herausforderungen und Chancen, die vor uns liegen, sowie die Rolle des Gehirns bei der Bildung mentaler Modelle für die Zukunft.

Historischer Überblick über die Gehirnforschung in Berlin

Berlin war und ist ein bedeutender Standort für die Neurowissenschaften. Emil du Bois-Reymond legte mit seinen Messungen von Strömen im Nervensystem im 19. Jahrhundert den Grundstein für die moderne Hirnforschung. Korbinian Brodmann erstellte eine bis heute verwendete Einteilung der Hirnareale anhand ihrer Zellarchitektur. Wilhelm von Waldeyer prägte den Begriff Neuron, und Oskar und Cécile Vogt leisteten bis zur Machtübernahme der Nazis herausragende Arbeit am Berliner Kaiser-Wilhelm-Institut für Hirnforschung.

Das Erbe der Vergangenheit als Ansporn und Verpflichtung

Die in Berlin erzielten Durchbrüche sind Ansporn und Verpflichtung zugleich. Sie motivieren zu wissenschaftlichen Höchstleistungen und dazu, über den Tellerrand hinauszublicken. Die Interdisziplinarität spielt dabei eine große Rolle, wie das Beispiel von Emil du Bois-Reymond zeigt, der nicht nur in seiner Disziplin Großes leistete, sondern auch als Sekretär der Königlich-Preußischen Akademie der Wissenschaften weit über sein Gebiet hinauswirkte.

Aktuelle Schwerpunkte der Gehirnforschung in Berlin

Die Berliner Neurowissenschaften zeichnen sich durch eine vielgestaltige Landschaft mit unterschiedlichen Spezialisierungen aus, die eng vernetzt sind. Forschungseinrichtungen kooperieren erfolgreich auf verschiedenen Ebenen, und Berliner Wissenschaftler arbeiten eng mit Kooperationspartnern in der ganzen Welt zusammen.

Stärken der Berliner Neurowissenschaften

• Breite Aufstellung und Kooperationsbereitschaft: In Berlin gibt es viele herausragende Wissenschaftler, die die Vorgänge an den Synapsen erforschen. Zugleich wird versucht, eine Ebene höher zu kommen und die Verbindung von Zelle zu Zelle zu verstehen.
• Investition in Köpfe: Viele Forschergruppen investieren eingeworbene Mittel in Köpfe und berufen spannende Leute, die hervorragende Techniken mitbringen oder hier vor Ort etablieren.
• Interdisziplinarität: In Berlin gelingt die Interdisziplinarität immer wieder, wie das Beispiel einer Patientin mit auditorischen Halluzinationen in Verbindung mit Demenz zeigt. Eine Berliner Arbeitsgruppe fand heraus, dass viele dieser Patienten Antikörper gegen körpereigene Eiweiße bilden, die eine wichtige Rolle für die synaptischen Vorgänge spielen. Daraufhin wurde ein Verfahren entwickelt, das die Antikörper aus dem Organismus entfernt und den Zustand der Patienten wesentlich verbessert.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Natur- und Geisteswissenschaften

An der Berlin School of Mind and Brain findet ein intensiver Austausch zwischen Neurowissenschaftlern und Philosophen statt, um einen sinnvollen Begriff von Handlungsfreiheit und freiem Willen zu entwickeln. In einem Experiment konnte gezeigt werden, dass man eine bereits geplante Handlung bis direkt vor der Ausführung immer noch abbrechen kann.

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Die drei Ebenen der Neurowissenschaften

Die Neurowissenschaften lassen sich grob in drei Ebenen aufteilen:

• Molekulare Forschung: Sie untersucht, was sich im und am Neuron tut. Hier sind die größten Erfolge zu verbuchen.
• Funktionelle Ebene: Sie untersucht, an welchen Orten im Gehirn welche Funktionen auf welche Weise geleistet werden. Hier gibt es mehr Fragen als Antworten.
• Netzwerkebene: Sie untersucht, wie größere Gruppen von Neuronen zusammenarbeiten. Hier existieren bestenfalls plausible Vermutungen.

Herausforderungen bei der Integration von Erkenntnissen

Die Integration der reichhaltigen Kenntnisse auf der zellulären Ebene in ein allgemeines Verständnis von Netzwerken scheitert an der Komplexität. Das Human Brain Project in Lausanne, das von der EU mit einer Milliarde Euro gefördert wird, hat versucht, eine kleine Einheit des Rattengehirns zu simulieren und dies auf das menschliche Gehirn zu übertragen. Das Problem ist jedoch, dass allein für diese kleine Einheit ein Supercomputer benötigt wird, der unvorstellbare 1.000 Milliarden Operationen pro Sekunde leistet, während der Mensch eine Million dieser Einheiten hat.

Das Gehirn als Einheit verstehen

Das Verständnis des Gehirns als Einheit führt zu einer Paradoxie, da man ja nur das Gehirn hat, um das Gehirn zu verstehen. Zum Verständnis einer Sache braucht man jedoch einen höheren Komplexitätsgrad als die Sache hat, die man verstehen möchte.

Grenzen des aktuellen Verständnisses

Wir sollten uns immer im Klaren sein, dass uns nicht nur Daten fehlen, sondern dass unsere Vorstellungen von dem, was im Gehirn vor sich geht, fehlerhaft und völlig unvollständig sind. Dementsprechend befinden sich die Hirnforscher allenfalls auf dem Stand von Jägern und Sammlern.

Die Notwendigkeit, Dinge zu hinterfragen

Albert Einstein hat seine fantastischen Ergebnisse letztlich dadurch erzielt, dass er einen Schritt zurückgetreten ist und Dinge hinterfragt hat, die als unumstößliche Gesetze galten. So etwas bräuchten wir auch in der Hirnforschung.

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Aktuelle Forschungsfragen und Hypothesen

Im Exzellenzcluster Neurocure wird die Analyse von Hirn-Funktionen und der Entstehung von Krankheiten des Gehirns verfolgt. Dabei konzentriert man sich nicht auf eine Krankheit allein, sondern verfolgt die Hypothese, dass Symptome bei vielen neurologischen und psychiatrischen Krankheiten mit ähnlichen Mechanismen einhergehen. Langfristig erhofft man sich, sowohl diagnostische als auch therapeutische Möglichkeiten aus diesen Forschungen zu entwickeln.

Hoffnung auf die Umkehrbarkeit von Entwicklungsstörungen

Bislang hat man angenommen, dass eine Entwicklungsstörung im Gehirn, die zu einer Behinderung führt, unumkehrbar ist. Es gibt jedoch erste Anzeichen, die dieser Forschungsmeinung widersprechen. Möglicherweise kann man auch im Alter Entwicklungsstörungen auf molekularer und genetischer Ebene noch therapieren.

Die Bildung mentaler Modelle für die Zukunft

Ein wichtiger Aspekt der Gehirnforschung ist die Untersuchung, wie das Gehirn mentale Modelle für die Zukunft bildet. Diese Fähigkeit wird vom frontalen Stirnlappen (präfrontaler Cortex) koordiniert. Der Verlust dieses Gehirnteils führt zur absoluten Gegenwarts-Zentrierung.

Die Rolle des "Zukunftsgehirns"

Menschen, die ohne "Zukunftsgehirn" existieren, können logische Aufgaben lösen und haben einen fast normalen IQ. Prognosen haben, jenseits der professionellen Ausübung, Intentionen. "Der wichtigste Grund, warum unser Hirn darauf besteht, die Zukunft zu simulieren, selbst wenn wir lieber in der Gegenwart sein sollten, besteht darin, dass es die zukünftigen Erfahrungen kontrollieren will." (Gilbert 2008, S.

Prognosefehler und kognitive Verzerrungen

Bei der Bildung mentaler Modelle für die Zukunft können verschiedene Prognosefehler und kognitive Verzerrungen auftreten:

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• Emotionale Gegenwarts-Übertragung: Wir schließen von der Gegenwart auf die Zukunft, denn "Denken" ist ein körperlich-seelischer Prozess, der eng mit unserem momentanen Gefühls-Zustand zusammenhängt. Wer satt ist, kann sich Hunger kaum vorstellen, wer gerade das Steigen seiner Aktien erlebt, dessen emotionales System ist auf Euphorie geprägt, er kann sich den Crash nicht vorstellen.
• Ignorieren von Nicht-Ereignissen: Menschliche Wahrnehmung ist an die sinnliche Phänomenologie gebunden - wir "sortieren" die Umwelt nach Ereignissen und Geschehnissen mit Evidenz-Charakter. Dabei ignorieren wir, was nicht sichtbar wird, obwohl dies gerade für den Zukunftsverlauf entscheidend sein kann: "Wir haben die besorgniserregende Tendenz, zukünftige Ereignisse, die wir uns nicht vorstellen, so zu behandeln, als würden sie nicht eintreten." (Gilbert, S.
• Falsche Kausalität: Wir neigen dazu, einseitige kausale Zusammenhänge zu vermuten. Diese Vermutungen haben oft entlastenden Charakter, weil sie die Verantwortung für eine Entwicklung auf ferne (nicht beeinflussbare) oder abstrakte Kategorien verschieben. So glauben viele Menschen, dass Ereignisse und Prozesse von "Werten" gesteuert werden.
• Lineare Modellbildung: Der häufigste Prognosefehler entsteht durch die Tendenz zur linearen Modellbildung, mit der wir Entwicklungen von Vergangenheit zur Gegenwart "nach vorn verlängern". Menschen neigen zu linearen Verlängerungen von Trends im Sinne eindeutiger mathematischer Reihen. Ausgeblendet werden die systemischen Reaktionen auf dem Weg von B nach C. Diese bestehen in Reaktion und Adaption, die auf dem Weg von B nach C entstehen - ökonomischen, sozialen, politischen Veränderungen, Handlungs-Aktivierungen, neuen Erkenntnissen und/oder Veränderungen des Umfelds, in dem der (scheinlineare) Trend stattfindet. Die Wahrscheinlichkeit "that the trend will bend" wird ignoriert. Der "Urvater" dieses Prognosefehlers findet sich in der alten Prognose von Malthus, der Ende des 18. Jahrhunderts eine unvermeidliche Bevölkerungs-Explosion mit nachfolgenden weltweiten Hungerkatastrophen mit Millionen Toten voraussagte. In veränderter Form finden sich diese "Eskalations-Fehler" bis heute in den meisten ökologisch besorgten Prognosen zur "Zukunft der Menschheit".
• Prä-Selektion: Unser antizipierendes Hirn funktioniert nach dem Prinzip der Prä-Selektion: Wir schalten Informationen in einer bestimmten Reihenfolge frei. Dies entspricht einem Schichten-Modell, das die evolutionären Entwicklungsstufen der Organismen repräsentiert: Ganz unten, in den limbischen Systemen, sitzt unser altes Reflex-Zentrum, das uns zur sofortigen Flucht oder entschiedenem Kampf zwingt. Erst in einer weiteren Stufe stehen die rationalen Funktionen zur Verfügung. Menschliche Wahrnehmung selektiert Umwelt-Wahrnehmungen entlang dieser aufsteigenden Achse und schaltet nun relevante Informationen nach einer strikten Reihenfolge frei: Zunächst kommen die Signale, die auf existentielle Bedrohungen hinweisen. Da Prognosen immer auch Kommunikationen sind (siehe Prognosen als Kommunikationen) werden in der öffentlichen Wahrnehmung Angst-Prognosen besonders aufmerksam wahrgenommen (prä-selektiert). Aberglaube, Religion, Angst, Paranoia, Panik, Alarmismus, Skandalisierung sind wichtige Bestandteile menschlichen Reaktionsvermögens.
• Vermessenheitsverzerrung: Wir überschätzen ständig unsere eigenen Fähigkeiten und unseren Mut. Viele Menschen neigen auch zu einer Art positivistischen Aberglauben, indem sie ihre Fähigkeiten, eine Situation zu beeinflussen, überbewerten. Sie glauben, mit bestimmten symbolischen Handlungen Realität beeinflussen zu können (Tragen eines T-Shirts beim Fußballspiel der eigenen Mannschaft, magische Rituale etc.). Für die Zukunftsprognostik bietet diese Eigenschaft ein Einfallstor für die prognostische Heroik. Zukunftsbilder werden oft in Hinsicht auf eine Kontroll-Phantasie entworfen, z.B.
• Ankereffekt: Eine einmal getroffene Vergleichs-Aussage wird zur Norm für alle weiteren Definitionen. Selbst wenn sie falsch ist und aus einer sehr fragwürdigen Quelle stammt - aus dem Massenmedium oder aus einer "Urban Myth" - bildet sie den Maßstab für spätere Einschätzungen und Entscheidungen.
• Nähe-Verzerrung: Wenn wir eine bestimmte Problematik allzu sehr "von innen" beurteilen, neigen wir gerade deshalb zu Fehleinschätzungen. Wir können das Phänomen nicht mehr im größeren Kontext sehen.
• Status-quo-Fanatismus: Menschen werden sehr aktiv, wenn es gilt, ihren einmal erreichten Status zu bewahren. Das führt zu den aus "der Krise" bekannten Phänomenen des Klammerns an falschen Strategien: Ein Bankmanager, der hohe Gewinne erzielt hat, ist praktisch unfähig zu sehen, dass die Strategie so nicht mehr funktioniert. Er wird eher Denunziation von Kollegen, Mobbing, Lügen, Bilanzfälschung versuchen, als einen neuen Anfang zu wagen. Viele Phänomene wie Burn-out und allgemeines Lebensunglück haben mit diesem panischen "Drang zur Bewahrung des einmal Erreichten" zu tun.
• Wissenschaftlicher Bias: Auch wissenschaftliche Erkenntnisse können, wie Börsenkurse, "Blasen" bilden, die später zerplatzen können. Jede wissenschaftliche Modellbildung entspringt einem bestimmten Vereinbarungs-Hintergrund: Wissenschaft ist immer auch ein Kultursystem, das auf bestimmten hermeneutischen (interpretatorischen) Übereinkünften basiert. Demnach ist auch das Wissenschaftssystem selbst einem "Bias"-Effekt ausgesetzt. Seine These lautet, dass vor allem das Publizierungs-System der heutigen Wissenschaft zu Fehl-Ergebnissen führt. Durch den Publizierungs-Zwang und die einseitige Orientierung an der Zahl der Zitate wird Opportunismus gefördert. Durch "Cross-Referencing" driften Ergebnisse immer in eine bestimmte, von "Wissenschaftsmoden" oder bestimmten "Stars" dominierte Richtung. In einer Untersuchung über 49 Papiere, die in renommierten wissenschaftlichen Fachzeitschriften wie "Nature" oder "Science" publiziert wurden, und die in 1000 späteren Studien zitiert und als Grundlage genutzt wurden, stellte sich heraus, dass etwa ein Drittel der veröffentlichten Erkenntnisse innerhalb weniger Jahre falsifiziert wurden. Für unser wissenschaftliches Weltbild sowie die Haltbarkeit bestimmter allgemeingültiger Prognosen hat diese Erkenntnis weitreichende Konsequenzen.
• Interessens-Korruption: Studien mit Vorhersage oder Voraussage-Elementen sind oft teuer und aufwendig. Finanziert werden sie durch Interessensgruppen aus der Wirtschaft oder, teilweise, der Politik. Prognosen sind käuflich. Aber selbst, wenn kein unmittelbares geldliches Interesse dahinter steckt, werden sie leicht zweckentfremdet. Diese Entwertung wird durch einen Hang zum Trend-Opportunismus verstärkt - die Tendenz, sich opportunistisch nach "Trend-Verkündungen" zu richten. Bezeichnend ist die Frage auf Marketing-Kongressen und anderen Business-Veranstaltungen, "was denn ganz besonders im Trend liegt”. "Ein neuer Hype wird ausgerufen und alle springen auf den anfahrenden Zug - bis er aus dem Gleis springt. Allein ‘auf Trends zu surfen’ bringt keinen langfristigen Wettbewerbsvorteil. Unternehmen müssen wieder lernen, selbst Attraktor zu sein und Märkte offensiv mitzuprägen, anstatt immer nur Anschluss zu suchen.

Die Rolle der Kommunikation bei der Meinungsbildung

Zukunftsbilder sind Produkt eines kollektiven Kommunikationsprozesses, in denen die hier geschilderten Irrtümer und "Biases" eingehen. Das Muzafer-Sherif-Experiment zeigt, wie sich durch Kommunikation eine Mehrheitsmeinung bilden kann, selbst wenn die individuelle Wahrnehmung unterschiedlich ist.

Konsensbildung als Heuristik der Gefahr

Konsensbildung dient auch als eine "Heuristik der Gefahr": Wenn alle in eine Richtung rennen, ist es besser, dies auch zu tun - Die Wahrscheinlichkeit, dass es für das Rennen einen guten Grund gibt, ist relativ hoch.

Die Kontroverse um die Deutungsmacht der Hirnforschung

Die Hirnforschung hat in vielen Bereichen die Deutungsmacht übernommen, was auch Kritik hervorruft. Zehn Jahre nach dem Manifest von 2004 zogen die Wissenschaftler eine ernüchternde Bilanz. Die erhofften Durchbrüche sind ausgeblieben.

Die Grenzen der Neuro-Euphorie

Es geht hier um Grundlagenforschung, und wir haben es mit dem kompliziertesten Organ des bekannten Universums zu tun. Insofern: Wenn man den großen Anspruch zurückfährt, dass sofort bahnbrechende, die Gesellschaft verändernde Ergebnisse kommen sollen, ist das noch keine Krise, sondern ein Stück weit Realismus, die Lautsprecher wurden ein bisschen zurückgeschraubt und die vollmundigen Proklamationen.

Die Rolle von Wirtschaft und Politik

Die Hirnforschung ist in der Gesellschaft komplex verortet. Es stellt sich die Frage, wer profitiert, wer die Neurowissenschaften fördert, wo das Geld herkommt und welche Allianzen und Groß-Initiativen geschmiedet werden. Das "Human Brain Project" der Europäischen Union zeigt deutlich, wie sehr die Hirnforschung von wirtschaftlichen Interessen getrieben ist. Das Projekt fördert die Entwicklung neuer Computersysteme und nützt damit vor allem der europäischen IT-Industrie.

Die Gefahr der Etikettierung

Kindern, die in der Schule Probleme haben, werden heute lauter Label angeheftet: Fällt ihnen das Lesen schwer, dann haben sie eine Dislexie, kommen sie im Rechnen nicht mit, eine Diskalkulie, und wenn sie nicht still sitzen können, heißt das jetzt ADHS. In jedem Fall wird das Problem im Gehirn des Kindes gesucht. Man fragt: Ist das genetisch bedingt? Ist es eine Entwicklungsstörung? Gibt es ein Medikament dagegen? All das läuft darauf hinaus, dem Kind eine Störung zu attestieren, anstatt sich das Umfeld anzusehen, in dem es aufwächst.

Die Bedeutung der Umwelt

Die Rolle der Umwelt, warum die wichtig ist, ist eine naturwissenschaftliche Erkenntnis, und das ist natürlich um eine Größenordnung wichtiger, als wenn irgendein Soziologe sagt: Ja, aber die Umwelt ist doch viel wichtiger. Das konnte ja stimmen und musste nicht stimmen. Wenn aber jetzt die Hirnforschung als Naturwissenschaft sagt, du hast Recht.

Aktuelle Forschungsprojekte und Erkenntnisse

Die 1.000-Gehirne-Studie ist ein spektakuläres Projekt, von dem sich die Hirnforscher weitreichende Erkenntnisse versprechen: Es könnte zu einem der Mosaiksteinchen werden, die Wissenschaftler seit Jahrzehnten in mühevoller Kleinarbeit aufdecken, um das große Ganze zu erkennen.

Der Einfluss von Lebensstilfaktoren auf das Gehirn

Sport, soziale Kontakte und Alkohol wirken sich direkt auf die Gehirnstruktur aus. Rauchen hingegen beeinflusst weniger die Gehirnstruktur, sondern vielmehr die Kommunikation der Gehirnregionen untereinander.

Kompensationsmechanismen des alternden Gehirns

Generell versucht ein alterndes Gehirn, seine verloren gegangene Leistung zu kompensieren, indem es andere Bereiche des Gehirns mit hinzuzieht, die für die konkrete Aufgabe eigentlich nicht zuständig sind.

Navigation als Schlüssel zum Verständnis des Denkens

Thomas Wolbers sucht nach den Mechanismen, mit denen sich das menschliche Gehirn im Raum orientiert. Für ihn ist das ein Bereich, der als Schlüssel dienen kann - als Türöffner zum tieferen Verständnis des gesamten Denkens.

Positive Psychologie und Zukunftserwartung

Martin Seligman hat die Positive Psychologie entwickelt, die sich mit dem Wohlbefinden und den positiven Aspekten des menschlichen Lebens befasst. Er betont die Bedeutung der Zukunftserwartung für die psychologische Verfassung des Menschen.

Homo prospectus: Der Mensch der Zukunftserwartung

Nach Ansicht von Martin Seligman sind die Menschen zukunftsorientiert. Sie beziehen immer auch Erwartungen über die Zukunft in ihre aktuellen Handlungen mit ein. Unter diesem Blickwinkel sind Depressionen nicht nur Störungen, die aus Vergangenheit und Gegenwart resultieren, sondern solche, die durch zukünftige negative Erwartungen ausgelöst werden.

tags: #gegenwart #zukunft #gehirn