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Inhaltsverzeichnis

Widmung
Inschrift
I. Neuanfang
1. Erwachen
2. Von der Lebenssteuerung zum biologischen Wert
II. Was im Gehirn könnte der Geist sein?
3. Wie Karten und Bilder entstehen
4. Der Körper im Geist
5. Emotionen und Gefühle
6. Eine Architektur für das Gedächtnis
III. Bewusst sein
7. Das beobachtete Bewusstsein
8. Ein bewusster Geist wird aufgebaut
9. Das autobiografische Selbst
10. Zusammenbau der Einzelteile
IV. Bewusstsein und seine Folgen
11. Leben mit Bewusstsein
Anhang
Anmerkungen
Dank
Register
Copyright

Dank

Von Architekten hört man manchmal, Gott habe die Natur geschaffen und Architekten hätten den Rest erledigt. Das erinnert uns daran, dass Orte und Räume, ob natürlich oder von Menschen erbaut, für unser Dasein und Handeln eine wichtige Rolle spielen. Mit der Arbeit an diesem Buch habe ich an einem Pariser Wintermorgen begonnen, den größten Teil des Textes schrieb ich im Laufe der beiden folgenden Sommer in Malibu, und diese Zeilen sowie die Fahnenkorrektur beschäftigten mich in einem weiteren Sommer in East Hampton. Da Orte so wichtig sind, geht mein erster, inniger Dank an das stets festliche Paris, allem Schnee und grauem Wetter zum Trotz, dann an Cori und Dick Lowe, die (mit ein wenig Hilfe von Richard Neutra) am Pazifik ein Paradies geschaffen haben, sowie an Courtney Ross und die ganz anderen Formen des Paradieses, die sie mit ihrem exklusiven Geschmack an der anderen Küste zusammengestellt hat.

Hinter einem Buch über Wissenschaft steht aber weit mehr als ein Sinn für Orte. Für mich waren das vor allem die Kollegen und die Studierenden, die ich an der University of Southern California (USC) kennenlernen durfte, sowohl am Brain and Creativity Institute als auch am Dornsife Cognitive Neuroscience Imaging Center sowie mehreren weiteren Abteilungen und Instituten der USC. Weiterhin gebührt mein Dank dem College of Letters, Arts and Sciences der USC, Dana und David Dornsife und Lucy Billingsley, deren Unterstützung entscheidend dazu beitrug, unser tägliches intellektuelles Umfeld zu schaffen. Ein ebenso herzlicher Dank geht an die Einrichtungen zur Forschungsförderung, die unsere Arbeit ermöglichten, insbesondere an das National Institute for Neurological Disorders and Stroke und die Mathers Foundation.

Etliche Kollegen und Bekannte lasen das ganze Manuskript oder verschiedene Teile davon, machten Vorschläge und diskutierten mit mir bis ins Kleinste die Stichhaltigkeit der Ideen. Im Einzelnen waren das: Hanna Damasio, Kaspar Meyer, Charles Rockland, Ralph Greenspan, Caleb Finch, Michael Quick, Manuel Castells, Mary Helen Immordino-Yang, Jonas Kaplan, Antoine Bechara, Rebecca Rickman, Sidney Harman und Bruce Adolphe. Eine noch größere Gruppe war so freundlich, den Text zu lesen und mich mit ihren Gedanken und Vorschlägen zu bedenken. Zu ihr gehörten: John Allen, Ursula Bellugi, Michael Carlisle, Patricia Churchland, Maria de Sousa, Helder Filipe, Stephan Heck, Siri Hustvedt, Jane Isay, Jonah Lehrer, Yo-Yo Ma, Kingson Man, Joseph Parvizi, Peter Sacks, Julião Sarmento, Peter Sellars, Daniel Tranel, Koen van Gulik und Bill Viola. Ihnen allen gilt meine Dankbarkeit für ihre Klugheit, Offenheit und Großzügigkeit. Die vielen verbliebenen Auslassungen und Irrtümer fallen dennoch nicht in ihre, sondern in meine Verantwortung.

Dan Frank, mein Lektor bei Pantheon, ist ein Mann mit mehreren Redakteurspersönlichkeiten, von denen ich mindestens drei diagnostizieren konnte: den Philosophen, den Wissenschaftler und den Romancier. Alle drei traten hier nach Bedarf in Erscheinung, um im Zusammenhang mit dem Manuskript freundliche, aber wichtige Ratschläge zu geben. Ich bin ihm dankbar für seine Beratung, für die Geduld, mit der er auf meine chaotischen Ergänzungen wartete, und für die Bestimmtheit, mit der er die Auswüchse meiner Prosa zurechtstutzte. Und wie immer danke ich Michael Carlisle, meinem langjährigen Freund, Bruder im Geiste und Agenten, für seine Klugheit, Intelligenz und Loyalität sowie Alexis Hurley, die ihn in jeder Beziehung unterstützt.

Kaspar Meyer danke ich für die Anfertigung der Abbildungen 6.1 und 6.2, Hanna Damasio für alle anderen Abbildungen und für ihre Erlaubnis, in Kapitel 4 Gedanken und einige Formulierungen aus einem Artikel wiederzugeben, den wir vor einigen Jahren gemeinsam für die Zeitschrift Daedalus verfasst haben.

Cinthya Nuñez bearbeitete voller Geduld, Sachverstand und Fröhlichkeit die unzähligen Neufassungen des Manuskripts; Ryan Essex, Pamela McNeff und Susan Lynch unterstützten mich kompetent mit unverzichtbaren Recherchen in der Bibliothek. Ihnen gilt mein Dank für ihre unschätzbar wertvollen Bemühungen.

Ethan Bassoff und Lauren Smythe von Inkwell Management waren mit mitfühlenden Ohren und professionellem Sachverstand aufgeschlossen für alle meine Fragen und Wünsche; das Gleiche gilt für die vielen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im Verlagsteam von Knopf/Pantheon, insbesondere für die stets lächelnden, begeisterten Michiko Clark, Jillian Verillo, Janet Biehl, Andrew Dorko und Virginia Tan. Ihnen allen gilt mein Dank für ihre Beiträge zu dem fertigen Produkt.

Anhang

Der Aufbau des Gehirns

Betrachtet man eine dreidimensionale Darstellung des menschlichen Gehirns, so erkennt man sofort und mit bloßem Auge einen bestimmten Aufbau. Das Prinzip ist bei allen Gehirnen ähnlich, das heißt, bestimmte Bestandteile liegen in jedem Gehirn an der gleichen Stelle. Zwischen ihnen besteht eine ähnliche Beziehung wie zwischen den Bestandteilen unseres Gesichts – Augen, Mund, Nase. In Form und Größe sind sie bei jedem Menschen ein wenig unterschiedlich, das Spektrum der Schwankungen ist aber begrenzt. Es gibt kein Gesicht mit quadratischen Augen, die Augen sind nie größer als Nase oder Mund, und im Großen und Ganzen wird die Symmetrie eingehalten. Vergleichbare Beschränkungen gelten auch für die Lage der Elemente im Gehirn. Wie unsere Gesichter, so sind sich auch die Gehirne im Hinblick auf die grammatikalischen Regeln, nach denen die Teile räumlich angeordnet sind, sehr ähnlich. Und doch ist ein Gehirn etwas sehr Individuelles. Jedes Gehirn ist einzigartig.

Einen anderen Strukturaspekt jedoch, der für die in diesem Buch dargelegten Gedanken von großer Bedeutung ist, erkennt man nicht mit bloßem Auge. Unter der Gehirnoberfläche liegt ein ungeheuer umfangreiches Kabelgewirr aus Axonen, den Fasern, welche die Neuronen verbinden. Im Gehirn gibt es viele Milliarden (ungefähr 1011) Neuronen, und zwischen den Neuronen bestehen Billionen (rund 1015) Verbindungen. Diese Verbindungen werden jedoch nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten geknüpft, und nicht jedes Neuron kann sich mit jedem anderen verbinden. Im Gegenteil: Die Verflechtung ist äußerst selektiv. Von Weitem betrachtet, folgt sie einem Schaltplan oder – je nach dem Gehirnabschnitt – vielen Schaltplänen.

Die Aufklärung dieser Schaltpläne ist ein Weg, um die Tätigkeit des Gehirns aufzuklären. Einfach ist das aber nicht: Die Schaltpläne machen während der Entwicklung und auch noch später beträchtliche Veränderungen durch. Wir werden mit einem bestimmten Verknüpfungsmuster geboren, das nach den Anweisungen unserer Gene angelegt wird. Diese Verknüpfungen werden bereits im Mutterleib von mehreren Umweltfaktoren beeinflusst. Nach der Geburt wirken die individuellen Erfahrungen in der persönlichen Umgebung auf das erste Verknüpfungsmuster ein, beseitigen manche Verbindungen, stärken die einen und schwächen die anderen, machen die Kabel des Netzwerks unter dem Einfluss unserer eigenen Tätigkeiten dicker oder dünner. Lernen und Erinnerungsbildung sind nichts anderes als die Verfeinerung, Modellierung, Prägung, Konstruktion und Neukonstruktion unserer individuellen Gehirnschaltpläne. Der Prozess, der bei der Geburt begonnen hat, setzt sich fort, bis wir aus dem Leben scheiden oder bis er einige Zeit zuvor durch die Alzheimer-Krankheit unterbrochen wird.

Wie klärt man die Konstruktion der Schaltpläne auf? Bis vor sehr kurzer Zeit war die Forschung auf diesem Gebiet auf Gewebeproben aus dem Gehirn angewiesen. Dabei handelte es sich im Wesentlichen um Autopsiematerial von Menschen oder Versuchstieren. Die Gewebeproben wurden fixiert, mit Farbstoffen behandelt und dann in Form von Dünnschnitten unter dem Mikroskop analysiert. Solche Untersuchungen haben in der experimentellen Neuroanatomie eine altehrwürdige Tradition, und ihnen verdanken wir den größten Teil unserer heutigen Kenntnisse über die Netzwerkbildung im Gehirn. Unsere neuroanatomischen Kenntnisse sind aber nach wie vor auf peinliche Weise unvollständig, und deshalb besteht ein dringender Bedarf an weiteren derartigen Studien, wobei man sich des ungeheuren Fortschritts bei der Entwicklung von Farbstoffen und der Leistungsfähigkeit moderner Mikroskope bedienen kann.

In jüngster Zeit haben sich aber mit der Entwicklung der Magnetresonanztomographie ganz neue Möglichkeiten zur Untersuchung lebender Menschen eröffnet. Nichtinvasive Verfahren wie die Diffusionsbildgebung ermöglichen uns einen ersten Blick auf die Netzwerke im lebenden menschlichen Gehirn. Die Methodik ist zwar noch alles andere als zufriedenstellend, sie verspricht aber faszinierende neue Erkenntnisse.

 

Wie schaffen es die Milliarden Neuronen und die Billionen Synapsen in einem menschlichen Gehirn, nicht nur die einzelnen Verhaltensäußerungen zu erzeugen, sondern auch einen Geist, der seinem Besitzer bewusst wird und Kulturen hervorbringen kann? Die Erklärung, dass so viele Neuronen und Synapsen diese Aufgabe durch massive Interaktivität und die daraus folgende Komplexität bewältigen, ist keine gute Antwort. Interaktivität und Komplexität müssen sicher vorhanden sein, sie sind aber keine unbestimmten Gebilde. Vielmehr gehen sie aus den vielgestaltigen lokalen Anordnungen der Schaltkreise und den noch vielfältigeren Wegen hervor, auf denen solche Schaltkreise verschiedene Regionen schaffen, die ihrerseits zu Systemen zusammengefasst werden. Der innere Aufbau einer solchen Region bestimmt über ihre Funktion. Ihre Lage in der Gesamtstruktur ist aber ebenfalls wichtig, denn ihre Position im großen Ganzen bestimmt über ihre Partner – über die Regionen, die mit ihr in Austausch treten. Noch komplizierter wird die Sache dadurch, dass auch das Gegenteil stimmt: Bis zu einem gewissen Grade bestimmen die Interaktionspartner darüber, wo eine Region ihren Platz findet. Bevor wir uns aber weiter mit dem Thema beschäftigen, wollen wir kurz betrachten, aus welchen Bausteinen das Gehirn aufgebaut ist.

Steine und Mörtel

Das Gehirn, das den Geist hervorbringt, besteht aus Nervengewebe, und das wiederum besteht wie alle anderen lebenden Gewebe aus Zellen. Der Haupttyp der Gehirnzellen sind die Neuronen, und aus Gründen, die ich in den Kapiteln 1, 2 und 3 erläutert habe, ist das Neuron ein charakteristischer Zelltyp im Universum der Biologie. Eingebettet – oder besser sollte man vielleicht sagen: aufgehängt – sind die Neuronen und ihre Axone in einem Gerüst, das aus Gehirnzellen eines anderen Typs besteht, den Gliazellen. Sie dienen den Neuronen nicht nur als mechanische Stütze, sondern sie liefern ihnen auch einen Teil der Nährstoffe, die sie benötigen. Neuronen können ohne Gliazellen nicht überleben, aber alles deutet darauf hin, dass die Neuronen, was Verhalten und Geist angeht, die entscheidenden Gehirnbausteine sind.

Wenn Neuronen auf dem Weg über die Axone ihre Nachrichten an die Muskelfasern schicken, erzeugen sie Bewegungen; sind sie innerhalb der höchst komplexen Netzwerke der kartenerzeugenden Regionen aktiv, entstehen Bilder, das wichtigste Mittel der geistigen Aktivität. Die Gliazellen tun nach unserer heutigen Kenntnis nichts Derartiges, ihr Beitrag zur Tätigkeit der Neuronen ist aber noch nicht vollständig aufgeklärt. Die Schattenseite der Gliazellen: Aus ihnen gehen die gefährlichsten Gehirntumore hervor, die Gliome, deren Heilung bisher nicht möglich ist. Und es kommt noch schlimmer: Aus völlig ungeklärten Gründen steigt die Häufigkeit der bösartigen Gliome im Gegensatz zu der praktisch aller anderen Krebserkrankungen weltweit an. Der zweithäufigste Ausgangspunkt für Gehirntumore sind die Zellen der Meningen oder Hirnhäute, jener hautähnlichen Membranen, die das Gehirngewebe einhüllen. Meningiome sind in der Regel gutartig, durch ihre Lage und ihr ungebremstes Wachstum können sie aber die Gehirnfunktion ernsthaft beeinträchtigen, und damit sind auch sie alles andere als harmlos.

 

Ein einzelnes Neuron besteht aus drei anatomischen Hauptelementen: erstens dem Zellkörper, der das Kraftwerk der Zelle darstellt und den Zellkern sowie Organellen wie die Mitochondrien enthält (das Genom des Neurons, seine Ausstattung mit lenkenden Genen, liegt im Zellkern, DNA findet sich aber auch in den Mitochondrien), zweitens dem Axon, der wichtigsten nach außen führenden Faser, die vom Zellkörper ausgeht, und drittens den Dendriten, Fasern, die Signale zum Zellkörper leiten und ein wenig wie Geweihe aussehen. Untereinander verknüpft sind die Neuronen über Grenzbereiche, die als Synapsen bezeichnet werden. In den meisten Synapsen steht das Axon eines Neurons chemisch mit den Dendriten eines anderen in Verbindung.

Ein Neuron kann aktiv oder inaktiv sein: Es »feuert« oder »feuert nicht«, ist »eingeschaltet« oder »ausgeschaltet«. Das »Feuern« besteht darin, dass ein elektrochemisches Signal erzeugt wird, das über die Abgrenzung der Synapsen zu einem anderen Neuron fließt und dieses ebenfalls zum Feuern anregt, falls das Signal den in dem zweiten Neuron vorliegenden Erfordernissen entspricht. Das elektrochemische Signal wandert vom Zellkörper des Neurons durch das Axon. Die Synapse befindet sich zwischen dem Ende des Axons und dem Anfang – in der Regel dem Dendriten – eines anderen Neurons. Zu dieser Standardbeschreibung gibt es eine Reihe geringfügiger Abwandlungen und Ausnahmen, und verschiedene Neuronentypen unterscheiden sich in Form und Größe; für einen Überblick ist eine solche skizzenhafte Beschreibung aber ausreichend. Ein einzelnes Neuron ist so klein, dass man es nur unter dem Mikroskop erkennen kann, und um eine Synapse zu sehen, braucht man ein noch leistungsfähigeres Mikroskop. Aber Kleinheit ist relativ und liegt ausschließlich im großen Auge des Betrachters. Im Vergleich zu den Molekülen, aus denen sie bestehen, sind Neuronen wahrhaft gigantische Gebilde.

Wenn ein Neuron feuert, fließt ein elektrischer Strom, das so genannte Aktionspotenzial, am Axon entlang vom Zellkörper weg. Dies ist ein sehr schneller Vorgang: Er dauert nur wenige Millisekunden und vermittelt uns damit einen Eindruck von den bemerkenswert unterschiedlichen Zeitmaßstäben der Gehirn- und Geistesprozesse. Bis wir uns eines Musters bewusst werden, das sich vor unseren Augen zeigt, brauchen wir Hunderte von Millisekunden. Gefühle erleben wir im Zeitmaßstab von Sekunden, also von mehreren Tausend Millisekunden, oder sogar von Minuten.

Wenn der abgefeuerte Impuls an der Synapse ankommt, löst er dort die Ausschüttung von Neurotransmittern aus, chemischen Substanzen wie Glutamat, die nun in den synaptischen Spalt gelangen, den Zwischenraum zwischen den beiden Zellen. Handelt es sich um ein exzitatorisches Neuron, bestimmt die kooperative Wechselwirkung vieler weiterer Neuronen mit benachbarten Synapsen, die ihre eigenen Transmitter ausschütten (oder auch nicht), darüber, ob das nächste Neuron seinerseits feuert, das heißt, ob es seinerseits ein Aktionspotenzial erzeugt, das erneut zur Ausschüttung eines Neurotransmitters führt, und so weiter.

Es gibt starke und schwache Synapsen. Ihre Stärke bestimmt darüber, wie leicht Impulse an das nächste Neuron weitergeleitet werden. Eine starke Synapse eines exzitatorischen Neurons erleichtert die Impulsweiterleitung, eine schwache behindert oder blockiert sie.

Die Stärkung von Synapsen ist ein entscheidender Aspekt des Lernens. Stärke bedeutet leichtere Impulsweiterleitung und damit eine leichtere Aktivierung der nachgeschalteten Neuronen. Von solchen Vorgängen hängt das Gedächtnis ab. Unsere Kenntnisse über die neuronalen Grundlagen des Gedächtnisses auf der Ebene der Neuronen lassen sich auf die bahnbrechenden Gedanken von Donald Hebb zurückführen: Er machte Mitte des 20. Jahrhunderts erstmals auf die Möglichkeit aufmerksam, dass Lernen von der Stärkung der Synapsen und der leichteren Impulsweitergabe nachfolgender Neuronen abhängen könnte. Dazu bediente er sich rein theoretischer Überlegungen, aber seine Hypothese erwies sich später als zutreffend. In den letzten Jahrzehnten erweiterten sich die Erkenntnisse über das Lernen bis auf die Ebene der molekularen Mechanismen und der Genexpression.

Jedes einzelne Neuron tauscht seine Impulse im Durchschnitt nur mit wenigen anderen Neuronen aus, aber nicht mit den meisten und nie mit allen. Viele Neuronen treten nur mit benachbarten Zellen innerhalb relativ begrenzter Schaltkreise in Austausch; andere haben zwar Axone von mehreren Zentimetern Länge, stehen aber ebenfalls nur mit einer kleinen Zahl anderer Neuronen in Kontakt. Je nachdem, wo sich ein Neuron in der Gesamtstruktur befindet, kann es mehr oder weniger Partner haben.

Die vielen Milliarden Neuronen sind in Schaltkreisen organisiert. Manche davon sind sehr kleine Mikroschaltkreise, echte lokale Einrichtungen, die mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind. Viele Mikroschaltkreise zusammen bilden jedoch eine Gehirnregion mit einem bestimmten Aufbau.

Es gibt zwei Formen einer solchen elementaren, regionalen Architektur: Kerne und Rindenfelder. In einem Rindenfeld, einem Abschnitt der Großhirnrinde, sind die Neuronen in zweidimensionalen, schichtweise übereinander gestapelten Flächen angeordnet. Viele dieser Schichten haben eine topographische Feinstruktur und eignen sich damit für eine detaillierte Kartierung. In einem Neuronenkern (den man nicht mit dem Zellkern innerhalb eines einzelnen Neurons verwechseln darf) sind die Neuronen in der Regel wie Weintrauben in einer Schüssel angeordnet, von dieser Regel gibt es aber teilweise auch Ausnahmen. Die Nuclei geniculati und die Nuclei colliculi bestehen beispielsweise aus zweidimensionalen, gebogenen Schichten. Auch manche Kerne zeigen eine topographische Organisation, was die Vermutung nahelegt, dass sie ebenfalls grobe Karten erzeugen können.

Neuronenkerne besitzen ein »Knowhow«. Ihre Schaltkreise beinhalten Kenntnisse darüber, wie zu handeln oder was zu tun ist, wenn der Kern durch bestimmte Nachrichten aktiviert wird. Wegen dieses von vornherein angelegten Knowhows ist die Aktivität der Kerne für das Lebensmanagement bei biologischen Arten mit einem kleineren Gehirn, die nur eine kleine oder gar keine Großhirnrinde besitzen und nur über begrenzte Fähigkeiten zur Kartenherstellung verfügen, unentbehrlich. Unverzichtbar sind die Kerne aber auch für das Lebensmanagement in einem Gehirn wie dem unseren, wo sie für die grundlegenden Verwaltungsaufgaben verantwortlich sind – für Stoffwechsel, Reaktionen der inneren Organe, Emotionen, sexuelle Aktivität, Gefühle und auch verschiedene Aspekte des Bewusstseins. Die Regelung des Hormon- und des Immunsystems hängt ebenso von Neuronenkernen ab wie das Gefühlsleben. Beim Menschen steht die Tätigkeit der Kerne allerdings zu einem beträchtlichen Teil unter dem Einfluss des Geistes, und das heißt zu einem großen Teil – aber nicht vollständig – unter dem Einfluss der Großhirnrinde.

Was dabei wichtig ist: Die verschiedenen, durch Kerne und Rindenfelder definierten Regionen sind untereinander verknüpft. Sie bilden ihrerseits Schaltkreise in immer größerem Maßstab. Zahlreiche Felder der Großhirnrinde sind untereinander interaktiv verdrahtet, jedes Feld steht aber auch in Verbindung mit den subkortikalen Kernen. In manchen Fällen ist das Rindenfeld der Empfänger von Signalen aus einem Kern, manchmal sendet es auch solche Signale aus und manchmal ist es sowohl Empfänger als auch Sender. Von besonderer Bedeutung sind die Interaktionen mit den unzähligen Kernen des Thalamus – deren Verknüpfungen mit der Großhirnrinde in der Regel in beide Richtungen verlaufen – und mit den Basalganglien (deren Verbindungen meist entweder von der Hirnrinde abwärts oder zur Hirnrinde aufwärts verlaufen, aber nicht in beide Richtungen).

Zusammenfassend kann man sagen: Neuronenschaltkreise bilden Rindenfelder, wenn sie in parallelen Schichten angeordnet sind wie in einer Torte, und sie bilden Kerne, wenn sie (abgesehen von den zuvor erwähnten Ausnahmen) nicht in Schichten angeordnet sind. Sowohl Rindenfelder als auch Kerne sind durch »Fortsätze« aus Axonen verknüpft (die sogenannten Projektionen) und bilden Systeme sowie auf immer höheren Komplexitätsebenen Systeme aus Systemen. Wenn Bündel aus solchen Axonfortsätzen so groß sind, dass man sie mit bloßem Auge erkennen kann, bezeichnet man sie als »Leitungsbahnen«. Was die Größenordnung angeht, sind alle Neuronen und lokalen Schaltkreise mikroskopisch klein; die Rindenfelder dagegen, aber auch die meisten Kerne und alle Systeme aus Systemen haben makroskopische Ausmaße.

Wenn Neuronen die Backsteine sind, was entspricht dann dem Mörtel im Gehirn? Die Antwort ist einfach: die vielen Gliazellen, die ich bereits als Gerüst für die Neuronen im gesamten Gehirn vorgestellt habe. Auch die Myelinscheiden, die um die schnell leitenden Axone gewickelt sind, gehören zu den Gliazellen. Sie bilden für die Axone eine Schutz- und Isolationshülle, womit sie wiederum eine ähnliche Funktion erfüllen wie Mörtel. Gliazellen unterscheiden sich stark von den Neuronen: Sie besitzen weder Axone noch Dendriten und leiten Signale nicht über große Entfernungen weiter. Mit anderen Worten: Gliazellen sind nicht auf andere Zellen im Organismus ausgerichtet, und ihre Rolle besteht weder in der Regulation noch in der Repräsentation anderer Zellen. Die Nachahmungsfunktion der Neuronen ist bei den Gliazellen nicht gegeben. Dennoch geht ihre Aufgabe über die eines reinen Gerüsts für die Neuronen hinaus. Gliazellen greifen in die Ernährung der Neuronen ein: Sie speichern und liefern beispielsweise energiereiche Substanzen, und wie zuvor bereits erwähnt wurde, könnte ihr Einfluss sogar noch weiter reichen.

Mehr über die makroskopische Architektur

Das Nervensystem gliedert sich in einen zentralen und einen peripheren Teil. Der wichtigste Bestandteil des Zentralnervensystems ist das Großhirn, das aus einer linken und einer rechten Hirnhälfte oder Hemisphäre besteht. Die beiden Hemisphären sind über den Gehirnbalken, auch Corpus callosum genannt, verbunden. Einem Scherz zufolge wurde der Gehirnbalken von der Natur erfunden, damit die Gehirnhälften nicht faulenzen. Wir wissen aber, dass dieses dicke Bündel aus Nervenfasern die beiden Gehirnhälften in beiden Richtungen verbindet und eine wichtige Integrationsfunktion erfüllt.

An der Oberfläche der Gehirnhälften liegt die Großhirnrinde (der Cortex), die sich in verschiedene Lappen (Hinterhauptslappen, Scheitellappen, Schläfenlappen und Stirn- oder Frontallappen) gliedert. Außerdem gehört der Cortex cingulatus zu ihr, der nur an der Innenfläche zu erkennen ist. Zwei Regionen der Großhirnrinde, die man an der Oberfläche des Gehirns überhaupt nicht erkennt, sind die Inselrinde, die sich unter den Stirn- und Schläfenlappen verbirgt, und der Hippocampus, eine besondere Hirnrindenstruktur, die in den Schläfenlappen versteckt ist.

Unter der Großhirnrinde liegen die ebenfalls zum Zentralnervensystem gehörenden Ansammlungen von Neuronenkernen, darunter die Basalganglien, das basale Vorderhirn, die Amygdala (auch Mandelkern genannt) und das Diencephalon, das sich aus Thalamus und Hypothalamus zusammensetzt. Das Großhirn ist über den Hirnstamm mit dem Rückenmark verbunden, und dem Hirnstamm aufgelagert befindet sich das Kleinhirn oder Cerebellum mit seinen beiden Hälften. Der Hypothalamus wird zwar in der Regel zusammen mit dem Thalamus dem Diencephalon zugerechnet, in Wirklichkeit steht er aber in seiner Funktion dem Hirnstamm näher, mit dem er die entscheidenden Aspekte der Lebenssteuerung bewerkstelligt.

Das Zentralnervensystem ist über Bündel aus Axonen, die von Neuronen ausgehen, mit allen Stellen des Körpers verbunden. (Diese Bündel werden als Nerven bezeichnet.) Die Gesamtheit aller Nerven, die das Zentralnervensystem mit der Peripherie verbinden, nennt man peripheres Nervensystem. Die Nerven übertragen Impulse vom Gehirn in den Körper und umgekehrt. Einer der ältesten und wichtigsten Abschnitte des peripheren Nervensystems ist das autonome oder unwillkürliche Nervensystem, das so genannt wird, weil seine Tätigkeit zum größten Teil nicht unserem Willen unterworfen ist. Zum autonomen Nervensystem gehören das sympathische, das parasympathische und das enterische System. Es spielt eine entscheidende Rolle für die Lebenssteuerung sowie für Emotionen und Gefühle. Darüber hinaus sind Gehirn und Körper auch durch chemische Substanzen verbunden, die Hormone, die mit dem Blut transportiert werden. Hormone, die vom Gehirn in den Körper wandern, entstehen in Neuronenkernen, wie man sie im Hypothalamus findet. Chemische Substanzen wandern aber auch in der umgekehrten Richtung und üben ihren Einfluss unmittelbar auf die Neuronen aus; dies geschieht an Orten wie der Area postrema, wo die schützende Blut-Hirn-Schranke fehlt. (Die Blut-Hirn-Schranke ist eine Struktur, die vor bestimmten, im Blut kreisenden Molekülen schützt.) Die Area postrema liegt im Hirnstamm ganz in der Nähe wichtiger Strukturen zur Lebenssteuerung, darunter der Nucleus parabrachialis und der Nucleus periaquaeductalis.

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Abb. A.1. Die makroskopische Architektur des menschlichen Gehirns in einer dreidimensionalen Rekonstruktion auf der Grundlage von Daten, die mittels Magnetresonanztomographie gewonnen wurden. Die beiden linken Abbildungen zeigen die seitliche Außenansicht der linken und rechten Hirnhälfte; rechts ist die Aufsicht auf einen Schnitt durch die Mittellinie dargestellt. Die weiße, gebogene Struktur in den beiden rechten Abbildungen entspricht dem Corpus callosum.

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Abb. A.2. Die beiden Abbildungen links zeigen die dreidimensionale Rekonstruktion eines menschlichen Gehirns, von der Seite gesehen (oben) und nach einem Schnitt durch die Mittellinie (unten).

Rechts sind drei Schnitte durch das Gehirn dargestellt. Die Schnittebenen entsprechen den Linien a, b und c. In den Schnitten erkennt man eine Reihe wichtiger, unter der Oberfläche verborgener Gehirnstrukturen: 1 = Basalganglien, 2 = basales Vorderhirn, 3 = Claustrum, 4 = Inselrinde, 5 = Hypothalamus, 6 = Thalamus, 7 = Amygdala, 8 = Hippocampus. Die Großhirnrinde bedeckt die gesamte Oberfläche der Gehirnhälften bis in alle Furchen hinein. In den Schnittaufnahmen erscheint die Hirnrinde als dunkler Rand, der von der darunter liegenden, helleren weißen Gehirnsubstanz leicht zu unterscheiden ist. Die schwarzen Bereiche in der Mitte der Schnitte entsprechen den lateralen Gehirnventrikeln.

Wenn man das Zentralnervensystem in einer beliebigen Richtung durchschneidet und sich die Schnittfläche ansieht, fällt ein Unterschied zwischen dunklen und hellen Regionen auf. Die dunklen Regionen werden als graue Gehirnsubstanz bezeichnet (in Wirklichkeit sind sie allerdings eher braun als grau), die hellen Abschnitte bilden die weiße Gehirnsubstanz (die eher beige gefärbt ist). Die Farbe der grauen Gehirnsubstanz ist auf die dicht gepackten Zellkörper vieler Neuronen zurückzuführen; die weiße Gehirnsubstanz sieht heller aus, weil sie die Isolationshüllen der Axone enthält, die von den Zellkörpern in der grauen Gehirnsubstanz ausgehen. Die Isolierung besteht aus dem bereits erwähnten Myelin und ermöglicht eine schnellere Weiterleitung der elektrischen Ströme in den Axonen. Die Isolierung aus Myelin und die schnelle Übertragung von Signalen sind die charakteristischen Kennzeichen entwicklungsgeschichtlich moderner Axone. Nicht myelinisierte Fasern arbeiten nur langsam und sind älteren Datums.

Es gibt zwei Formen der grauen Gehirnsubstanz. Die eine ist schichtweise organisiert und findet sich vor allem in der Großhirnrinde, die beide Gehirnhälften einhüllt, sowie in der Kleinhirnrinde, die das Kleinhirn umgibt. Die andere bildet keine Schichten und besteht aus den Kernen, von denen die wichtigsten zuvor bereits genannt wurden: die Basalganglien (die tief in den beiden Hemisphären des Großhirns liegen und aus drei großen Kernen bestehen, dem Nucleus caudatus, dem Putamen und dem Pallidum), die Amygdala, ein einzelner Klumpen von beträchtlicher Größe, der tief in den beiden Schläfenlappen ruht, und mehrere Ansammlungen kleinerer Kerne, die den Thalamus, den Hypothalamus und die grauen Abschnitte des Hirnstamms bilden.

Die Großhirnrinde ist der Mantel des Großhirns: Sie bedeckt die Oberflächen der beiden Gehirnhälften auch in der Tiefe der Furchen, die dem Gehirn sein besonderes Aussehen verleihen. Die Großhirnrinde ist ungefähr drei Millimeter dick, und ihre Schichten liegen sowohl zueinander als auch zur Gehirnoberfläche parallel. Der entwicklungsgeschichtlich modernste Teil der Großhirnrinde ist der Neocortex. Die Hauptabschnitte der Großhirnrinde nennt man Lappen: Es gibt Stirn-, Schläfen-, Scheitel- und Hinterhauptslappen. Alle anderen Strukturen der grauen Gehirnsubstanz (die zuvor erwähnten Kerne und das Kleinhirn) liegen unter der Großhirnrinde und werden als subkortikale Strukturen bezeichnet.

An vielen Stellen habe ich frühe sensorische Rindenfelder, Assoziationsfelder und sogar Assoziationsfelder höherer Ordnung erwähnt. Das Wort früh hat hier keine zeitliche Bedeutung; es bezeichnete vielmehr die räumliche Position eines Rindenabschnitts in der Kette der sensorischen Verarbeitung. Frühe sensorische Rindenfelder liegen in der Nähe der Stelle, an der periphere sensorische Leitungsbahnen, die beispielsweise Seh-, Hör- oder Tastsignale übertragen, in die Großhirnrinde eintreten. Die frühen Regionen sind meist konzentrisch angeordnet und spielen eine entscheidende Rolle für die Erstellung detaillierter Karten mithilfe der Signale, die von den sensorische Leitungsbahnen angeliefert werden.

Die Assoziationsfelder setzen, wie ihr Name schon sagt, die in den frühen Rindenfeldern entstehenden Signale zueinander in Beziehung. Sie befinden sich in der Großhirnrinde überall da, wo weder frühe sensorische noch motorische Felder angesiedelt sind. Assoziationsfelder sind hierarchisch organisiert, und diejenigen unter ihnen, die in der Kette weiter oben stehen, werden in der Regel als Assoziationsfelder höherer Ordnung bezeichnet. Beispiele für solche Assoziationsfelder höherer Ordnung sind die präfrontalen und die vorderen temporalen Rindenfelder.

Die verschiedenen Regionen der Großhirnrinde werden traditionell mit Zahlen bezeichnet, die der charakteristischen Struktur ihrer Neuronenanordnung, der so genannten Cytoarchitektur, entsprechen. Das bekannteste System zur Nummerierung der Regionen wurde vor rund 100 Jahren von Korbinian Brodmann eingeführt und ist auch heute noch nützlich. Die Brodmann-Zahlen haben aber nicht das Geringste mit der Größe eines Areals oder der Wichtigkeit seiner Funktion zu tun.

Die Bedeutung der Lage

Die innere anatomische Struktur einer Gehirnregion bestimmt entscheidend über ihre Funktion mit. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Lage einer Region innerhalb des dreidimensionalen Gehirnvolumens. Die Anordnung im Gesamtgehirn und der innere anatomische Aufbau sind im Wesentlichen in der Evolution entstanden, sie werden aber auch durch die individuelle Entwicklung beeinflusst. Persönliche Erfahrungen prägen die Schaltkreise, ein Einfluss, der zwar auf der Ebene der Mikroschaltkreise am stärksten ausgeprägt ist, sich aber zwangsläufig auch auf der makroanatomischen Ebene bemerkbar macht.

Die Neuronenkerne sind entwicklungsgeschichtlich sehr alt; sie gehen auf eine Zeit in der Geschichte des Lebendigen zurück, in der ein ganzes Gehirn kaum mehr war als eine Kette von Ganglien, ähnlich den Perlen in einem Rosenkranz. Ein Ganglion ist im Wesentlichen ein einzelner Neuronenkern, der von der Evolution noch nicht in eine größere Gehirnmasse aufgenommen wurde. Das Gehirn der in Kapitel 2 erwähnten Fadenwürmer besteht aus Ketten von Ganglien.

Die Kerne sind innerhalb des Gesamtgehirns an einer recht tiefen Stelle angeordnet: Sie liegen stets unterhalb des Mantels, der von der Großhirnrinde gebildet wird. Man findet sie im Hirnstamm, in Hypothalamus und Thalamus, in den Basalganglien und im basalen Vorderhirn (dessen Fortsatz die Ansammlungen von Neuronenkernen enthält, die als Amygdalae bezeichnet werden). Damit sind sie zwar alle aus der wichtigen Domäne der Großhirnrinde ausgeschlossen, trotzdem gibt es aber auch unter ihnen eine entwicklungsgeschichtliche Rangfolge. Je älter sie historisch sind, desto näher stehen sie der Mittellinie des Gehirns. Und da alles im Gehirn eine rechte und eine linke Hälfte sowie eine mittlere Trennlinie hat, gibt es zu jedem sehr alten Kern einen Zwillingsbruder auf der anderen Seite der Mittellinie. Dies gilt unter anderem für die Kerne des Hirnstamms, die für die Lebenssteuerung und das Bewusstsein von so entscheidender Bedeutung sind. Im Fall der etwas moderneren Kerne, beispielsweise derer in den Amygdalae, sind das rechte und das linke Exemplar ein wenig unabhängiger und eindeutig voneinander getrennt.

Die Rindenfelder sind entwicklungsgeschichtlich jünger als die Neuronenkerne. Sie haben alle die charakteristische, zweidimensional-flächige Struktur, die einigen von ihnen die Fähigkeit zur Produktion detaillierter Karten verleiht. Die Zahl der Schichten in einem Rindenfeld schwankt aber von nur drei bei alten bis zu sechs bei jüngeren Feldern. Auch die Schaltkreise in und zwischen diesen Schichten sind von unterschiedlicher Komplexität. Darüber hinaus liefert die Lage im Gesamtgehirn ebenfalls Aufschlüsse über die Funktion. In der Regel findet man sehr moderne Rindenfelder in der Nähe der Stellen, an denen wichtige sensorische Leitungsbahnen – beispielsweise die für Hören, Sehen und Tasten – in die Großhirnrinde eintreten; dort sind sie mit der Verarbeitung der Sinnesinformationen und der Kartenerzeugung beschäftigt. Mit anderen Worten: Sie gehören zum Club der »frühen sensorischen Rindenfelder«.

Auch die motorischen Rindenfelder sind unterschiedlich alt. Manche von ihnen sind schon frühzeitig entstanden und klein: Sie liegen an der Mittellinie des vorderen Cortex cingulatus und in den ihn ergänzenden motorischen Regionen, und sie sind an der inneren (oder zur Mitte gewandten) Oberfläche der beiden Hirnhälften deutlich zu erkennen. Andere motorische Rindenfelder sind moderneren Ursprungs, haben eine kompliziertere Struktur und besetzen auf den seitlichen Außenflächen des Gehirns beträchtliche Gebiete.

Was eine bestimmte Region zur Gesamttätigkeit des Gehirns beiträgt, hängt in beträchtlichem Umfang von ihren Partnern ab, das heißt davon, mit welchen anderen Regionen sie im beiderseitigen Austausch steht. Insbesondere ist von Bedeutung, welche Regionen ihre Neuronenfortsätze in die Region X entsenden (womit sie deren Zustand verändern) und welche Regionen die Neuronenfortsätze aus der Region X aufnehmen (so dass sie durch deren Output verändert werden). Vieles hängt davon ab, wo sich die Region X im Netzwerk befindet. Ein weiterer wichtiger Faktor für die Funktion ist die Frage, ob die Region X über die Fähigkeit zur Erzeugung von Karten verfügt.

Geist und Verhalten sind die jeden Augenblick neu eintretenden Ergebnisse der Tätigkeit ganzer Galaxien von Neuronenkernen und Rindenfeldern, die durch zusammen- und auseinanderstrebende Neuronenfortsätze in Verbindung stehen. Wenn diese Galaxien gut organisiert sind und harmonisch zusammenarbeiten, schreibt ihr Eigentümer Gedichte. Wenn nicht, ist Irrsinn die Folge.

An der Schnittstelle zwischen Gehirn und Welt

An der Grenze zwischen dem Gehirn und seiner Umwelt befinden sich zweierlei neuronale Strukturen. Die einen weisen nach innen, die anderen nach außen. Die neuronalen Strukturen des ersten Typs bestehen aus den Sinnesrezeptoren an der Körperperipherie – der Netzhaut, der Schnecke im Innenohr, den Nervenenden in unserer Haut und so weiter. Diese Rezeptoren nehmen keine Neuronenfortsätze von außen auf – zumindest nicht von Natur aus; dies ändert sich allerdings heute durch neuronenähnliche elektrische Impulse von implantierten Prothesen. Stattdessen erhalten sie physikalische Reize – Licht, Schallwellen, mechanischen Kontakt. Die Sinnesrezeptoren setzen eine Signalkette von der Außenseite des Körpers zum Inneren des Gehirns in Gang; diese verläuft über eine Hierarchie aus zahlreichen Neuronenschaltkreisen, die bis tief in die Gehirnregionen vordringen. Dabei bewegen sich die Signale aber nicht nur aufwärts wie das Wasser in einem Rohrleitungssystem, sondern sie werden an jeder Zwischenstation auch verarbeitet und umgewandelt. Außerdem senden sie häufig auch Signale in umgekehrter Richtung an die Stellen, an denen die nach innen gerichtete Kette ihren Ursprung genommen hat. Diese bisher zu wenig untersuchten Merkmale der Gehirnarchitektur sind wahrscheinlich für bestimmte Aspekte des Bewusstseins von großer Bedeutung.

Die Grenzstationen des zweiten Typs findet man da, wo die nach außen gerichteten Fortsätze des Gehirns enden und die Umwelt beginnt. Deren Signalketten haben ihren Ursprung im Gehirn und enden entweder mit der Freisetzung chemischer Substanzen in die Atmosphäre oder mit der Verbindung zu Muskelfasern im Körper. Letztere versetzen uns in die Lage, uns zu bewegen und zu sprechen, und dort enden die wichtigsten nach außen gerichteten Ketten. Von den Muskelfasern geht die unmittelbare räumliche Bewegung aus. In früheren Evolutionsstadien spielte die Ausschüttung chemischer Substanzen an der Außengrenze – Membran oder Haut – für das Leben der Organismen eine wichtige Rolle. Sie war ein bedeutsames Handlungsinstrument. Beim Menschen ist diese Facette bisher zu wenig untersucht, dass Pheromone ausgeschüttet werden, ist aber unumstritten.

Man kann sich das Gehirn als nach und nach immer weiter verfeinerte Form eines anfangs sehr einfachen Reflexbogens vorstellen: Das Neuron NEU nimmt das Objekt OB war und sendet ein Signal an das Neuron ZADIG, das einen Fortsatz zur Muskelfaser MUSK entsendet und eine Bewegung verursacht. In einem späteren Evolutionsstadium kam ein weiteres Neuron in den Reflexkreis zwischen NEU und ZADIG: ein Interneuron, das wir als INT bezeichnen wollen,17 verhält sich so, dass die Reaktion des Neurons ZADIGNICHT mehr automatisch erfolgt. Das Neuron ZADIG reagiert beispielsweise nur dann, wenn das Neuron NEU aus allen Rohren feuert, nicht aber, wenn es ein schwächeres Signal empfängt. Ein wichtiger Teil der Entscheidung bleibt damit in den Händen des Interneurons 17.

Ein wichtiger Aspekt in der Evolution des Gehirns war das Einfügen von Entsprechungen zu Interneuronen auf allen Ebenen der Gehirnschaltkreise – und zwar sogar jede Menge solcher Entsprechungen. Die größten findet man in der Großhirnrinde, und man kann sie durchaus als Interregionen bezeichnen. Sie liegen zwischen anderen Regionen und erfüllen den nützlichen, nahe liegenden Zweck, einfache Reaktionen auf vielfältige Reize abzuwandeln, so dass die Reaktionen weniger einfach sind und weniger automatisch erfolgen.

Auf dem Weg zu solchen immer raffinierteren, höher entwickelten Abwandlungen entstanden im Gehirn Systeme, die Reize in allen Einzelheiten kartieren können; daraus erwuchsen als letzte Folge schließlich Bilder und Geist. Am Ende fügte das Gehirn zum Geist noch einen Selbst-Prozess hinzu, womit die Schaffung neuer Reaktionen möglich wurde. Als sich viele Exemplare eines solchen bewussten Geistes beim Menschen schließlich in Kollektiven ähnlicher Lebewesen organisierten, wurde die Schaffung von Kulturen einschließlich der zugehörigen äußeren Hervorbringungen möglich. Die Kulturen wirkten ihrerseits im Laufe der Generationen auf die Tätigkeit der Gehirne zurück und nahmen schließlich Einfluss auf die Gehirnevolution.

Das Gehirn ist ein System aus Systemen. Jedes System besteht aus der raffinierten Verknüpfung kleiner, aber makroskopisch sichtbarer Rindenfelder und subkortikaler Neuronenkerne, und diese bestehen ihrerseits aus mikroskopisch kleinen lokalen Schaltkreisen, die sich aus Neuronen zusammensetzen; verknüpft wird alles durch Synapsen.

Was Neuronen tun, hängt von der lokalen Anordnung ab, zu der sie gehören; was die Systeme am Ende tun, hängt davon ab, wie lokale Anordnungen in einer vielfältig verknüpften Architektur andere Anordnungen beeinflussen, und was jede Anordnung schließlich zur Funktion des Systems beiträgt, zu dem sie gehört, hängt von ihrer Stellung in diesem System ab.

Zur Hypothese über die Äquivalenz von Geist und Gehirn

Die in diesem Buch dargelegte Sichtweise beinhaltet eine Hypothese, die nicht überall beliebt und erst recht nicht anerkannt ist: die Idee, dass Geisteszustände und Gehirnzustände einander im Wesentlichen entsprechen. Die Gründe, warum eine solche Hypothese auf so viel Widerwillen stößt, haben es verdient, zur Kenntnis genommen zu werden.

In der physikalischen Welt, deren Teil das Gehirn zweifellos ist, sind Äquivalenz und Identität durch physikalische Eigenschaften wie Masse, Maße, Geschwindigkeit, elektrische Ladung und Ähnliches definiert. Wer die Identität physikalischer und geistiger Zustände leugnet, geht davon aus, dass man über eine Gehirnkarte, die einem bestimmten physikalischen Objekt entspricht, zwar in physikalischen Begriffen sprechen kann, dass es aber absurd wäre, das zugehörige geistige Muster in physikalische Begriffe zu fassen. Als Grund dafür wird genannt, dass die Wissenschaft bisher nicht in der Lage war, die physikalischen Eigenschaften geistiger Muster zu erfassen, und wenn dies der Wissenschaft nicht gelingt, so wird gesagt, könne man das Geistige nicht mit dem Physikalischen gleichsetzen. Ich fürchte allerdings, dass eine solche Überlegung nicht stichhaltig ist. Die Gründe möchte ich erklären.

Zunächst einmal müssen wir daran denken, wie wir feststellen, dass nichtgeistige Zustände physikalischer Natur sind. Wenn es sich um Objekte in unserer Umwelt handelt, nehmen wir sie mit unseren peripheren sensorischen Mitteln wahr und bedienen uns verschiedener Instrumente, um Messungen vorzunehmen. Wenn es sich um geistige Ereignisse handelt, können wir so etwas nicht tun. Das liegt nicht daran, dass geistige Ereignisse nicht neuronalen Zuständen entsprechen würden, aber angesichts des Ortes, an dem sie sich abspielen – das Innere des Gehirns –, sind geistige Zustände der Messung einfach nicht zugänglich. Man kann sie nur durch jenen Prozess wahrnehmen, zu dem sie auch gehören: mit dem Geist. Das ist eine unglückliche Situation, es sagt aber nichts darüber aus, ob der Geist physikalischer Natur ist oder nicht. Die Situation erlegt der Intuition, die daraus erwachsen könnte, jedoch wichtige Beschränkungen auf, und deshalb sollte man klugerweise an der traditionellen Ansicht zweifeln, wonach geistige Zustände physikalischen Zuständen überhaupt nicht äquivalent sein können. Eine solche Ansicht ausschließlich auf Grundlage introspektiver Beobachtungen zu vertreten, ist unvernünftig. Die persönliche Sichtweise sollte man aufgrund dessen, was sie uns unmittelbar gibt, nutzen und genießen: wegen der Erfahrungen, die bewusst gemacht werden können und uns dann eine Hilfe für unser Leben bieten – vorausgesetzt, offline ausgeführte, umfassende reflektierende Analysen (zu denen auch die wissenschaftliche Überprüfung gehört) lassen ihren Rat als begründet erscheinen.

Ein wichtiges Hindernis ist die Tatsache, dass sich neuronale Karten und die zugehörigen Bilder im Inneren des Gehirns befinden und nur für dessen Besitzer zugänglich sind. Aber wo sollte man die Karten respektive Bilder angesichts der Tatsache, dass sie überhaupt erst im Gehirn entstehen, sonst finden außer in einem privaten, abgeschirmten Abschnitt des Gehirns? Es wäre überraschend, wenn man sie außerhalb des Gehirns entdecken könnte, denn das Gehirn ist anatomisch nicht so konstruiert, dass es sie nach außen tragen könnte. Vorerst sollte man die Äquivalenz von geistigen Zuständen und Gehirnzuständen nicht als sichere Tatsache betrachten, sondern als nützliche Hypothese. Wir werden weiterhin Indizien sammeln müssen, die dafür sprechen, und dazu brauchen wir eine zusätzliche Sichtweise, die durch Erkenntnisse aus der evolutionären Neurobiologie in Verbindung mit Befunden aus der Neurowissenschaft unterlegt wird.

Manch einer stellt die Notwendigkeit einer zusätzlichen Sichtweise, mit der man geistige Ereignisse sinnvoll interpretieren könnte, vielleicht infrage. Es gibt dafür aber eine gute Rechtfertigung. Die Tatsache, dass geistige Vorgänge mit Vorgängen im Gehirn in direkter Beziehung stehen – was von niemandem bestritten wird – und dass Letztere innerhalb des Gehirns ablaufen und der unmittelbaren Messung nicht zugänglich sind, rechtfertigt eine besondere Herangehensweise. Da die Vorgänge in Geist und Gehirn außerdem mit Sicherheit das Produkt einer langen biologischen Evolution sind, ist es auch sinnvoll, Befunde der Evolutionsforschung in ihre Betrachtung einfließen zu lassen. Und da die Vorgänge in Geist und Gehirn möglicherweise die komplexesten Phänomene in der Natur sind, sollte man die Notwendigkeit einer besonderen Betrachtungsweise nicht für ungewöhnlich halten.

Selbst wenn der Neurowissenschaft eines Tages wesentlich leistungsfähigere Verfahren zur Verfügung stehen als heute, werden wir wahrscheinlich das ganze Spektrum der neuronalen Phänomene, die sich auch nur mit einem einfachen Geisteszustand verbinden, nie vollständig erfassen können. Vorerst ist es möglich und notwendig, uns dem Phänomen mithilfe neuer empirischer Befunde allmählich theoretisch anzunähern.

Die hypothetische Äquivalenz von Geistigem und Neuronalem anzuerkennen, ist besonders im Zusammenhang mit den drängenden Problemen der abwärts gerichteten Kausalität nützlich. Geistige Zustände üben ihren Einfluss auf das Verhalten aus – das zeigt sich ohne Weiteres an allen möglichen Tätigkeiten, die vom Nervensystem und den von ihm gesteuerten Muskeln ausgeführt werden. Das Problem – oder manch einer wird auch sagen: das Geheimnis – liegt in der Frage, wie ein Phänomen, das als nichtphysikalisch betrachtet wird – nämlich der Geist –, seinen Einfluss auf das ganz und gar physische Nervensystem ausüben kann, das uns in Bewegung setzt. Betrachtet man geistige und neuronale Zustände als zwei Seiten derselben Medaille – als einen weiteren Janus, der uns hinters Licht führen will – stellt die abwärts gerichtete Kausalität eigentlich kaum noch ein Problem dar.

Lehnt man andererseits die Äquivalenz von Geist und Gehirn ab, muss man eine problematische Annahme machen: Danach wäre die Vorstellung, dass die Neuronen eine Kartierung der Dinge vornehmen und dass es sich bei dieser Kartierung um voll ausgeprägte geistige Vorgänge handelt, irgendwie weniger natürlich und plausibel als der Gedanke, dass andere Zellen im Organismus beispielsweise die Form der Körperteile bilden oder körperliche Tätigkeiten ausführen. Wenn Zellen im übrigen Körper in einer bestimmten räumlichen Anordnung zueinander stehen und sich dabei nach einem Plan richten, stellen sie ein Objekt dar.

Ein gutes Beispiel ist die Hand. Sie besteht aus Knochen, Muskeln, Sehnen, Bindegewebe, einem Netzwerk aus Blutgefäßen und einem weiteren aus Nervenbahnen, außerdem aus mehreren Hautschichten, die alle nach einem bestimmten Muster an ihrem Platz stehen. Bewegt sich ein solches biologisches Objekt im Raum, führt es eine Tätigkeit aus, beispielsweise wenn Ihre Hand auf mich zeigt. Objekt und Tätigkeit sind physikalische Ereignisse in Raum und Zeit. Wenn die in einer zweidimensionalen Schicht angeordneten Neuronen je nach dem Input, den sie erhalten, aktiv oder inaktiv sind, schaffen sie ein Muster. Entspricht dieses Muster einem Objekt oder einer Tätigkeit, stellt es eine Karte von etwas anderem dar, nämlich eine Karte von diesem Objekt oder dieser Tätigkeit. Da aber das Muster auf der Tätigkeit physischer Zellen beruht, ist es ebenso physisch wie die Objekte oder Tätigkeiten, denen es entspricht. Das Muster wird vorübergehend im Gehirn gezeichnet, in das Gehirn durch dessen Aktivität eingeprägt. Warum sollten Schaltkreise aus Gehirnzellen nicht eine Art bildhafte Entsprechung zu Dingen schaffen, wenn diese Zellen richtig verdrahtet sind, so funktionieren, wie sie funktionieren sollen, und im rechten Moment aktiv werden? Warum sollten die daraus erwachsenden vorübergehenden Aktivitätsmuster weniger physikalisch sein als die ursprünglichen Objekte und Tätigkeiten?