Denken mit großem Gehirn

Wissenschaftler lernen Bände über das Gehirn – wie es in Sekundenbruchteilen Entscheidungen treffen kann, wie es aus Fehlern der Vergangenheit lernt, wie es Lichtimpulse in eine komplexe visuelle Szene umwandelt. Aber für einige ist die Entschlüsselung der Sprache der elektrischen Impulse, die durch unser Gehirn wandern, nur die halbe Wahrheit. Der zweite Teil, der viel philosophischer und komplexer ist, ist, wie sich diese Gehirnaktivität in Bewusstsein übersetzt – die Selbstwahrnehmung und Wahrnehmung der Welt um sie herum.

Bill Newsome , ein Neurowissenschaftler an der Stanford University in Palo Alto, Kalifornien, hat die letzten zwanzig Jahre damit verbracht, zu untersuchen, wie Neuronen Informationen verschlüsseln und wie sie damit Entscheidungen über die Welt treffen. In den 1990er Jahren gelang es ihm und seinen Mitarbeitern, die Reaktion eines Affen auf seine Umgebung zu verändern, indem sie elektrische Stöße an bestimmte Teile seines Gehirns sendeten. Die Erkenntnisse gaben Neurowissenschaftlern enorme Einblicke in das Innenleben des Gehirns.

Aber Newsome ist von einer anhaltenden Frage besessen: Wie entsteht Bewusstsein aus der Gehirnfunktion? Diese Frage kann er am besten beantworten, indem er sich eine Elektrode in sein eigenes Gehirn implantiert – und zu sehen, wie der elektrische Strom seine Wahrnehmung der Welt verändert.



Newsome wäre nicht der erste Mensch mit einem Gehirnimplantat. Epilepsiepatienten werden vor einer Gehirnoperation einer elektrischen Stimulation unterzogen. Ein gelähmter Mann in Neuengland hat ein experimentelles Implantat, das seine Gehirnaktivität in Bewegungen eines Roboterarms übersetzt. Und am bekanntesten ist vielleicht Kevin Warwick, ein Kybernetik-Professor an der University of Reading, Großbritannien, der 2002 zuerst einen Chip in die Nervenfasern seines Arms implantierte und dann einen Chip in den Arm seiner Frau implantierte, als Teil seines Strebens, ein Cyborg.

Es ist nicht sicher, ob Newsome die Genehmigung für ein so radikales Unterfangen bekommt. Aber wenn er es tut, wird sein Experiment nicht im Interesse der Heilung einer Krankheit sein oder zu einer menschlichen Maschine werden. Er hofft, etwas Breiteres tun zu können: Bewusstsein zu verstehen.

Technologieüberprüfung : Warum ist es Ihnen so wichtig, Bewusstsein zu verstehen?

Bill Newsome : Ich denke, dass die Entstehung von Bewusstsein aus der Gehirnfunktion eine der faszinierendsten und wichtigsten Fragen der gesamten Neurobiologie ist. Wenn wir das System vollständig (vom Input bis zum Output) auf zellulärer Ebene verstehen, aber immer noch nicht genau wissen, was bewusste mentale Phänomene verursacht, werden wir versagt haben.

TR: Die meisten Ihrer Experimente wurden an Affen durchgeführt. Wie hat das Ihre Sicht auf die Beziehung zwischen Gehirnfunktionen und menschlichem Bewusstsein geprägt?

BN : Wir untersuchen Bewegungswahrnehmung. Wir bringen Affen bei, ein Muster von Punkten zu betrachten, die sich in eine bestimmte Richtung bewegen, und die Richtung der Punkte anzuzeigen, indem sie ihre Augen in dieselbe Richtung bewegen. Wenn ein Affe die richtige Antwort wählt, erhält er eine Belohnung.

Dieses einfache Verhalten enthält eine Welt im Hinblick auf das Verständnis, wie das Nervensystem intelligentes Verhalten ausführt. Sensorische Informationen, die durch das Auge in das Gehirn gelangen, müssen in eine neuronale Sprache kodiert werden, die den Reiz im Gehirn repräsentiert. Auf der Grundlage dieser neuronalen Repräsentation muss der Affe dann auf hoher Ebene beurteilen, was er tatsächlich sieht. Diese Entscheidung leitet wiederum die Auswahl einer motorischen Reaktion, nach links oder rechts zu schauen.

TR: Und Sie haben diesem Versuchsaufbau eine neue Ebene hinzugefügt, indem Sie das Gehirn des Affen stimuliert haben.

BN : Wir platzieren eine Elektrode in einem Bereich des Gehirns, der als MT bekannt ist. Die Zellen in diesem Bereich reagieren selektiv auf eine bestimmte Bewegungsrichtung. Einige Zellen sind aktiv, wenn der Affe auf die sich nach links bewegenden Punkte schaut, einige Zellen sind aktiv, wenn der Affe auf die sich nach rechts bewegenden Punkte schaut. Die Leute hatten schon lange vermutet, dass MT für unsere Fähigkeit, Bewegungen zu sehen, wichtig ist. Also machten wir ein Experiment, bei dem wir diese Zellen künstlich mit winzigen elektrischen Stromimpulsen stimulierten – es veränderte das, was die Affen zu sehen berichteten.

TR: Mit den Affenexperimenten können Sie also das Gehirn sehr gezielt stimulieren und die Reaktion des Affen verändern. Aber der Affe kann dir nicht sagen, was er sieht, wenn du das Gehirn stimulierst.

BN : Ja. Menschen können berichten, was sie sehen, hören oder fühlen, aber bei Affen können Sie nur ihre Verhaltensänderungen beobachten. Ich kann nicht in den Kopf eines Affen klettern und sehen, was der Affe wirklich sieht.

das Strafjustizsystem ist nicht voreingenommen

Dies trifft den Kern der aktuellen Debatte um das Studium des Bewusstseins. Welche bewusste Erfahrung begleitet die Stimulation und die Entscheidung des Affen? Selbst wenn Sie alles darüber wissen, wie die Neuronen Informationen verschlüsseln und übertragen, wissen Sie vielleicht nicht, was der Affe erlebt, wenn wir seine MT stimulieren.

TR: Die Leute haben gezeigt, dass die Stimulation des menschlichen Gehirns auch ähnliche Dinge bewirken kann, oder?

BN : Elektrische Stimulation des Gehirns ist nicht neu. Wilder Penfield, ein in den 1930er und 40er Jahren in Kanada tätiger Neurochirurg, der Pionierarbeit in der neurochirurgischen Behandlung von Epilepsie leistete, war der erste, der damit begann, das Gehirn von bewussten Menschen zu stimulieren. Er wollte in der Lage sein, die Teile des Gehirns zu identifizieren, die an Sprache und Bewegung beteiligt sind, bevor er den Teil des Gehirns herausnahm, von dem er dachte, dass er für die Krankheit verantwortlich war, also entwickelte er Möglichkeiten, ein Loch in den Schädel zu bohren und das Gehirn vollständig freizulegen bewusster Mensch.

Während er dort das Gehirn für klinische Zwecke stimulierte, stimulierte er auch andere Teile des Gehirns. Er zeigte, dass man durch die Stimulierung des visuellen Kortex Menschen dazu bringen kann, Sterne oder Lichtblitze zu sehen. Wenn er die Hörrinde stimulierte, hörten die Leute summende Signale. Wenn er tiefer in das Gehirn vordrang, in den temporalen Kortex, konnte er komplexe Wahrnehmungen hervorrufen. Ein Patient sagte Dinge wie: „Ich sitze auf der hinteren Veranda des Hauses meiner Mutter und sie ruft mich zum Abendessen.“

All dies tat er in den 1930er Jahren, aber das Feld ging nirgendwo hin, weil er nichts über die Schaltkreise des Gehirns wusste. Penfield stimulierte nur neurales Gewebe unbekannter Natur. Er konnte bewusste Phänomene hervorrufen, aber er gewann keine Einsicht, wie genau die bewussten Phänomene mit dem [Verhalten] der aktivierten Neuronen zusammenhängen.

Jetzt wissen wir über einzelne Zellen, neuronale Schaltkreise und ihre selektiven Eigenschaften Bescheid. So können wir bessere Hypothesen darüber aufstellen, wie Zellen zu kognitiven Phänomenen wie Wahrnehmung, Gedächtnis oder Aufmerksamkeit beitragen könnten. Wir können gezielt Teile des Systems optimieren und eine vorhersehbare Reaktion erhalten.

TR: Wie wollen Sie also den Zusammenhang zwischen Aktivität in bestimmten Teilen des Gehirns und Bewusstsein verstehen?

BN : Ich weiß jetzt nicht, wie ich es herausfinden soll, aber es scheint mir, dass die Stimulation eines menschlichen Gehirns wie meines ein guter Anfang wäre. Wenn ich meine MT stimulieren könnte, dann würde ich vermutlich wissen und sagen, ob ich die [tatsächlichen] Punkte wirklich bewegen sehe [wie in den Affenexperimenten] oder etwas ganz anderes. Dies wäre ein Anfang, um die [spezifischen Aspekte des Bewusstseins, die mit der] neuronalen Aktivierung an verschiedenen Punkten im Nervensystem einhergehen, zu identifizieren.

TR: Glauben Sie, dass Sie wirklich eine behördliche Genehmigung bekommen könnten? Was sind die wichtigsten ethischen Probleme?

BN : Es wäre schwierig, die Genehmigung für so etwas zu bekommen. Alle menschlichen Experimente in diesem Land stehen unter strenger Beobachtung. Anwälte und Anwälte in Institutionen sehen so etwas wegen der Haftungsfrage düster. Und da ist ein definitives Argument für die rutschige Steigung. Ich könnte vielleicht für mein eigenes Experiment argumentieren, aber es könnte einen Präzedenzfall für andere schaffen, für die es riskanter wäre.

Wenn ich zum Beispiel dieses Experiment machen würde, wäre es wahrscheinlich eine große Sache und würde in die Zeitungen kommen. Einige junge Doktoranden könnten es als eine Möglichkeit sehen, in seiner Karriere voranzukommen und sich dafür entscheiden. Er könnte sich einem größeren Risiko aussetzen als ich. Vielleicht würde er tiefer in sein Gehirn bohren, wo das Risiko einer Gefäßschädigung höher ist. Es wäre unangenehm zu glauben, dass ich dafür mitverantwortlich war, auch wenn mein eigenes Abenteuer gut ausging.

TR: Willst du das wirklich tun?

BN : Nun, ich habe mir das sehr genau überlegt. Ich habe mit Neurochirurgen sowohl in den Vereinigten Staaten als auch außerhalb des Landes, in dem das regulatorische Umfeld weniger streng ist, darüber gesprochen, wie praktisch und riskant dies ist. Wenn das Risiko schwerwiegender postoperativer Komplikationen eins zu hundert wäre, würde ich es nicht tun. Wenn es einer von tausend wäre, würde ich ernsthaft darüber nachdenken, es zu tun. Zu meinem Leidwesen schätzen die meisten Chirurgen das Risiko irgendwo zwischen meinen Benchmarks ein.

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