Einführung
Die Frage, ob das Gehirn als Festplatte der Zukunft dienen kann, beschäftigt Wissenschaftler, Philosophen und Technologen gleichermaßen. Die Analogie zum Gehirn ist stark vom aktuellen Stand der Technik beeinflusst. Aktuell glaubt man, dass das wie so eine Festplatte ist auf dem Computer und früher war das dann vielleicht mal eine Videokassette. Wir wissen aber, dass es nicht so ist. Es wird also da nicht abgespeichert und später drücken wir auf den Knopf und dann wird das eins zu eins wieder abgespielt, sondern die Episoden, die wir uns wieder ins Gedächtnis rufen, werden jedes Mal wieder aus Einzelteilen neu zusammengesetzt, also ein sehr dynamisches System. Der Traum von der Unsterblichkeit durch Gedächtnis-Upload und die Erweiterung der menschlichen Fähigkeiten durch Schnittstellen zum Gehirn beflügeln die Forschung, werfen aber auch ethische und philosophische Fragen auf.
Das Gedächtnis: Mehr als eine Festplatte
Das Gedächtnis ist ein komplexes System, das weit mehr ist als eine einfache Festplatte. Es ist kein passives System. Es wird also da nicht abgespeichert und später drücken wir auf einen Knopf und da wird das eins zu eins wieder abgespielt, sondern das ist tatsächlich, die Episoden, die wir uns wieder ins Gedächtnis rufen, werden jedes Mal wieder aus Einzelteilen neu zusammengesetzt. Und dadurch wird es auch immer wieder verändert und überformt. Episoden, die wir uns ins Gedächtnis rufen, werden jedes Mal aus Einzelteilen neu zusammengesetzt. Eric Kendel, ein Nobelpreisträger, bezeichnete es als die Substanz, die unser gesamtes Leben zusammenhält. Es ermöglicht uns, uns an Fakten zu erinnern (semantisches Gedächtnis) und uns an unsere eigene Autobiografie zu erinnern (episodisches Gedächtnis).
Wie unser Gedächtnis funktioniert
Die Funktionsweise des Gedächtnisses ist Gegenstand intensiver Forschung. Wir wissen, dass Schlaf eine wichtige Rolle bei der Konsolidierung von Gedächtnisinhalten spielt. Emotional bedeutsame Ereignisse werden besser erinnert. Das Gehirn ist in der Lage, von der reinen Speicherfähigkeit eben sehr, sehr viele Informationen zu behalten.
Die Tücken der Erinnerung
Erinnerungen sind nicht immer zuverlässig. Studien zeigen, dass Zeugenaussagen oft wenig belastbar sind. Es entstehen falsche Erinnerungen, ohne dass wir es merken. Kriegsveteranen erinnern sich an die Zeit und das ist schon lange her und er hat das immer wieder vorgekramt und immer wieder wurde das online geholt und dann rekonsolidiert, sagt man dazu. Also es wurde sozusagen aus dem Speicher hervorgerufen und dann wird es wieder rekonsolidiert, also wieder erneut verfestigt. Und dadurch entsteht eigentlich jedes Mal ein Transformationsprozess auch, zumindest ein Stück weit. Und man kann sich natürlich schon vorstellen, es ist jetzt natürlich auch schwer untersuchbar, aber dass natürlich über die Jahre und Jahrzehnte sich auch dann Verfälschungen da immer weiter verfestigen. Und möglicherweise ist es natürlich auch so, dass die Verfälschung vielleicht eher in eine gewünschte als in eine unerwünschte Richtung gehen.
Die Rolle des Gehirns: Hippocampus und Kortex
Das Gehirn ist ein komplexes Organ, das wahrscheinlich am Gedächtnis beteiligt ist. Der Hippocampus spielt eine zentrale Rolle bei der Orchestrierung und dem Abruf von Gedächtnisinhalten. Ein wesentlicher Bestandteil der Forschung liegt darin, Patienten zu untersuchen, die eine Schädigung des Hippocampus haben. Einerseits untersuchen wir gesunde Probanden und schauen zum Beispiel mithilfe funktioneller Magnetresonanztomografie, welche Hirnareale sind aktiv? Ist der Hippocampus bei einer bestimmten Gedächtnisaufgabe aktiv oder nicht? Und andererseits untersuchen wir Patienten, die eine Schädigung haben, zum Beispiel durch eine Resektion oder eine Entzündung des Hippocampus. Resektion heißt also eine chirurgische Entfernung. Und dann schauen wir, welche Gedächtnisaufgaben sie nicht mehr oder vielleicht nur noch schlechter können und schließen dann wieder zurück, wofür ist denn der Hippocampus eigentlich wichtig?
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Musikgedächtnis: Ein Sonderfall?
Das Musikgedächtnis scheint unabhängig von anderen Gedächtnisbereichen zu funktionieren. Der Bericht über einen Cellisten, der trotz schwerer Hirnschädigung weiterhin Musik spielen konnte, verdeutlicht dies. Das war ein Cellist, der über Jahrzehnte, ein professioneller Cellist, über Jahrzehnte bei den renommiertesten Orchestern weltweit gespielt hat und der dann an einer Herpes-Enzephalitis erkrankt ist. Das ist also eine virale Hirnentzündung, die sehr selten ist und die aber eben gezielt beidseits den Hippocampus schädigt. Und das war bei ihm eben eine sehr ausgeprägte Schädigung, die war so stark, dass er eigentlich komplett amnestisch war, wie man sagen würde. Das heißt, er hat eigentlich überhaupt nichts mehr erinnert. Sowohl sein semantisches Gedächtnis war geschädigt. Also er konnte keinerlei zum Beispiel, das sind so Tests, die man da macht, kann man Bundesländer nennen, kann man Flüsse nennen, kann man sagen, wer gerade regiert oder wer vorher mal regiert, das konnte er alles überhaupt nicht nennen. Er konnte aber auch zum Beispiel keine Komponisten mehr nennen, bis, glaub ich, auf einen einzigen, Beethoven, glaub ich. Und alle anderen hatte er komplett vergessen. Und aber auch sein episodisches Gedächtnis war gestört. Er konnte sich also auch nicht mehr an seine berufliche Laufbahn erinnern, auch nicht mehr an sein Leben, sein zurückliegendes. Die einzigen Personen, die er überhaupt noch erinnerte, waren sein Bruder und sein Betreuer. Das heißt, er hat also eine sehr schwerwiegende Gedächtnisstörung und wir wollten ihn eigentlich für eine Studie untersuchen, bei der wir, wie ich das eben schon erwähnt hatte, Patienten mit einer hippocampalen Schädigung testen in bestimmten Aufgaben, um herauszufinden, was der Hippocampus macht. Dafür war er aber viel zu stark beeinträchtigt eigentlich. Und wir haben aber dann eben gehört, dass er Cellist ist und das hat uns interessiert und wir wollten sehen, wie gut er noch Musik spielen kann und wie gut sein Musikgedächtnis ist. Und wir haben zunächst so ganz einfache Untersuchungen gemacht, dann gibt es eine Testbatterie, die eben untersucht, wie gut kann er noch Rhythmus diskriminieren, Tonhöhen und so verschiedene musikalische Qualitäten, und das konnte er perfekt. Und am Ende war da aber auch noch eine kleine Musikgedächtnisaufgabe dabei und tatsächlich zu unserem großen Erstaunen hat er die auch perfekt gelöst. Und daraufhin haben wir dann sehr maßgeschneidert für ihn noch weitere Musikgedächtnisaufgaben entworfen, wo wir ihm immer Stücke gegeben haben, die wir wussten, dass er die kennt, aus seiner Karriere einfach. Und andere Stücke, die er eben nicht kennen konnte, und haben sozusagen Stück für Stück sein Musikgedächtnis getestet, sowohl das zurückliegende, wa…
Science-Fiction als Inspiration und Warnung
Die Science-Fiction hat die Möglichkeiten der Mensch-Maschine-Interaktion intensiv diskutiert und vielfach vorbereitet. Die fließenden Grenzen zwischen Mensch und Roboter, die Verschmelzung mit der Maschine und die Suche nach Unsterblichkeit sind zentrale Themen.
Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine
Es gibt im Wesentlichen zwei Arten von Schnittstellen: die eine verknüpft den Menschen mit der wirklichen Welt, die andere mit der virtuellen. Forscher arbeiten an Ersatzteilen und Zusatzfunktionen für den menschlichen Körper. Cochlea- und Retina-Implantate sind heute medizinischer Standard. Transhumanisten und Body-Hacker wollen die Evolution selbst in die Hand nehmen und den Körper überwinden.
Cyborgs: Zwischen Mensch und Maschine
Cyborgs sind Zwischenwesen, bei denen die Grenzen zwischen Mensch und Technik verschwimmen. Neil Harbisson, der einen Eyeborg trägt, der ihm ermöglicht, Farben zu hören, ist ein Beispiel für einen offiziell anerkannten Cyborg.
Militärische Anwendungen
Die Forschungsabteilung des US-amerikanischen Verteidigungsministeriums (DARPA) arbeitet an der Verbesserung des Menschen als Krieger. Exoskelette, Augmented-Reality-Systeme und pharmakologische Tricks sollen Soldaten leistungsfähiger machen. William Tyler arbeitet an einer ultraschallbasierten Computer-Hirn-Schnittstelle, über die millimetergenau auch tief im Hirn gelegene Regionen angesprochen werden können.
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Die virtuelle Welt
Die Schnittstelle in die virtuelle Welt führt in eine Welt, die Stanislav Lem „Periphere Phantomatik“ nannte, lange bevor William Gibson sie „Cyberspace“ taufte. Der Cyberspace war zuerst eine virtuelle Realität, in die man mit Hilfe von Datenbrillen, Datenhelmen, Datenhandschuhen und sogar ganzen Datenanzügen eintauchte. Später wurde der Begriff zum Synonym für das World Wide Web, für eine virtuelle Parallelwelt von Second Life bis World of Warcraft.
Die Angst vor der Illusion
Die Idee einer vorgegaukelten Wirklichkeit ist eine Urangst des Menschen. Hilary Putnam fragt: Was wäre, wenn ein böser Neurowissenschaftler ein Gehirn in einer Nährlösung am Leben erhielte und ihm via Computer vorgaukelte, es sei noch am Leben und nehme an der Welt teil?
Der Traum von der Unsterblichkeit
Die Vision des Uploads der Gehirninhalte auf eine Festplatte und damit die Transformation des Menschen in Information wird am konsequentesten von Ray Kurzweil vertreten. Er hofft, dass die Unsterblichkeit per Festplatte in nicht allzu ferner Zukunft machbar ist.
Nostalgie und die Sehnsucht nach dem Echten
Die Science-Fiction charakterisiert neben den futuristischen Technologien oft eine unbändige Nostalgie. Roboter wünschen sich in der Science-Fiction oft nichts sehnlicher als echte Haut, einen echten Körper, auch um den Preis des Verfalls.
Die Machbarkeit des Gedanken-Uploads: Eine kritische Betrachtung
Die Idee, unsere Gedanken, unser Wissen und unser Bewusstsein auch nach unserem Tod noch bewahren zu können, wird von verschiedensten Forschenden, Informatikerinnen und Philosophen ernsthaft verfolgt. Im Englischen wird das Konzept des Hochladens von Gedanken „Mind Uploading“ genannt. Dahinter steckt die Idee, dass wir eines Tages einen Menschen von seinem biologischen Körper in eine synthetische Hardware umwandeln können. Die Idee entstand in einer intellektuellen Bewegung namens Transhumanismus und hat mehrere wichtige Befürwortende, darunter den Informatiker und Futuristen Ray Kurzweil, den Philosophen Nick Bostrom und den Neurowissenschaftler Randal Koene.
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Die Grundannahmen des Gedanken-Uploads
Clas Weber von der University of Western Australia hat die Machbarkeit des Gedanken-Uploads hinterfragt. Gemäß seinen Ausführungen beruht die Machbarkeit des Gedanken-Uploads auf drei Grundannahmen:
- Die Technologieannahme, also die Annahme, dass wir in den kommenden Jahrzehnten tatsächlich in der Lage sein werden, eine Technologie zum Hochladen von Gedanken zu entwickeln.
- Die Annahme eines künstlichen Geistes, also die Annahme, dass ein simuliertes Gehirn einen echten Geist hervorbringen würde.
- Die Überlebensannahme. Mit Letzterer ist die Annahme gemeint, dass die dabei geschaffene Person wirklich nach wie vor die Ursprungsperson ist.
Die Herausforderungen der Gehirnsimulation
Der Versuch, das menschliche Gehirn zu simulieren, ist eine gewaltige Herausforderung. Unser Gehirn ist die komplexeste Struktur im bekannten Universum. Es beherbergt rund 86 Milliarden Neuronen und 85 Milliarden nicht neuronale Zellen mit unzähligen neuronalen Verbindungen.
Bewusstsein und die Verbindung zum Körper
Eine weitere Frage ist, ob die Simulation eines Gehirns zu einem Bewusstsein wie dem des ursprünglichen Menschen führen würde. Die Antwort hängt von der Verbindung zwischen unserem Geist und unserem Körper ab. Die meisten akademischen Philosophen glauben heute, dass der Geist letztendlich etwas Physisches ist.
Mentaler Klon oder Fortsetzung des Lebens?
Selbst wenn eine Gehirnsimulation möglich wäre, bleibt die Frage, ob die hochgeladene Person wirklich der jeweilige Mensch oder vielleicht nur ein mentaler Klon ist.
Die Skepsis der Experten
Die Wiener Wirtschaftsinformatikerin Sarah Spiekermann-Hoff äußert sich skeptisch gegenüber den Zukunftsideen von Elon Musk und Yuval Harari. Sie kritisiert die Vorstellung vom Gehirn als einer Art Computer und betont die Komplexität der Gehirnfunktion und der Funktionsweise des Gedächtnisses.
Die Gefahren der Digitalisierung: Informationsflut und Empathieverlust
Der Hirnforscher Manfred Spitzer warnt vor den negativen Auswirkungen der Digitalisierung auf unser Denken und unsere sozialen Fähigkeiten. Die neuen Medien etablierten sich rasend schnell, aber wir Menschen hätten nicht gelernt, adäquat mit ihnen umzugehen. Auch diagnostiziert Korte einen „Informations-Overload“, der das menschliche Denken störe. Seine Erklärung: Wenn wir ständig von „unsortierten“ Informationen umgeben sind, überfordert dies unser Arbeits- oder Kurzzeitgedächtnis, das Informationen temporär speichern und manipulieren kann, aber nur eine verhältnismäßig kleine Rechenkapazität hat. Die Folge: unsere Produktivität sinkt, die Fehleranfälligkeit nimmt zu.
Multitasking: Ein Trugschluss
Korte beobachtet, dass wir von digitalen Medien dauernd verführt werden, virtuell an mehreren Orten gleichzeitig zu sein und Aufgaben parallel zu bearbeiten. Dies sei nach neurowissenschaftlichen Erkenntnissen ein Trugschluss, denn zumindest im bewussten Bereich des Erlebens und Verarbeitens könnten wir kein Multitasking leisten, sondern nur - mehr oder weniger schnell - zwischen den Tätigkeiten wechseln.
Wissen oder Googeln?
Korte betont, dass der Mensch weiterhin erworbenes Wissen als Grundkompetenz braucht. Das Gelernte gelte es zu hinterfragen oder miteinander zu kombinieren, damit aus Informationen Wissen werde und aus einem Beziehungsgefüge von Wissen Bildung.
Der Verlust der Empathie
Korte warnt vor dem Verlust der Empathie: „Die Reise in die Köpfe anderer Menschen ist eine der größten menschlichen Leistungen, zu der wir evolutiv in der Lage sind. Unsere Gehirne sind dafür gemacht, aber diese Fähigkeit muss auch intensiv trainiert werden. Das funktioniert nur, wenn wir mit Menschen tatsächlich zusammen sind, beispielsweise im Klassenraum, nicht aber im Chatroom.“
Der reflektierte Umgang mit digitalen Medien
Kortes Fazit lautet: Wir sollten als moderne Menschen digitale Medien nicht boykottieren, sondern reflektiert einsetzen, wo sie sinnvoll erscheinen.
KI und das Verständnis des Gehirns
KI kann helfen, die komplexen Prozesse im Gehirn besser zu verstehen. Sie ist in der Lage, aus riesigen Datenmengen sinnvolle Informationen zu generieren. Sie kann visualisieren, wie sich die gesamte Population von tausend Neuronen im Versuch verhalten hat. Man kann KI auch als ein Modellsystem ansehen, das fähig ist, komplexe Probleme zu lösen. Ich forsche viel im Bereich der räumlichen Navigation.
KI als Modellsystem
KI-Modelle sind vom Menschen erdacht und können beliebig weit von der Realität entfernt sein. Entweder muss ich meine Annahme danach verwerfen oder ich kann sagen, dass an ihr wahrscheinlich etwas dran ist. Inzwischen hat man eine grobe Vorstellung davon, welches Hirnareal was macht. Aber wie genau die Aktivität der unterschiedlichen Neuronen dazu führt, dass ein bestimmtes Verhalten entsteht, ist immer noch nicht gut verstanden.
Lernen in Sprüngen
KI-Modelle zeigen, dass Lernen nicht graduell, sondern eher in Sprüngen funktioniert. Irgendwann ist man von null auf hundert. Das hat auch gar nichts mit Einsicht zu tun.
Die Rolle von KI in der Forschung
KI-Modelle können eventuell die Anzahl der benötigten Experimente an Tieren reduzieren, die man sonst machen würde, um herauszufinden, welche Hirnareale wichtig sind und welche nicht. Ich kann auch im Vorfeld ausprobieren, wie viele neuronale Ableitungen benötigt werden, um im Versuch überhaupt ein aussagekräftiges Ergebnis zu bekommen.
Das Verständnis des Gehirns: Ein fernes Ziel
Sen Cheng glaubt, dass wir die Funktion des gesamten menschlichen Gehirns eines Tages verstehen können, aber vermutlich in ferner Zukunft.
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