Wahrnehmung und was unser menschliches Gehirn nicht wahrnimmt

Das menschliche Sehorgan:
Können Sie im Dunkeln sehen? Ja, richtig: Wir sehen wenig bis gar nichts....
Haben Sie sich schon einmal überlegt, was unseren Sinnen bzw. unserer Wahrnehmung in der Nacht alles entgeht?

Können Sie aus 150m Entfernung eine Maus sehen? Nein, auch das können wir nicht. .....Wie sähe die Welt um uns herum aus, wenn wir dies könnten? Oh ja, ich gebe Ihnen Recht: das lässt sich ganz schwer vorstellen; allerdings wäre diese Fähigkeit wohl ganz nützlich.

Tierische Sehorgane:
Bildquelle Pixelio: (c) Marika (bearbeitet)

Die Fledermaus "sieht" über Schallwellen in sehr hoher Frequenz: "Das besondere Orientierungssystem der Fledermäuse wird als Echoortung bezeichnet. Damit können sie auch bei stockfinsterer Nacht ihre "Opfer" lokalisieren. Sie machen sich ein genaues "Hörbild" von ihrer Umgebung." weiter bei Planet Wissen: FLEDERMÄUSE

Der Wanderfalke besitzt z.B. die Fähigkeit aus 100m Höhe ein 1,2 cm großes Objekt zu erkennen. Mehr hier: Neuropädagogik - Wahrnehmung II


Das menschliche Hörorgan:
Können Sie das leise Pfeifen eines Asthmatikers hören? Nein, auch das geht nicht....
Und wie sieht es mit den Lauten der Elefanten aus? Elefanten unterhalten sich nämlich im tiefen Infraschallbereich...Nein, auch das können wir nicht....

Wie würden wir unsere Mitmenschen wahrnehmen, wenn wir weitere Geräusche hören könnten? Könnten wir vielleicht sogar - wie dies manche geschulte Tiere können - epileptische Anfälle vorhersagen? Wäre dann unsere soziale Empathiefähigkeit viel größer als jetzt? Wie stünde es dann um unsere "Spiegelneuronen".....

Das tierische Hörorgan:
Hunde und viele andere Tiere können sehr hohe Frequenzen wahrnehmen, so eben auch die leisen Pfeiftöne eines Asthmatikers, welche durch die verschleimten Bronchien entstehen....
Elefanten unterhalten sich und hören in einem äußerst tiefen, für den Menschen nicht mehr wahrnehmbaren Infraschallbereich: (Bildquelle Pixelio: (c) Ulla Trampert)

"Elefanten können vertraute und fremde Artgenossen anhand bestimmter Schwingungen unterscheiden. Diese erzeugen die mächtigen Säuger mit ihren Rüsseln am Boden. Die Frequenz ist für Menschen nicht hörbar.

Elefanten nutzen eine bislang wenig untersuchte Technik, um sich gegenseitig vor Gefahren zu warnen - auch über größere Distanzen. Dabei benutzen sie ihren Rüssel, um Töne im Infraschallbereich zu erzeugen, die sowohl über die Luft als auch durch den Boden übertragen werden. Die Frequenz liegt unterhalb des für den Menschen hörbaren Bereichs. Wahrnehmen können die Tiere die durch den Boden übertragenen Schallwellen mit besonderen Zellen in ihren Beinen und Rüsseln. Schon früher hatten Wissenschaftler beobachtet, dass Elefanten über solche Infraschalltöne kommunizieren können."

weiter im Spiegel online: Elefanten warnen sich per Infraschall

Das menschliche Riechorgan:
Können Sie die Spur eines Menschen über den Geruch aufnehmen? Nein?.....
Können Sie an der Atemluft eines Menschen erkennen, ob er an Krebs erkrankt ist? Nein?

Das tierische Riechorgan:
Im online-Magazin wissenschaft.de können Sie nachlesen, wie Hunde eine Krebserkrankung über ihren Geruchssinn feststellen können:
Hunde riechen Blasenkrebs im Urin und Der richtige Riecher für Krebs Hunde können im Atem bösartige Erkrankungen aufspüren

oder, dass Taufliegen - über ihre zwei Nasen - die Richtung feststellen können, aus welcher ein Geruch kommt:
"Taufliegen haben einen klaren Vorteil, wenn es um den Geruchssinn geht: Sie besitzen zwei Nasen. Biologen haben nun untersucht, wie die Insekten beide Organe nutzen.
Taufliegen nehmen Gerüche mit zwei Nasen wahr und können so den Ursprung des Geruchs besser finden und sich leichter orientieren." Weiter im Stern Online: Die Kraft der zwei Nasen

Weitere Sinnesorgane über welche nur Tiere verfügen:

Beispiel Magnetorientierung:
"John B. Phillips (USA), der seit 20 Jahren, vor allem über den Magnetsinn von Molchen arbeitet, gab einen wichtigen Überblick über den Stand der Forschung auf diesem Gebiet, wobei er sowohl die Untersuchungen der Gruppen um Lohmann (USA) mit ihren Experimenten an Meeres-Schildkröten, als auch jene um Wiltschko (Deutschland) einschloss, die sich im wesentlichen mit dem Magnet-Sinn von Vögeln beschäftigen. Die Vielfalt der Organismen, bei denen man eine Magnetfeldorientierung glaubt nachweisen zu können, die sowohl niedere Wirbellose, wie Würmer, aber auch Insekten umfasst und im Reich der Wirbeltiere von Amphibien über Vögel bis zu den Säugetieren reicht, lässt kaum mehr Zweifel an dieser Sinnesleistung zu, obgleich diese bisher noch nicht eindeutig einem Organ zugeordnet werden kann."
Weitere Materialien zur Magnetorientierung von Tieren (Doc-Datei)

Lesehinweis dazu:
Lars Fischer hat in seinem Blog "Abgefischt" bei www.wissenslogs.de einen interessanten Peer Review zum "Magnetsinn" von Kühen geschrieben:

Der Heidelberger Kuh-Kompass

Orientierungsmechanismen (Zitat aus www.biologie-online.eu)

Luftdruck - Höhenbestimmung

Infraschall

Sonnenkompaß Es wird ein bestimmter Winkel zur Sonne eingehalten, die Bewegung der Sonne im Tagesablauf wird mit berücksichtigt. Zum Äquator hin ändert sich der Winkel pro Zeiteinheit weniger. Voraussetzung ist eine innere Uhr.


Polarisiertes Licht Das polarisierte Licht erlaubt eine Orientierung an der Sonne auch bei bedecktem Himmel

Sternenkompaß: Erlernte Orientierung an der unterschiedlichen Rotation der Sterne, diese ist im Norden am geringsten

Wind: Vögel erkennen Windstärke und -richtung, korrigieren die Drift erst am Ende eines Flugtages und können diese auch ohne Bezugspunkte (z.B. in der Wolken ) bestimmen

Landmarken Jungvögel lernen diese beim ersten Mitflug ( Bsp.: Staren) und behalten die Flugroute ihre Leben lang bei

• Es werden immer mehrere Systeme nebeneinander verwendet, die sich gegenseitig korrigieren. Die Fähigkeit zur Kompaßorientierung ist angeboren, ihre Leistungsfähigkeit wird aber erlernt.

Da ich keine Tierbiologin bin, schätze ich, dass Sie hier von mir nur einen kleinen Ausschnitt aus der fantastischen "Sinneswelt" der Tiere präsentiert bekommen haben.

FAZIT dieses Exkurses:

Angesichts o.g. Besonderheiten stelle ich mir einige Fragen:
Wenn wir die vielen weiteren Sinneswahrnehmungsmöglichkeiten betrachten, über welche unsere Spezies ganz offensichtlich nicht verfügt und auch nicht über Hilfsmittel verfügen kann, wie wenig nehmen wir wohl von unserer Umwelt und unseren Mitmenschen tatsächlich wahr?

Fühlt sich "Mensch" zu Recht den Tieren überlegen?

Karl R. Gegenfurtner stellt in seinem Buch "Gehirn & Wahrnehmung fest:
Leseprobe im PDF: Das Fenster zur Welt

Zitat: "Ganz generell lässt sich sagen, dass Sinnessysteme daraufhin optimiert sind, in der Umwelt verfügbare und relevante Informationen aufzunehmen. Was wäre aber, wenn wir uns über eventuelle physikalische Grenzen hinwegsetzen könnten und ungleich mehr an Informationen unserer Umwelt wahrnehmen würden?....[...].....Zur Bewältigung der Datenflut muss das Gehirn die Datenmenge zunächst einmal mit einer ganzen Reihe von "Tricks" reduzieren. Diese Reduktion hat für unsere Wahnehmung einige sehr interessante Folgen."

Karl R. Gegenfurtner bezeichnet diese Reduktion als sinnvoll, da unsere Sinnesorgane intelligent und umweltangepasst arbeiten. Informationen, welche fehlen, werden schlicht ergänzt.

So folgt unsere "Sehwahrnehmung" bestimmten Wahrnehmungsgesetzen, damit wir uns - mit unserer zweidimensionalen Abbildung im Gehirn - dennoch in einer dreidimensionalen Welt räumlich orientieren können. Jene Gesetzmässigkeiten des Sehens ermöglichen dann auch, dass wir uns von optischen Erscheinungen täuschen lassen können........

Nach diesem Exkurs in die Wahrnehmungswelten des Menschen und der Tiere stelle ich mir einige Fragen:

Wie können wir mit Hilfe unserer beschränkten! Sinnesorgane die Funktionsweise unseres Gehirns jemals verstehen?

Ist es nicht selbstverständlich, dass wir unser Gehirn nur "beschränkt" und "unvollständig" erfassen können?

Wie viel mehr könnten wir wissen, wie besser könnten wir uns und unser "Gehirn" verstehen, wenn wir ein größeres Repertoire an Wahrnehmungsmöglichkeiten hätten?

Oder anders herum gefragt: Wie reduziert nehmen wir unser Gehirn wahr, weil wir über stark "beschränkte" Sinnesorgane verfügen?

Wie vermeidet unser Gehirn Fehler? Bestätigt die Hirnforschung ein fast vergessenes kybernetisches Lernmodell?

Auch wenn ich an dieser Stelle nicht die Titelstory des aktuellen Gehirn&Geist -Heftes (Nr.4/2008) behandle und damit magisch Leser anziehe (Sex ist ja immer ein Thema, welches unser Aufmerksamkeitszentrum im Gehirn mobilisiert) so bleibt es für den neurowissenschaftlich interessierten Leser nicht minder spannend.. ...

Im aktuellen Gehirn&Geist wird nämlich berichtet, wie unser Gehirn arbeitet, wenn es Fehler erkennt und dass im Prinzip Irrtümer die Wegbereiter für neue Erkenntnisse sind.

Die Forschung, ihre Ergebnisse und Interpretation(en) ist eine Frage des Zeitgeistes und leider oft nicht eine Frage der vorhandenen Forschungsergebnisse. So fördert jede neue Forschungsstrategie, in diesem Falle die Neurowissenschaft, neue Erkenntnisse zu Tage und lässt "alte" Forschungsergebnisse (insbesondere wenn diese lange zurückliegen und aus einer anderen Disziplin stammen) völlig aus dem Blickfeld verschwinden...

Es sei denn, dass die Art der 'neuen' Ergebnisse die Erinnerung an 'alte' Theorien wieder wach rufen:

Wer sich näher mit (Lern-)Psychologie befasst hat, erinnert sich vielleicht noch an Theorien, wie z.B. "Lernen durch Versuch und Irrtum" oder an jene, von der damals noch völlig neuen Computertechnologie angeregte, kybernetische Lernmodelle (Test-Operate-Text-Exit). Diese Lernmodelle waren es auch, welche mir beim Lesen zu den dort geschilderten Ergebnissen aus der Hirnforschung in den Sinn gekommen sind.

Hat hier nun die Hirnforschung ein fast 50 Jahre altes psychologisches theoretisches Lernmodell, mit naturwissenschaftlichen Ergebnissen untermauert? Ich meine ja und freue mich, dass damit aus meiner Sicht der "Wahrheitsgehalt" einer beinahe vergessenen Theorie anhand der Funktionsweise unserer "Hardware" (= Gehirn) bestätigt wurde.

Ich möchte Sie zunächst auf eine kleine "Zeitreise" in die Geschichte der Psychologie mitnehmen, um danach wieder im hier und jetzt, d.h. im erwähnten Gehirn&Geist-Artikel zu landen:

Ein Blick in die Geschichte
Bildquelle:computerhistory.org
In den 50er Jahren wurden große Hoffnungen in die neue Computertechnologie und ihre Möglichkeiten gesetzt. Man dachte an neue Formen "künstlicher Intelligenz". Die Entwicklung der neuen Computertechnologie führte zur Unzufriedenheit und damit auch zur Überwindung streng behavioristischer Lernparadigmen. [1]

In the Historical Addendum to Newell and Simon’s Human Problem Solving [3] they say: ‘1956 could be taken as the critical year for the development of information processing psychology’ (p. 878). This is not difficult to justify. 1956 was the year that McCarthy, Minsky, Shannon and Nat Rochester held a conference on artificial intelligence at Dartmouth that was attended by nearly everyone working in the field at that time.

So kam es zur sog. "Kognitven Revolution"[1]

By 1960 it was clear that something interdisciplinary was happening. At Harvard we called it cognitive studies, at Carnegie-Mellon they called in information-processing psychology, and at La Jolla they called it cognitive science.

der "enge" behavioristische Blick "weitete" sich: [1]

Interdisciplinary activities I argued that at least six disciplines were involved: psychology, linguistics, neuroscience, computer science, anthropology and philosophy. I saw psychology, linguistics and computer science as central, the other three as peripheral.

und es begann ein Paradigmenwechsel in der Psychologie, die sog. "Kognitive Wende". So war man also von der Erforschung des Geistes zunächst zu streng mess- und untersuchbaren Lernvorgängen (hauptsächlich in Tierversuchen) = Behaviorismus, wieder bei der Erforschung der geistigen, d.h. inneren Vorgänge gelandet. Zwei Beispiele von Jerome S. Bruner aus dieser Zeit:

Value and Need as Organizing Factors in Perception (1947) Jerome S. Bruner and Cecile C. Goodman[1] Harvard University First published in Journal of Abnormal and Social Psychology, 42, 33-44.
So much for the first hypothesis, that socially valued objects are susceptible to behavioral determinants in proportion to their value. Consider now the second hypothesis, that the greater the subjective need for a socially valued object, the greater will be the role of behavioral determinants of perception
On the Perception of Incongruity: A Paradigm Jerome S. Bruner and Leo Postman (1949)
Harvard University First published in Journal of Personality, 18, 206-223.

Merkmale der Kognitiven Wende [2]+ [3]:

Zentral ist die Computermetapher. Sie prägt in der kommenden Zeit die Vorstellungen über das menschliche "Denken": So gilt nun der "sense-think-act cycle" [Sinneswahrnehmung - Denken - Handeln Kreislauf], d.h. man nimmt etwas mit seinen Sinnen wahr, man denkt darüber nach, man handelt und dann geht der Kreislauf wieder von vorne los.

Das T.O.T.E.-Modell
Miller, G.A., Galanter, E. & PribramK.H. haben daraus in Ihrem 1960 erschienenen Buch " Plans and the structure of behavior" eine kognitive Handlungstheorie entwickelt, welche kurz gefasst als das T.O.T.E.-Modell in die Geschichte der Psychologie eingegangen ist. Das Test-Operate-Test-Exit-Modell besagt nichts anderes, als dass wir eine Handlung vornehmen, diese mit unserer Zielsetzung vergleichen und - falls notwendig wieder durch eine neue Handlung korrigieren. Waren wir erfolgreich wird die Handlung beendet. Wobei hier nicht nur sichtbare "Handlungen" gemeint sind, sondern durchaus auch unsichtbare "Denkvorgänge".
Umgangssprachlich könnte man dies als das "Handeln-Prüfen-Handeln- Fertig-Modell", oder Denken-Prüfen-Denken-Fertig-Modell bezeichnen. Eine "wissenschaftliche" und abstraktere Erläuterung zum Modell finden Sie im Buch "Grundlagen der Sozialpsychologie:

Google-Buch: theoretische Erklärung zum T.O.T.E.- Modell "Grundlagen der Sozialpsychologie " von Lorenz Fischer, Günter Wiswede erschienen 2002 im Oldenbourg Wissenschaftsverlag

Wie 1960 die "neuen" theoretischen Überlegungen aufgenommen wurden, vermittelt diese Buchbesprechung aus dem Jahre 1960:

(Buchbesprechung)GEORGE A. TALLAND, Ph.D. Book Review: George A. Miller, Eugene Galanter und "Plans and the Structure of Behavior" - 1960

TOTE stands for test-operate-test-exit and is a cybernetic alternative for the stimulus-response connection modeled on the reflex arc, which the authors reject as the fundamental pattern for the organization of behavior.[...]Perhaps the most serious defect of the theory is that it does not clearly state how Plans are set into operation. [..] To those who believe that, in spite of its lively controversies, psychology is in need of more theoretical systems anchored in empirical data, this essay offers an important contribution to the literature.

FAZIT:
Die Entwicklungen in der "Computerwissenschaft (computer science)", heute würde man sagen in der Informatik, führten zu einem Paradigmenwechsel in der Psychologie. Man hegte ähnliche, noch etwas weniger gewagte Zukunftsvisionen (künstliche Intelligenz) als heute. Da die Tierexperimente nach dem behavioristischen Lernparadigma keine neuen Fortschritte aufwiesen, orientierte man neue Vorstellungen über das Lernen u.a. eben auch an dem Aufbau und der Funktionsweise der seinerzeit neu aufkommenden "Computerwissenschaft". Das T.O.T.E.-Modell erinnert daher an den Aufbau einfacher Computerbefehle (Algorithmen).

Damit möchte ich unsere kleine 'Zeitreise' beenden um an die Situation heute anknüpfen:

Wie bereits Talland in der Buchbesprechung "Plans and structure of behavior" angemahnt hatte:

To those who believe that, in spite of its lively controversies, psychology is in need of more theoretical systems anchored in empirical data, this essay offers an important contribution to the literature.

führt uns die Weiterentwicklung bildgebender Verfahren in den Neurowissenschaften nun zu den dort angemahnten "empirischen Daten".
Wie ich bereits im Beitrag zum Buch "Gedankenlesen" von Stephan Schleim ("Bilder" vom Gehirn und was wirklich "dahinter" steckt....) berichtet habe, ermöglichen erst die hohe Leistungsfähigkeit moderner Computer die Auswertung der Daten, welche in der neurowissenschaftlichen Forschung gewonnen werden:

Bildquelle: (c)MPI Köln
Dr. Markus Ullsperger, Arzt und kognitiver Neurobiologe ist Leiter einer jungen, engagierten Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für neurologische Forschung in Köln. In der aktuellen Ausgabe von Geist&Gehirn(4/2008) "Subtile Lehrmeister : Fehler erkennen" berichtet er auf sehr anschauliche und vor allem verständliche Weise über die aktuellen Erkenntnisse aus der Hirnforschung:

Im frontomedianen Cortex (pFMC) wurde nun das "Überwachungszentrum" für unser Verhalten entdeckt. Dort werden Fehler erkannt und Korrekturen veranlasst, so dass wir unser Verhalten ständig optimieren können. Dort wird verglichen ob die herbeigeführte Aktion stimmig ist. Diese "innere" Kontrolle läuft völlig automatisch ab: So wurde festgestellt, dass bei einer falschen Entscheidung das elektrische Potential abfällt, so dass quasi ein "gedankliches Innehalten" eingeleitet wird und die fehlerhafte Aktion korrigiert werden kann.

Damit bestätigen diese Forschungsergebnisse inhaltlich das T.O.T.E.-Modell, wobei in den aktuellen Forschungen die Rolle von "Belohnungen" für das Funktionieren unseres "Überwachungssystems" untersucht wurden:
Denn Belohnungen sind die Indikatoren für eine "richtige" oder "falsche" Entscheidung. Dass Belohnungen für das Lernen wichtig sind, wissen wir seit vielen Jahrzehnten (=> operantes Konditionieren => Behaviorismus => Lernexperimente mit Tieren) Belohnungen und Motivationsreize sind die Grundlage für eine Entscheidungsfindung bzw. für zielgerichtetes Verhalten. Damit - so wird angenommen - bauen wir die 'Wertesysteme" für unser Verhalten auf. Belohnungen nehmen so eine Schlüsselposition in Entscheidungsprozessen ein.

Auch diese Annahmen der behavioristischen Lerntheorien wurden mit bildgebenden Verfahren bestätigt. So stieg die Feuerungsrate der Dopamin produzierenden Zellen im pFMC, sobald die Versuchstiere eine Belohnung erhielten.=>[4]+[5]

Das Team um Dr. Ullsperger untersuchte die Feuerungsrate der Dopamin produzierenden Zellen an Menschen. Dabei fand der Psychologe Tilmann Klein heraus, dass Menschen mit reduzierter Dopamin-Rezeptor-Dichte in ihren Nervenzellen (= A1-Träger = 1/3 der mitteleurop. Bevölkerung!), weniger auf Fehler reagieren(= kaum Reaktion im pFMC), als andere mit normaler Dichte.
Die Forscher schließen aus ihren Ergebnissen, dass der frontomediane Cortex (pFMC) für das Lernen aus Fehlern zuständig ist, wobei eine normale Rezeptordichte hierfür Voraussetzung wäre.

Sind nun A1-Träger jene, welche im Alltag daher Probleme haben? Nein, sagen die Forscher, denn im Alltag seien die Reize weit stärker und nicht so subtil, wie in ihren Versuchen. Außerdem gleichen A1-Träger ihre geringere Dopamin-Rezeptor-Dichte mit einer erhöhten Dopaminproduktion aus.

Die geringere Fähigkeit von A1-Trägern, aus schlechten Erfahrungen zu lernen, könnte- neben anderen Faktoren- auch erklären, warum dieser Personenkreis eher zu Suchtverhalten neige.

Näheres dazu von Andreas Jahn in Spektrum der Wissenschaft: » Falsch!

Im Gehirn&Geist - Originalartikel werden die Ergebnisse detailliert beschrieben.


Die Studien und Studienergebnisse des Teams Dr. Ullsperger in ausführlicher und wissenschaftlich anspruchsvollerer Form:
Schematisches Modell der kognitiven Prozesse, die für zielorientiertes und flexibles Verhalten notwendig sind
Handlungsüberwachung und flexibles, zielorientiertes Handeln beim Menschen: Neuroanatomische, physiologische und molekulare Grundlagen
Handlungsüberwachung und flexibles, zielorientiertes Handeln beim Menschen: Neuroanatomische, physiologische und molekulare Grundlagen
Der posteriore frontomediane Kortex
Befunde bei neurologisch kranken Patienten

Ergänzung um neue Erklärungsebenen:
Diese Erklärungsebene findet breite Zustimmung, jedoch neben grundsätzlichem Konsens auch die Kritik, dass in o.g. Studien höhere kognitive Funktionen und soziale Einflussfaktoren unberücksichtigt bleiben. (Lieberman- PDF)
Zwischenzeitlich wurden dazu eigene Studien veröffentlicht, z.B.:
Berkman, E. & Lieberman, M. D. (in press). The neuroscience of goal pursuit: Bridging gaps between theory and data. To appear in G. Moskowitz (Ed.) Goals. Guilford Press. PDF
Weitere, insbesondere sozialpsychologisch orientierte, neurowissenschaftliche Studien im PDF-Format auf der Webseite von Matthew Lieberman.


Wichtig für Einwohner in Köln und Umgebung ;-) Das MPI sucht Teilnehmer für ihre Studien:
Das MPI Köln sucht für ihre wissenschaftlichen Studien Teilnehmerinnen und Teilnehmer im Alter von 10 bis 75 Jahren. (Dauer 1- 1½ Stunden, 10 € pro Stunde Aufwandsentschädigung) Nähere Informationen: hier


Quellenhinweise und Links:
* Bildquelle: Minimax and Alpha-Beta Pruning abgebildet: Allen Newell, Herbert Simon, Carnegie Mellon University
[1] http://www.cogsci.princeton.edu/~geo/Miller.pdf (engl)
[2]Kurzinformation zur kognitiven Wende (dt.)
[3] The Evolution of American Educational. Technology,by Paul Saettler, 2004 (engl.)
[4] T. Ljungberg, P. Apicella and W. Schultz; Responses of monkey dopamine neurons during learning of behavioral reactions, Institut de Physiologie, Universite de Fribourg, Switzerland.
[5] W. Schultz and R. Romo, Dopamine neurons of the monkey midbrain: contingencies of responses to stimuli eliciting immediate behavioral reactions ,Institut de Physiologie, Universite de Fribourg, Switzerland.

Weiterführende Informationen:
>Hirnaktivität kündigt Fehler an

Falsch! Hirnaktivität kündigt Fehler an

Wie der Spiegel seine Leser für dumm verkauft oder: wieder Supernachrichten für alle Gutgläubige

Diese Woche verspricht der Spiegel dem Leser die "Entzifferung der Geheimsprache des Gehirns" . Ein solcher Titel treibt auf alle Fälle die Umsatzzahlen in die Höhe. Schon lässt der "große Bruder" von George Orwell wieder grüßen und der Leser wird an die Computerfantasien aus dem Film "Matrix" erinnert....

Visionen, Visionen, Visionen
Das "Gedankenlesen", so werden die Ergebnisse der jüngsten Forschungen genannt, entlocken manchen Neurowissenschaftlern wieder mannigfaltige "Zukunftsvsionen", welche an die Prophezeihungen nach Entdeckung der Elektroenzephalografie erinnern. Damals (August 1930!) kündigte man an, dass Geistes- und Hirnerkrankungen per EEG entdeckt werden sollten und sogar Briefe in Hirnschrift geschrieben werden würden. Davon ist wenig übrig geblieben. Die Geräte sind zwar zwischenzeitlich ausgefeilter und werden mit PC's kombiniert. Herausgekommen sind die sog. Biofeedback-Verfahren, welche vereinzelt in der Medizin und in der psychotherapeutischen Praxis zum Einsatz kommen. Die große Ankündigung ist quasi in einer "Nische" gelandet......
Das Vorzeigebeispiel im Spiegel:
Studie:
Using fMRI Brain Activation to Identify Cognitive States Associated with Perception of Tools and Dwellings

12 Teilnehmer, alle stammen aus einer Population, nämlich der Carnegie Mellon University. Das heißt, es handelt sich um eine sehr kleine Untersuchungsgruppe und sie entstammen aus einer homogenen Gruppe. Etwaige große Altersunterschiede oder unterschiedliche Schichtenzugehörigkeiten sind ausgeschlossen. Da Denkvorgänge altersvariabel, kulturell und sozial beeinflusst sein könnten, ist hier von vornherein die Chance erhöht, dass die Probanden Bilder ähnlich wahrnehmen. Diese Studie wurde im Januar mit viel Furore in den USA veröffentlicht, quasi als Hinweis darauf, dass man nun den "Durchbruch" geschafft hätte, Gedanken zu lesen. Die Studie und die Aussagen der Autoren, insbesondere jene Aussagen von Svetlana V. Shinkareva* "Im Prinzip können wir anhand der Hirnaktivität erkennen, was ein Mensch gerade denkt" gehen weit über das hinaus, was die Ergebnisse tatsächlich liefern. Bei 12 Probanden ist eine Zuverlässigkeit von 78 Prozent recht wenig. Obwohl die Probanden bereits aus einer homogenen Gruppe stammen schwanken die Übereinstimmungen so, dass 2 bis 3 Personen bereits andere "Gedankenmuster" aufweisen....Wer weiß, wie in fMRI-Studien "glatt gerechnet" wird, erwartet in einer homogenen Gruppe für den Bereich der visuellen Wahrnehmung eigentlich genauere Ergebnisse. Auch daran kann man erkennen, dass die Messmethode grundsätzlich zu hinterfragen ist. Die veröffentlichte Studie wird außerdem recht oberflächlich berichtet. Viele Hintergründe und Details, womit der Leser die wissenschaftstheoretische und methodische Basis der Studie überprüfen könnte, sind schlicht unzureichend beschrieben.

Autoren der Studie
*Svetlana V. Shinkareva^1,2*, Robert A. Mason¹, Vicente L. Malave¹, Wei Wang², Tom M. Mitchell², Marcel Adam Just¹
1 Department of Psychology, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, Pennsylvania, United States of America2 Machine Learning Department, School of Computer Science, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, Pennsylvania, United States of America

Kritik an der Studie: "Gedankenlesen durch Bildbetrachtung":
Besonders kritisch ist hier der hergestellte Zusammenhang zwischen visuellen Wahrnehmungsmustern im Gehirn und der behaupteten Möglichkeit des Gedankenlesens. Dabei besteht ein sehr großer Unterschied, ob wir alle dasselbe Bild betrachten, oder ob jeder für sich irgendwelche Gedanken macht. Der Begriff "Gedankenlesen" wird gemeinhin mit der Vorstellung verbunden, man könne mittels "Gedankenlesemaschine" die Gedankengänge eines Menschen verfolgen. Davon ist die Hirnforschung allerdings noch sehr weit entfernt, auch wenn derart reißerisch aufgemachte Artikel solche Möglichkeiten zu suggerieren versuchen. Hinzu kommt, dass die "Maschinen" zunächst diese Gedankenmuster selbst "lernen" mussten, um sie nachher wieder zu entdecken....Bislang sind "unbekannte" Gedanken nach wie vor nicht messbar!

Beim Betrachten von Bildern nehmen unsere Augen und die damit verbundenen "Nerven" im Gehirn ganz bestimmte Reize auf. Diese Reize sind abhängig von der Art des Gegenstandes, welcher gerade betrachtet wird. Diese "visuellen Stimuli" lösen im Gehirn eine räumlich verteilte Repräsentation aus. Dass diese Repräsentationen relativ ähnlich sind, verwundert eigentlich nicht! Uns verwundert ja auch nicht, dass wir alle Farben gleich benennen, es sei denn jemand ist farbenblind.
Die "sachliche" Berichtsseite der Studie - ohne Übertreibung:

The two main conceptual advances offered by these findings are that there is an identifiable neural pattern associated with perception and contemplation of individual objects, and that part of the pattern is shared across participants. This neural pattern is characterized by a distribution of activation across many cortical regions, involving locations that encode diverse object properties. The results uncover the biological organization of information about visually depicted objects.

Literaturhinweise:

Hilfsmittel zum Verständnis von Studien:


1.So lügt man mit Statistik. Walter Krämer Taschenbuch - Piper (Sep 2000) - 206 Seiten
ISBN 3492230385 - ISBN-13 9783492230384
2.Der Hund, der Eier legt. Erkennen von Fehlinformation durch Querdenken
Hans-Hermann Dubben, Hans-Peter Beck-Bornholdt, Hans-Peter Beck- Bornholdt - Rowohlt Tb. (Feb 2007) - 320 Seiten
ISBN 3499621967 - ISBN-13 9783499621963
3.Das Ziegenproblem. Denken in Wahrscheinlichkeiten. Gero von Randow
Rowohlt Tb. (Mai 2004) - 208 Seiten - ISBN 3499619059 - ISBN-13 9783499619052

Warum werden die Leser immer wieder aufs Neue "verschaukelt"?
Das Problem entsteht erst dadurch, dass gegenüber den Medien immer wieder vollmundig irgendwelche Zukunftsvisionen entworfen werden und gutgläubige, neurowissenschaftlich wenig bewanderte Journalisten diese Visionen dankbar und unkritisch übernehmen. So haben solche "Alarmisten" (Vorwort von Thomas Metzinger im Buch "Gedankenlesen" von Stephan Schleim) leichtes Spiel. Sie erregen mediale Aufmerksamkeit und lockern den Geldbeutel von Sponsoren, Investoren und steuerzahlenden Wissenschaftsförderern....
Unauffällige Hinweise auf Ungereimtheiten im Spiegel-Essay:
Ganz leise keimen vielleicht bei manchen aufmerksamen Lesern Zweifel über die "Gedankenlesevision" auf, wenn sie erfahren, dass alleine das gedankliche "Buchstabenschreiben" einen Riesenaufwand erfordert:
So braucht es erst einmal sage und schreibe 100 Stunden bis man "nur" mit seinen Gedanken einen Cursor bewegen kann. Um gedanklich zu "schreiben" brauchte die schnellste !!! Versuchsperson (VP) immer noch 60 Sekunden für 8 Buchstaben. D.h. nur für den vorangehenden blau geschriebenen Satz benötigt die VP mehr als 600 Sekunden (= 10 Minuten!)

Wobei es einen riesigen Unterschied macht, ob man die Buchstaben selbst mit seinen Gedanken "produziert", oder ob jemand diese Buchstaben aus unserem Gehirn "herauslesen" wollte. Dieser umgekehrte Weg ist nämlich - auch mit einzelnen Buchstaben - nicht möglich.

Weiterführende Links: ( caution! you will loose your visions about neuroscience )

Erklärungen zur Geschichte, Aufbau und Funktionsweise der fMRI (Deutsch)
Tutorial - Erklärungen zum Aufbau und zur Funktionsweise von fMRI-Untersuchungen(English)
How to Lie with fMRI Statistics

Buchempfehlung: Stephan Schleim: "Gedankenlesen" - Besprechung
"Bilder" vom Gehirn und was wirklich "dahinter" steckt....

Grundlegende Probleme neurowissenschaftlicher Forschung:
Webseite "Neuropaedagogik.de" - Kapitel "Grenzen"

Spiegelartikel:
SPIEGEL 14/2008: Der Memory-Code – Forscher entziffern die Sprache des Gehirns

P.S.: Dieser Beitrag ist kein Aprilscherz, auch wenn man dies meinen könnte!

Neurons, our "bascis of thinking" - Nervenzellen - Die Grundlage unseres Denkens

Unser Gehirn ist ständig aktiv, auch wenn wir schlafen. Insbesondere unsere Hörwahrnehmung ist ununterbrochen präsent. Wir träumen und "sehen" in unseren Träumen. Ständig können - auch während des Schlafes - Hirnströme gemessen werden. Und wenn wir wach sind, gibt es noch sehr viel mehr aktive Nervenverbindungen.

Mit Hilfe dieses Videos kann man sich ein bißchen vorstellen, was in unserem Kopfe so ständig vor sich geht. Trillionen von Nervenzellen kommunizieren mit Trillionen anderer Nervenzellen. Im Schlaf geht es in unserem Kopf nur etwas ruhiger und ggf. "langsamer" zu. Sobald wir wach sind, unsere Augen aufschlagen, hören und riechen wird es richtig lebhaft in unserem Gehirn. Jede Aktivität, wie Frühstück zubereiten, Zeitung lesen zeichnet sich durch zunehmende Aktivierung aus.

Our brain is constantly active, even if we sleep. Especially our hearing perception is continuously in action. We dream and "see" in our dreams. Constantly - while sleeping - brain actions can be measured. And if we are awake, there are still many more active nerve connections. This video helps for understanding and to catch an idea what is happening always in our head. Trillions of nerve cells communicate with Trillions of other nerve cells. While sleeping in our head it's only somewhat more calmly and if necessary. "more slowly" too. As soon as we are awake, our visual, auditive and sensory systems gets more and more lively in our brain. Each activity, like breakfast prepare, newspaper read is characterised by increasing activation.



Nun stellen Sie sich vor, Sie wollten eine bestimmte Rechenaufgabe aus dieser Aktivität "herauslesen". Dann stehen Sie vor demselben Problem, wie unsere Hirnforscher. Wie mißt man, angesichts der ständigen Aktivität im Gehirn eine bestimmte Aufgabe heraus?

Neurowissenschaftler messen zunächst die "Grundaktivität", d.h. das ständig vorhandene Rauschen. Dann messen sie die Aktivität des Gehirns, während die gestellte Aufgabe gelöst wird. Die Grundaktivität liefert schon enorm viel Datenmaterial: Schicht für Schicht wird das ganze Gehirn durchgemessen. Der Computer "errechnet" die Aktivierungen. Daselbe macht man nun während eine Aufgabe gelöst wird. Wieder wird das Gehirn Schicht für Schicht durchgemessen und die Aktivierungen "errechnet". Der Forscher hat nun zwei Datensätze. Wieder mit Hilfe des Computers werden unzählige Berechnungen vorgenommen. Vom Zahlenmaterial, welches während der gestellten Aufgabe gewonnen wurde, wird nun das Zahlenmaterial während der Grundaktivität abgezogen. Was übrig bleibt, so wird angenommen, sei nun die Hirnaktivität welche man braucht um die Aufgabe zu lösen.

Wenn Sie darüber nachdenken, dann wird Ihnen auffallen, dass erstens diese Berechnungen durchaus als relativ grob betrachtet werden können und zweitens, der Forscher nie ganz sicher sein kann, ob zur Aufgabenlösung nicht auch bestimmte Teile aus der "Grundaktivität" notwendig sein könnten.

Da das Gehirn ständig aktiv ist, können auch nur besonders intensive Aktivitäten "herausgemessen" werden. Diese „Aktivierungslandschaften“ bildgebender Verfahren können trügerisch sein, denn sie bilden nur isolierte Spitzenwerte ab.Wenn nach einer Flut das „Landschaftspanorama“ betrachtet wird, so sieht man auch nur noch die „Spitzen“ der Berge. Wie die "Landschaft" in Wirklichkeit aussieht bleibt dabei verborgen.

Now imagine, you want a certain arithmetic problem to pick out from this activity. Then you have the same problem, as our brain researchers. How can we measure out, in view of the constant activity in the brain a certain task? Neuroscientists measure first the "basic activity", i.e. the constantly existing noise. Then they measure the activity of the brain, while the task is solved. The basic activity supplies already enormously much data: Layer for layer is through-measured the whole brain. The computer "calculates" the activations. The same procedere is used now during a task is solved. Again the brain layer for layer is through-measured and the activations "is calculated". The researcher has now two data records. Again with the help of the computer innumerable computations are made. From the statistics, which were won during the task posed, now the statistics are taken off during the basic activity.

Which remains then, is now the brain activity which one needs around the task to solve. If you think about it, then you will notice that first of all these computations can be quite regarded as relatively rough. Secondly, researchers cannot be sure whether it could be necessary for problem solving to include certain parts from the "basic activity".

Since the brain is constantly active, also only particularly intensive activities can be "out-measured". These "activation landscapes" of picture-giving procedures can be deceitful, because they show only isolated peak values. It looks like you see after a tide the "landscape panorama", you can see only the "points" of the mountains. How the "landscape" looks in reality thereby remains hidden .

Detaillierte Informationen gibt es dazu im Buch von Stephan Schleim "Gedankenlesen":
"Bilder" vom Gehirn und was wirklich "dahinter" steckt....

Hirnforschung und das Konzept der Hochbegabung - Drei Hirnforscher und zwei "Ansichten"

Vorwort
Zu Recht wird manchen Neurowissenschaftlern des Öfteren vorgeworfen, dass nur "alter Wein in neuen Schläuchen" präsentiert wird. Und ab und zu sind die Berichte noch enttäuschender oder widersprechen gar Erkenntnissen der psychologischen Forschung......

Der m.E. von Neurowissenschaftlern ins Leben gerufene "Neurohyper" führt zu einer bunten Vielfalt an begründeten und weniger begründeten wissenschaftlichen Annahmen und Ursachenzuschreibungen. Es scheint einfach verführerisch zu sein, das "Neuro"-Label auch zur Untermauerung für eher oberflächliche Betrachtungsweisen eines Gegenstandes zu "verwenden".(Der betörende Nimbus der Neurowissenschaften)

Ein Stück weit amüsiert mich dabei, dass sich hier Neurowissenschaftler mit einem Problem beschäftigen, welches sie meines Erachtens selbst verursacht haben. Sei es, dass das Libet-Experiment als naturwissenschaftlicher Beweis für das Nichtvorhandensein des freien Willens von Neurowissenschaftlern bemüht wird - selbstverständlich ohne vorher den in der Philosophie beheimateten Begriff zu definieren. Oder sei es, dass Neurowissenschaftler sogar Politiker davon überzeugen konnten, ein eigenes "neurowissenschaftliches" Forschungszentrum zu gründen, um endlich die Geheimnisse des Lernens auf naturwissenschaftlicher Basis zu erschließen, ohne im interdisziplinären Sinne, wenigstens bereits vorhandene umfangreiche psychologische Forschungen und Forschungsdesigns in die eigene Forschung mit einzubinden......

Die Hirnforschung feiert weiter "Hochkonjunktur" und daher werden hoch angesehene Wissenschaftler zu Fachexperten auch in Gebieten außerhalb ihrer Spezialisierung.

Leider beschränken sich so befragte Forscher in ihren Aussagen nicht auf ihre Kompetenzgebiete, sondern geben darüber hinaus Urteile ab, welche dann zu einer „Verwässerung“ des tatsächlichen Forschungsstandes führen. Aber warum sollten renommierte Wissenschaftler gut bezahlte Vorträge absagen, nur weil das gefragte Thema nicht zum eigenen "Spezialgebiet" gehört und sich die Veranstalter doch gerne mit einem "berühmten" Namen "schmücken"?

Das Hochbegabungskonzept von Gerhard Roth

Ohne die hohen Verdienste und Qualifikationen von Prof. Dr. Dr.Gerhard Roth in Abrede stellen zu wollen (er hat Musikwissenschaft, Germanistik, Philosophie und im Zweitstudium Biologie mit der Spezialisierung „Zoologie“ studiert und zweimal promoviert, habilitiert etc.) , so sind doch seine Aussagen zur „Hochbegabung und Hirnforschung“ eher oberflächlich. Insbesondere macht sich hier seine fachfremde Annäherung an Spezialgebiete der Psychologie bemerkbar. Seine Definition des Intelligenz- und auch Hochbegabungsbegriffes stimmt mit dem unter Wissenschaftlern gefundenen Konsens nicht überein.

Ebenso sind die Kenntnisse und das Wissen über Hochbegabung in der Hirnforschung bei weitem nicht so klar, wie Gerhard Roth dies z.B. in der Sendung „Nano“ (3Sat) und anderen Vorträgen dargestellt hat.

So behauptet er dort, dass die Hochbegabung ausschließlich über den Intelligenzquotienten definiert sei. Auch seine Behauptung. „dass Intelligente das so genannte Arbeitsgedächtnis im Stirnhirn (präfrontaler Cortex), das den "kognitiven Flaschenhals" beim Problemlösen bildet, weniger aufwendig nutzen“ ist bei weitem nicht in dieser Form und Eindeutigkeit von der Hirnforschung bestätigt worden.

Zur Frage, inwieweit Hochbegabung biologisch bedingt sei, vertritt er sogar zwei verschiedene Konzepte:

In der Nano-Sendun(2001) geht Roth noch von einer 50 prozentigen biologischen Bedingtheit der Hochbegabung aus, wozu genetische Faktoren, Einflüsse während der Embryonalzeit, während der Geburt und in den ersten Wochen und Monaten danach gehörten.
(Auch die Forschung zur Intelligenz geht inzwischen allgemein von einer 50-prozentigen biologischen Bedingtheit aus, )
Im Vortrag (2007) vor der Schweizerischen Studienstiftung behauptet Prof. Dr. G.Roth dann aber:"
Die Frage, ob Intelligenz genetisch bedingt oder durch Umwelteinflüsse geprägt werde, könne heute aufgrund zahlreicher Studien beantwortet werden.
So erklärte Roth: «Intelligenz ist zu rund 80 Prozent angeboren.» Leider verzichtet Prof. Dr. Roth auf die Nennung jener Studien, welche seine Feststellung belegen sollen.......

Auch seine Aussage in der geäußerten Einfachheit: „Intelligenz ist messbar“ – ist nicht korrekt, blendet sie doch die Vielfalt an Erscheinungsformen und die Probleme der Messbarkeit völlig aus.

Ebenso die im Vortrag in ihrer Klarheit so geäußerte Feststellung, dass ungefähr 800.000 Menschen hochbegabt seien - ist nur ein reiner Schätzwert (abgeleitet aus einer statistischen Wahrscheinlichkeitsannahme) und nicht - wie die Art und Weise der Darstellung suggerieren möchte - ein tatsächlicher Wert....... So variieren die Angaben über die angebliche Anzahl Hochbegabter je nach Autor: Demnach gibt es in Deutschland zwischen 300.000 bis 2.400.000 Hochbegabte - suche sich jeder die Menge heraus, welche er sich gerade wünscht ;-))
http://www.studienstiftung.ch/d/data/262/Roth_Gehirn_und_Begabung_27062007.pdf

Ein Beispiel fundierter und seriöser Hirnforschung zur Hochbegabung:

Das Hochbegabungskonzept der beiden Hirnforscher Christian Hoppe und Jelena Stojanovic welches im aktuellen Gehirn&Geist-Heft vorgestellt wird, liest sich hier sehr viel differenzierter. Und - wie nicht anders zu erwarten war - sind die vorhandenen Forschungsergebnisse keinesfalls so eindeutig, wie in einfach konzipierten Erklärungskonzepten immer wieder versucht wird, zu vermitteln.

Seit 2006 untersuchen die beiden Jungforscher die aktuelle Forschungslage und betreiben im Auftrag der Karg-Stiftung eigene Forschungen zur Hochbegabung. In ihrem Beitrag stellen sie verschiedene Forschergruppen und ihre zum Teil gegensätzlichen Forschungsergebnisse vor:

Eine ihrer "vorläufigen" Schlussfolgerungen sind, dass Hochbegabte bei geringen kognitiven Ansprüchen auch eine geringere Hirnaktivität aufweisen. Kognitive Herausforderungen würden hingegen mit verstärkter Hirnaktivität beantwortet. Offenbar nutzen Hochbegabte ihre rechte Hirnhälfte intensiver, als normal begabte. (Die rechte Hirnhälfte ist normalerweise immer dann sehr aktiv, wenn Neues gelernt wird. Werden Inhalte zur Routine, dann verlagert sich die Aktivität von der rechten zur linken Hirnhälfte - so der derzeitige Stand der Forschung).

Die Autoren haben zu diesem Phänomen in ihrem Beitrag keine Erklärung hinterlassen. Angesichts dessen, dass der rechten Hirnhälfte die "Erarbeitung neuer Fähigkeiten" zugeschrieben wird, vermute ich:
Möglicherweise sind Hochbegabte geistig grundsätzlich aktiver und verwenden kognitive Herausforderungen um immer wieder an Inhalten weiter zu arbeiten, während der normal Begabte hier den bequemeren Weg sucht: lernen und dann ab in die Routine (d.h. bei normal Begabten ist die rechte Hemisphäre zunächst aktiv und nachdem das Neue beherrscht wird, braucht nur noch die linke Hemisphäre tätig zu werden).

Christian Hoppe und Jelena Stojanovic kommen nach ihren 2-jährigen Forschungen zu dem Ergebnis, dass Hochbegabung eng mit dem Zusammenwirken von vererbter Begabung und der Nutzung dieser Ressourcen zusammenhängt. Nach dem Motto "ohne Fleiß kein Preis", veranschaulichen sie ihre Auffassung an den Forschungen bei musikalisch Hochbegabten, welche ihre musikalischen Erfolge erst durch den Einsatz mit viel Fleiß und Disziplin erreichen.

In ihrem FAZIT zeigen sie, dass die Forschung letztendlich erst noch in den Anfängen steht und hoffentlich noch einige Ergebnisse mehr zu erwarten sind:

Daher wagen wir an dieser Stelle eine Vorhersage: In fünf Jahren wird sich ein Übersichtsartikel über "Gehirn und Begabung" auch und besonders mit Erkenntnissen über Motivationsprozesse bei Hochleistenden, deren Formbarkeit durch Training und soziale eiflüsse sowie deren genetische Grundlagen beschäftigen.(Gehirn & Geist 3/2008, S. 56)

Mein FAZIT:
Die Leser dürfen weiter gespannt sein, welche Forschungsergebnisse Christian Hoppe und Jelena Stojanovic uns noch weiter präsentieren werden. Ihre kritische Analyse der bisherigen Forschungen lässt hoffen, dass wir hier weiterhin ernstzunehmende und wissenschaftlich fundierte Ergebnisse - ohne plumpe Vereinfachungen und Schönfärbereien - erwarten können.

Weiterführende Links:

Hochbegabung aus pädagogisch-psychologischer Sicht:
Was ist Hochbegabung? Hochbegabung ist das, was Wissenschaftler definieren....

Intelligenzbegriff und Intelligenzforschung
Erläuterung zum Intelligenzbegriff und Intelligenzforschung
Über Intelligenz - PDF-Datei

Karg-Stiftung und Webseiten zur Hochbegabung:
Wer wir sind - die Köpfe hinter der AG Hochbegabung
Alles in einem Rutsch als PDF-Dokument: hier!
Bericht über die neurowissenschaftliche Literatur zu "Hochbegabung und Gehirn"

Hirnforscher und Hochbegabung:
Webseite von Haier mit PDF-Downloads zu seinen Forschungen
Forschungsgruppe Jeremy Gray – PDF-Dateien auf Webseite zum freien Download

Etwas wahrnehmen oder nicht wahrnehmen? Wie erzeugt unser Gehirn "Bewusstsein"?

Das Wachkoma (-> Spektrum der Wissenschaft 3/2008) ist für Außenstehende unheimlich und faszinierend zugleich. Und die "Erscheinungsformen" eines Wachkomas sind keinesfalls so einheitlich, wie der Name suggeriert oder suggerieren möchte. Rein medizinisch gesehen wurde zwischenzeitlich - wie bei vielen anderen Krankheitsformen im Sinne der "evidenzbasierten" Medizin eine "Vereinheitlichung" vorgenommen - in unserer Betrachtung hier bleibt dieser Aspekt außen vor.
(Wer sich für das Wachkoma aus Sicht der Patienten, Angehörigen und Mediziner interessiert: Was würden Sie sich wünschen, wenn Sie im Wachkoma wären?)

Was kann nun die Hirnforschung zum Unterschied zwischen dem Bewusstsein gesunder Menschen und Wachkomapatienten sagen?
Betrachtet man per PET (Positronen-Emissionstomografie) den Energieverbrauch im Gehirn, so sind unter Umständen keine Unterschiede zwischen gesunden Probanden und Wachkomapatienten festzustellen.

Jedoch zeigen bestimmte Hirnareale durchaus Unterschiede: So weisen die so genannten assoziativen Rindengebiete von Stirn- und Scheitellappen große Unterschiede auf. Die Fernverbindungen zwischen den beiden Großhirnhälften scheinen bei Wachkomapatienten stillgelegt zu sein. Davon sind auch die Kontakte zwischen Thalamus und Rindengebiete betroffen.

Wie Steven Laureys in seinem Beitrag allerdings hinweist

"wartet noch viel Forschung auf uns, bis wir sicher feststellen können, ob sich ein Kranker wirklich in einem vegetativen Zustand befindet. Das berührt auch Prognosen und Therapiemaßnahmen."

Dies entspricht auch dem, worauf Prof. Dr. A. Zieger in seinen Beiträgen hinweist.

Hinweise auf den Beitrag von Seven Laureys im Heft "Spektrum der Wissenschaft" und weiterführende Links.
Steven Laureys in Quarks & Co. : Rätsel Wachkoma - Gibt es Spuren von Bewusstsein?

Ein vorläufiges ! FAZIT zur Frage, was "Bewusstsein" ausmachen könnte:

Bewusstsein ist der Zustand des Gehirns, welcher intakte "Fernverbindungen" zwischen Thalamus und Rindengebieten, sowie ein funktionierender Austausch zwischen den beiden Hemisphären voraussetzt.

Zukunftsvision bei Hirnverletzungen?: Nach Gehirnverletzungen: Aus neuralen Stammzellen...Quelle: Bionity.com Biotech News

Asiaten sehen die Dinge anders: Hirnfunktionen hängen vom Kulturkreis ab

Dieselben visuellen Wahrnehmungsaufgaben werden bei unterschiedlicher Kulturzugehörigkeit verschieden gelöst. So extrahieren Amerikaner Objekte aus ihrer kontextuellen Abhängigkeit, während Asiaten Objekte in der Gesamtheit ihrer kollektiven und kontextuellen Abhänigkeit wahrnehmen. (Bild von Trey Hadden zum Artikel von Cathryn M. Delude vom McGovern Institute in Cambridge (Kansas))

Diese kulturellen Unterschiede beeinflussen sowohl die Wahrnehmung, als auch die Speicherung von Informationen und sie spiegeln sich in unterschiedlichen Hirnaktivitätsmustern.

Unter der Leitung von John Gabrieli, Professor am McGovern Institut für Hirnforschung beim MIT, wurden 10 Amerikaner und 10 Ostasiaten mittels einer funktionellen Magnet-Resonanz-Tomografie (fMRI) untersucht. Präsentiert werden die Ergebnisse in der Januarausgabe der "Psychological Science".

Den Probanden wurden Objekte gezeigt (von Quadraten umrahmte Linien) und sie sollten die verschiedenen Bilder miteinander vergleichen. Bei gleichen Leistungen zeigten die Probanden je nach Kulturzugehörigkeit unterschiedliche Aktivierungsmuster. Sie testeten zusätzlich die Einstellungen und Werte ihrer Probanden, um die jeweilige kulturelle Identifikation festzustellen. Dabei zeigte sich, dass die Muster der Hirnaktivierung abhängig von der Stärke ihrer kulturellen Identifikation war.

Gabrieli und Koll. führen diese Ergebnisse auf die unterschiedliche Art und Weise, wie die Wahrnehmung in den jeweiligen Kulturen "geschult" werden, zurück.

Anmerkung:
Die unterschiedlichen Wahrnehmungsprozesse könnten auch auf folgenden Sachverhalt zurückzuführen sein:
Zunächst ist die kindliche Wahrnehmung bildhaft geprägt. Im europäischen und amerikanischem Kulturkreis wird die bildliche Wahrnehmungsdominanz durch den Schulbesuch zunehmend abstrakter, so dass die bildliche Wahrnehmungsfähigkeit leidet und Menschen dieses Kulturkreises für visuelle Wahrnehmungsaufgaben mehr Hirnkapazitäten aufwenden müssen.
Im asiatischen Kulturkreis wird die bildhafte Wahrnehmung auch nach der Einschulung durch ihre bildliche Schriftsprache weiter trainiert. Dies könnte zusätzlich erklären, warum die Asiaten insgesamt weniger starke Hirnaktivitäten bei den o.g. Aufgaben zeigten.

Hintergründe:
Wahrnehmungspsychologen und Neurowissenschaftler vertreten die Auffassung, dass Wahrnehmung einerseits angeboren und andererseits durch Lernprozesse geprägt und verändert wird. In diesem Falle ging es lediglich um die Wahrnehmung von Zeichen, d.h. Quadraten mit eingezeichneten Linienstrukturen. Die Studie bezog sich ausschließlich auf diese Form der Wahrnehmung. Man weiß von Kleinkindern, dass sie bildhaft denken und dass das bildhafte Denken nach Schuleintritt zunehmend "zeichenorientiert" wird. Sie lernen das ABC, die Buchstaben symbolisieren Laute. Asiaten hingegen "schreiben" in einer Bildersprache. Diese Schrift ist entstanden aus "Bildern" der entsprechenden Objekte. Es wird nun davon ausgegangen, da die Bildersprache bei Asiaten auch nach Schuleintritt durch die "Bilder-Schriftzeichen" weiter intensiv geübt wird, dass deren Bildwahrnehmung dadurch auch nach Schuleintritt genau und präzise bleibt. Die kindliche "Bildvorstellung" muss dort nicht zugunsten einer abstrakten "Zeichensprache" aufgegeben werden, weswegen dann Asiaten in bildbezogenen Tests - wie oben erwähnt - automatisch anders vorgehen und dann auch anders abschneiden als Europäer und Amerikaner. D.h. würde man diesen Test mit Vorschulkindern machen, dürfte es vermutlich kaum zu großen Unterschieden kommen.

Aus meiner Sicht kann und sollte dieses Ergebnis wiederum auch nicht allzusehr verallgemeinert werden, denn es betrifft nur einen kleinen Ausschnitt der gesamten menschlichen Wahrnehmung.....

Pressemitteilung: Im Wachkoma? – Oder an der Grenze zum Bewusstsein?

Von neuen Methoden für Hirnaufnahmen erhoffen Mediziner sich zuverlässigere Prognosen
Patienten im Wachkoma sind völlig bewusstlos. Was die Angehörigen oft stark irritiert: Diese Menschen öffnen von selbst die Augen, liegen dann anscheinend wach da, bewegen sich auch manchmal und zeigen sogar Spontanregungen wie Stöhnen, Weinen, Lächeln oder Zähneknirschen. Doch Neurologen finden keinerlei Anzeichen irgendwelcher Hirntätigkeiten in höheren Zentren, die eine – wenn auch noch so geringe – geistige Aktivität vermuten lassen könnten. Demnach werden alle Verhaltensäußerungen eines Wachkomapatienten völlig unbewusst von niederen neuronalen Netzwerken erzeugt.

Fehlende Kommunikation im Gehirn

Allerdings kann der äußere Zustand täuschen. Manche Wachkomapatienten gleiten allmählich in einen

Zustand minimalen Bewusstseins, wie die Mediziner sagen. Auch in diesem Zustand können die Patienten nicht Gedanken oder Gefühle ausdrücken oder kommunizieren. Doch unter Umständen erfolgen gelegentlich einige ihrer Bewegungen nicht mehr rein reflexhaft. Einzelne dieser Menschen kommen selbst nach Jahren wieder zu Bewusstsein, während das bei Wachkomapatienten erfahrungsgemäß nicht geschieht. Umso wichtiger ist es, dass Ärzte diesen Zustand zuverlässig diagnostizieren können. Doch das ist bisher auch mit den modernsten Verfahren gar nicht einfach.

Der belgische Neurologe Steven Laureys von der Universität Liège schildert in der März-Ausgabe von „Spektrum der Wissenschaft“ neue Forschungsergebnisse zur Hirnaktivität von Wachkomapatienten und Menschen im Zustand minimalen Bewusstseins. Die neuesten bildgebenden Verfahren lassen teils – etwa bei gezielter Stimulation wie durch einen Schmerzreiz an der Hand – tatsächlich große Unterschiede erkennen. Bei Wachkomapatienten reagieren dann ausschließlich niedere Hirnregionen. Im Zustand eines minimalen

Bewusstseins sprechen dagegen auch höhere Gebiete an. So werden manchmal bei einem Hörreiz neuronale Netze der Sprachverarbeitung aktiv – auch wenn man dem Patienten äußerlich nichts anmerkt. Nur im Hirnbild ist deutlich zu erkennen, dass offensichtlich höhere Zentren in gewissen Situationen wieder kommunizieren können.

Laureys beschreibt auch die noch viel schwierigeren Diagnosen bei Wachkomapatienten, die den Zustand minimalen Bewusstseins noch nicht erreicht haben, aber doch einzelne geringe Hirnregungen zeigen – die etwa bei einer vertrauten Stimme oder wenn jemand ihren Namen ruft charakteristische Hirnmuster aufweisen, bei anderen Reizen aber nicht. Allein neurologisch deutet sich dann an, dass dieser Patient das reine Wachkoma vielleicht bald verlassen könnte. Doch Laureys warnt auch vor zu hohen Erwartungen. Nur wenige Betroffene kommen wieder zu einem vollen Bewusstsein. Auch für Wachkomapatienten sind die Aussichten in den ersten Wochen bis Monaten am besten.

Weitere interessante Artikel und Links zum Thema finden Sie unter: http://www.spektrum.de/artikel/940411&_z=798888

Wachkoma: Thema im Märzheft 2008 "Spektrum der Wissenschaft"

Inhaltsverzeichnis: hier