Der Sternenhimmel ist für alle zugänglich, das Gehirn hingegen schwerer zu erforschen. Seit Jahrtausenden versuchen Menschen, die Funktionsweise des Gehirns zu entschlüsseln. Ein grundlegender Schritt dabei ist die genaue Betrachtung dieses komplexen Organs.
Die Anatomie des Gehirns: Ein erster Einblick
Es ist keine leichte Aufgabe, ein menschliches Gehirn zu untersuchen, da es normalerweise gut geschützt im Schädel liegt. Um zu verstehen, wie unser Gehirn funktioniert, ist es wichtig, sich ihm anzunähern und seine Beschaffenheit zu erfassen. Wie sieht dieses Organ aus? Wie fühlt es sich an? Wie schwer ist es?
Die ewige Suche nach dem Verständnis des Geistes
Seit Jahrtausenden versucht der Mensch herauszufinden, was sich im Kopf abspielt. Goethe lässt seinen Professor Wagner im zweiten Teil des "Faust" darüber sinnieren. Doch wie kann etwas Nichträumliches und Nichtstoffliches wie der Geist auf etwas Räumliches und Stoffliches wie die Materie wirken? Wie kann ein Gedanke, wie beispielsweise der Impuls, die Hand zu heben, die tatsächliche Bewegung der Hand verursachen? Und umgekehrt, wie können materielle Ursachen geistige Wirkungen zeitigen?
Einige Wissenschaftler argumentieren, dass es noch keinen "Einstein des Gehirns" gibt, nicht einmal einen "Newton". Solange kein fundamentales Prinzip entdeckt wurde, bleibt die Hirnforschung reine Spekulation. Die Hirnforschung erzielt Fortschritte, wenn das Gehirn nicht als Sonderorgan behandelt wird, aber sie stößt an ihre Grenzen, wenn es um innere Prozesse wie die Entstehung von Gefühlen geht.
Die Geschichte der Hirnforschung ist reich an Metaphern, mit denen sie versucht, ihren Gegenstand zu erklären. Emil Du Bois-Reymond, der Erfinder der Elektrophysiologie, prägte im 19. Jahrhundert den Ausspruch "Ignoramus et ignorabimus" (Wir wissen es nicht und werden es nicht wissen). Diese Perspektive berücksichtigt, dass der Fortschrittsoptimismus Dämpfer erfährt. Gleichzeitig eröffnet das Ignorabimus-Argument dem modernen Menschen einen Spielraum, in dem er sich als Individuum erfinden kann.
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Frühe Eingriffe: Trepanationen in der Steinzeit
Erste Zeugnisse für die Beschäftigung des Menschen mit dem Organ unter der Schädeldecke sind über 7000 Jahre alt und stammen aus der jüngeren bis mittleren Steinzeit. Damals wurden Schädel mit Faustkeilen, Steinsägen und ähnlichen Werkzeugen geöffnet. Diese kreisrunden Löcher, sogenannte Trepanationen, wurden absichtlich in die Schädel operiert, und die Patienten überlebten diese Eingriffe.
Obwohl die Absicht hinter diesen Trepanationen unbekannt ist, finden sich solche Eingriffe in Schädeln aus aller Welt. Vergleiche mit heutigen Naturvölkern, die diese Praxis noch ausüben, deuten darauf hin, dass damit böse Geister aus kranken Menschen entfernt werden sollten, insbesondere bei Epilepsie. Die Trepanationen legen nahe, dass die damaligen Medizinmänner das Gehirn bereits für das zentrale Steuerungsorgan hielten.
Antike Debatten: Gehirn versus Herz
Im antiken Griechenland gab es heftige Debatten über die Bedeutung des Gehirns. Hippokrates schrieb dem Gehirn die Fähigkeit zu, zu denken, zu überlegen, zu sehen, zu hören, das Hässliche vom Schönen, das Schlechte vom Guten und das Angenehme vom Unangenehmen zu unterscheiden. Er sah im Gehirn auch den Ursprung von Raserei, Wahnsinn, Angst, Furcht, Schlaflosigkeit, Irrtümern, unpassenden Sorgen, Nichterkennen der wirklichen Lage und Vergessen.
Aristoteles hingegen widersprach seinem Lehrer Platon und verortete den Sitz der Seele, der Empfindungsfähigkeit und des Denkvermögens im Herzen, da das Herz auf Erregung reagiert und sein Aussetzen den Tod bedeutet.
Galens Erkenntnisse: Luft in den Ventrikeln
Der römische Arzt Claudius Galen widersprach der aristotelischen Lehre im zweiten nachchristlichen Jahrhundert mit empirischen Argumenten. Er untersuchte Gehirne von Hunden und Schafen und stellte fest, dass das Gehirn keine Kühlfunktion hat. Durch Drücken bestimmter Stellen im Gehirn konnte er Reaktionen bei den lebend sezierten Tieren hervorrufen. Galen vermutete Luft in den Ventrikeln des Gehirns, eine besondere Luft, den Spiritus animalis, der durch ein Kanalsystem im Körper fließt und alle körperlichen und geistigen Funktionen bewirkt.
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Descartes' Maschine: Der Körper als Orgel
Für 1000 Jahre fanden kaum empirische Untersuchungen der sterblichen Hülle statt. Descartes zerpflückte die Vorstellung des Römischen Brunnens und argumentierte, dass die Geschwindigkeit unserer Wahrnehmungen und die Vielfalt der sensorischen Eindrücke dieses Bild übersteigen. Stattdessen verglich er die Hirnfunktion mit einer Orgel, bei der die Pfeifen durch einen Luftstrom zum Klingen gebracht werden, der durch ein Windwerk erzeugt wird.
Descartes sah den Körper des Menschen als eine Maschine, die vom Gehirn gesteuert wird. Alles an dieser Maschine ist materiell und kann prinzipiell erklärt werden, bis auf die Seele, die nicht aus Materie besteht und daher nicht mit naturwissenschaftlichen Mitteln erschlossen werden kann. Descartes lokalisierte den Hauptinteraktionsort zwischen Leib und Seele in der Zirbeldrüse.
Galls Phrenologie: Die Vermessung des Schädels
Um 1800 wurde Descartes' Schädel ausgegraben, um die neue Hirntheorie von Franz Joseph Gall zu überprüfen. Gall entwickelte die Phrenologie, die alle Fähigkeiten des Menschen in streng umrissenen Schädelbereichen verortet. Seine Theorie löste eine Sammelwut von Schädeln aus, um die Köpfe von Genies, Verbrechern und Geisteskranken zu vermessen und zu vergleichen.
Obwohl Galls Theorie wissenschaftlich nicht haltbar war, markiert sie die Entstehung eines neuen Menschenbildes, in dem alle geistigen und seelischen Zustände einen materiellen Ursprung haben und die Seele nicht gottgegeben oder unsterblich ist.
Lokalisationstheorie: Die Suche nach dem Sprachzentrum
Die Hirnforschung geht nun den Weg des Negativbeweises, indem sie von Ausfallerscheinungen Rückschlüsse auf die Funktion der beschädigten Teile des Hirns zieht. Broca entdeckte das Sprachzentrum im hinteren Teil der dritten vorderen Windung links, was den entscheidenden Punkt markierte, dass Sprache nicht mehr als psychologisches Phänomen, sondern als cerebrales Phänomen verstanden wurde.
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Kriegsverletzungen: Fortschritte durch Leid
Die Entwicklung der Neuroanatomie und -physiologie verdankt sich seit dem 19. Jahrhundert der Untersuchung von Gehirnläsionen, die Ärzte in den Kriegen des 19. und 20. Jahrhunderts beobachteten. Besonders der Erste Weltkrieg brachte die Lokalisationstheorie voran.
Allerdings wurde die Lokalisationstheorie auch dazu benutzt, Typologien von Gehirnen zu erstellen und Hierarchien zwischen Menschengruppen zu rechtfertigen. Dies führte zu verheerenden Entwicklungen, in denen vermeintlich wissenschaftlich festgestellt wurde, dass Frauen weniger intelligent seien als Männer, Kriminelle besondere Gehirne hätten und Nichteuropäer weniger kultiviert seien.
Metaphern der Hirnforschung: Telegraf und Computer
Vor dem Hintergrund der Lokalisationstheorie entstand eine neue Metapher in der Hirnforschung, die sich auf die Kommunikationswege konzentriert. Galvani hatte bereits Nerven durch elektrische Ströme aktiviert, aber erst Du Bois-Reymond konnte 1850 nachweisen, dass Ströme durch die Nerven fließen, ohne dass Strom hineingesteckt wurde.
Mit der Verbreitung des Telegrafen im 19. Jahrhundert wurde das Hirn zur Telegrafenstation, in der die Nerven wie Kabel auf elektrischen Bahnen mit den Befehlsempfängern im Körper verbunden sind. Im 20. Jahrhundert wurde der Telegraf schließlich von der neuen Leit-Technologie des Computers abgelöst.
Das kontaminierte Gehirn: Projektionen und Vorurteile
Die moderne Hirnforschung ist kulturell kontaminiert, da alle möglichen Ansichten in das Gehirn projiziert werden. Daher hat die Hirnforschung eine besondere Verpflichtung, vorsichtig und zurückhaltend zu sein. Die Frage nach Geist und Gehirn ist inzwischen von der Frage abgelöst worden, ob wir Gedanken lesen können.
Kognitive Delfine: Das Bewusstsein als Sprung
Vor einigen hundert Jahren stellte man sich die Hirnfunktionen als raffinierten römischen Brunnen vor, heute als Computer. Doch was die meisten von uns als "unsere eigenen bewussten Gedanken" bezeichnen, sind in Wirklichkeit eher kognitive Delfine, die für kurze Zeit aus dem Ozean unseres Unterbewusstseins auftauchen, bevor sie wieder abtauchen.
Die kognitive Verarbeitung im Gehirn verläuft parallel auf vielen Ebenen, und es gibt einen ständigen Wettlauf zwischen unseren Gedanken. Studien zeigen, dass wir während unseres Wachlebens bis zu 50 Prozent keine Kontrolle über unsere Gedanken haben. Das autonome "Selbst" als Initiator unserer kognitiven Handlungen ist ein Mythos, denn wir besitzen geistige Autonomie nur für etwa ein Drittel unserer bewussten Lebenszeit.
Das "Ich" im Gehirn: Eine Suche ohne festen Punkt
Ein Gefühl von "Ich" begleitet uns durch unser Leben. Doch wo ist dieses "Ich" im Gehirn verankert? Zahlreiche neurowissenschaftliche Studien haben sich auf die Suche nach einer Repräsentation des "Ich" im Gehirn gemacht, jedoch ohne Erfolg.
Die Forschung konzentriert sich nun darauf, genauer zu definieren, wonach sie eigentlich sucht. Denn Ich-bezogene Prozesse sind vielfältig. Viele Forscher sind sich einig, dass die Wurzel sämtlicher Ich-bezogener Prozesse in der körperlichen Interaktion mit der Umwelt liegt. Das Gefühl, der Urheber der eigenen Bewegungen zu sein, der "Sense of Agency", ist in den Fokus der Forschung gerückt.
Studien haben gezeigt, dass es keine einzelne Gehirnregion gibt, die für dieses Gefühl zuständig ist, sondern ein Agency-Netzwerk, an dem verschiedene Hirnregionen beteiligt sind. Die Unterscheidung zwischen meiner eigenen Bewegung und der Bewegung der Außenwelt ist eine ganz basale Fähigkeit, die ich brauche, um die Welt überhaupt stabil wahrnehmen zu können.
Die aktive Wahrnehmung: Das Gehirn als Vergleichsinstanz
Die Wahrnehmung ist eine aktive Angelegenheit, bei der wir uns in der Welt bewegen, um sie zu erfahren. Das Gehirn verrechnet ständig die eigenen Bewegungen und die Änderungen der Wahrnehmung miteinander. Modelle aus der Psychologie und Neurowissenschaft, wie das "comparator model", könnten helfen, unseren Sense of Agency besser zu verstehen.
Der Vergleich der vorhergesagten Bewegung mit dem tatsächlichen Zustand kann den Sense of Agency aber nicht vollständig erklären. Auch Hintergrundinformationen, Überzeugungen und emotionale Faktoren spielen eine Rolle.
Das vernetzte Ich: Ein Netzwerk von Nervenzellen
Wissenschaftler untersuchen mit Hilfe der Magnetresonanztomografie, welche Gehirnregionen bei einem Sense of Agency beteiligt sind. Einige Regionen, wie das Kleinhirn, der supplementär-motorische Kortex, der Parietallappen und die Inselrinde, wurden in verschiedenen Studien immer wieder mit dem Sense of Agency in Zusammenhang gebracht.
Es deutet alles darauf hin, dass es nicht ein Agency-Zentrum gibt, sondern ein Netzwerk von Nervenzellen in unterschiedlichen Gehirnbereichen. Um die Mechanismen zu verstehen, die dem Sense of Agency zu Grunde liegen, muss man auch den zeitlichen Aspekt berücksichtigen.
Die Reise geht weiter: Das Selbst besser verstehen
Die Suche nach dem "Ich" im Gehirn geht weiter, und schon allein der Prozess des Suchens hilft dabei, besser zu verstehen, was das Selbst eigentlich ist.
Hirn-Maschine-Schnittstellen: Eine neue Ära
Eine Forschungsrichtung verändert bereits das Leben von Menschen: die Zusammenschaltung von Gehirn und Maschine. Cathy Hutchinson, die nach einem Schlaganfall weder sprechen noch sich bewegen konnte, erhielt einen Sensor im motorischen Cortex, der die Signale der umliegenden Neuronen aufnimmt und an einen Computer weiterleitet. So konnte sie wieder mit anderen Menschen "sprechen" und sogar einen Roboterarm mit der Kraft ihrer Gedanken steuern.
Miguel Nicolelis experimentiert mit Außenskeletten, die am Körper festgegurtet werden und durch Signale aus dem Gehirn gesteuert werden.