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 Jürgen Krüger                                                          Prof. Dr., Dipl. Phys, im Ruhestand              AG Hirnforschung 79104 Freiburg2

Zunächst Mehrquantenübergänge, Tieftemperaturphysik. Seit 1971 Neurophysiologie des visuellen

Systems (Katzen, Affen). Multielektroden- Ableitungen von Affen. An der Universität Parma: Chronische

Implantation von 64 Mikroelektroden in das Kortexgebiet der Spiegelneurone von Affen.

Retired physicist, neurophysiological studies, using multiple electrodes on animals; mirror neurones (Parma)

www.brain.uni-freiburg.de/kruger

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Grenzen der Neurowissenschaft bestimmen, Bewusstsein

beschreiben. Mögliche Beziehungen zwischen N und B

zusammentragen. Dazu ab und zu ein Hirnbrief.

Möglichst keine Sichtweisen/Philosophie.


Determine boundaries of neuroscience. Describe consciousness.

Collect possible relationships between n and c. A brain letter from time to time.

No viewpoints/philosophy if possible

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Der Hirnbrief Nr. 2, 2017

 

 Sehen und Unterbrechung
               
Ein großer Teil der Hirnforschung befasst sich damit, was da im Nervensystem bearbeitet oder dargestellt wird. Es gibt jedoch auch noch ein System, dem es gleichgültig ist, was in ihm bearbeitet wird: In den vier Hirnbriefen beginnend mit Nr. 45/46 (2010), und auch noch 3/4 (2011) hatte ich über ein neuronales "Nichts"-System geschrieben, dessen Aufgabe ist, festzustellen, dass sich nichts geändert hat, wie gesagt, egal was das ist. Jedenfalls, wenn dieses System seine Signale von sich gibt, dann heißt das für das eigentlich inhaltsverarbeitende System ("Was"-System), dass dieses sich jegliche Verarbeitung ersparen kann, weil das, was einmal erarbeitet wurde, unverändert weiter gilt. Zunächst sieht es so aus, als ob die letzten Sätze eine Beschreibung rein neuronaler Sachverhalte wären, wenn nicht gesagt würde, dass da etwas "gilt".
 
Wenn man mal die Welt überblickt, dann gibt es sehr viel, was sich nicht ändert. Oftmals ist die Konstanz jedoch nicht auf dem niedrigsten physikalischen Niveau: Ein Baum ist derselbe auch noch nach einem Jahr. Wachstum und Blätterbewegungen kann man vom konstanten höheren Konzept "derselbe Baum" abspalten.
 
Im Hirnbrief 2; 2015 ("Unterbrechung 4") hatte ich einen Zusammenhang zwischen der Fähigkeit, unterbrochene Prozeduren später fortzusetzen, und dem Bewusstsein erörtert. Es geht dabei um die Fälle, bei denen die für den späteren Wiederstart erforderliche Daten abgespeichert werden müssen. Der wesentliche Punkt war, dass es diese Daten sind, von denen sich die Bewusstseinsinhalte herleiten. Es wurden auch Varianten wie z.B. Abspeicherungen und dann doch nicht eingetretene Unterbrechungen betrachtet. Auch gab es als Beispiel, dass man unter der Dusche seinen Körper wäscht, und dabei "mit den Gedanken ganz woanders ist". Wenn dann mittendrin das Telefon klingelt und man das Gespräch annimmt, dann ist die Prozedur "Körper waschen" ganz zweifellos unterbrochen, und man kann sie ohne besondere Erinnerungs-Maßnahmen nicht an der Stelle der Unterbrechung fortsetzen.
 
Andererseits ist da der Fall des Sehens, während man die Augen bewegt. Auf dem phänomenalen Niveau des Bewusstseins erscheint eine stabile Wahrnehmung. Beispielsweise während einer Unterhaltung mit anderen Personen führt man ca. dreimal pro Sekunde eine Änderung der Blickrichtung ("Sakkade") durch, oftmals um große Drehwinkel. Dennoch bleibt über die gesamte Zeit die Wahrnehmung des Mobiliars stabil. Man beachtet diese Hintergrundszene zwar nicht, aber man empfindet sie als unbewegt und auch als identisch, und nicht etwa als sehr ähnlich zu einem vorangegangenen Anblick.

Nun ist auch die visuelle Wahrnehmung ein dem Bewusstsein angehöriger Vorgang. Man nimmt 16 Stunden am Tag ständig etwas wahr; Unterbrechungen der Wahrnehmung sind jedoch nicht ersichtlich oder erscheinen zumindest nicht dominant. Wie kann nun die Geschichte einer ununterbrochenen Wahrnehmung zusammenpassen mit der Idee, dass die Erscheinung "Bewusstsein" mit der Verwaltung von Unterbrechungen verknüpft ist? Zunächst erscheinen Augenbewegungen als Kandidaten für Unterbrechungen, aber es spricht dagegen, dass die meisten Blickrichtungsänderungen nicht bewusst werden, beispielsweise während man eine Rundfunksendung hört. Wieso sollte man denn überhaupt visuell etwas wahrnehmen während solcher Momente? Wieso verlöscht die Wahrnehmung nicht, wie das vom Gesäß per Tastsinn vermittelte Gefühl, dass man auf einen Stuhl sitzt? Allerdings fällt sofort auf, dass das Gesäß nicht dreimal pro Sekunde eine Sakkade durchführt, und andererseits eine jede visuelle Wahrnehmung völlig verlöscht, wenn man durch technische Tricks selbst kleinste Bildverschiebungen verhindert, die bei Augenbewegungen auftreten würden.

Die Rolle des obengenannten "Nichts"-Systems ist, eine laufende visuelle Prozedur als "nicht unterbrochen" zu erkennen, auch wenn heftige neuronale Erregungsänderungen in den Netzhautneuronen bei Blickwendungen dies nahelegen würden. Dazu muss dieses System die besonderen Charakteristika der Erregungsänderungen erkennen, und von anderen, die von tatsächlichen Szene-Änderungen herrühren, unterscheiden. Wenn also eine (normalerweise großflächige) Erregungsänderung passiert, ihr Zeitverlauf typisch für sakkadische Augenbewegungen ist, diese ungefähr dreimal pro Sekunde passiert, und vielleicht auch noch ein dazu passendes Kommando an die Augenmotorik verfügbar ist, dann signalisiert dieses System: "es hat keine Unterbrechung laufender visueller Prozeduren gegeben". Ich nehme an, dass das tatsächliche Ausgangssignal dieses Systems (ggf. nach neuronalen Umrechnungen) aus einer Abwesenheit von Erregung besteht, ebenso wie wenn zwischen zwei Augenbewegungen alles konstant bleibt; auch da gibt das System keine Erregung ab. Sobald es jedoch eine echte Änderung in der Szene gibt, liefert es eine Erregung, und daraufhin muss das "Was"-System seine Analysearbeit leisten. Insgesamt wird viel Arbeit eingespart, weil das "Nichts"-System zwar ständig laufen muss, aber nur eine relativ einfache Analyseleistung zu erbringen hat.

Die Sache hat dreierlei Auswirkungen: 1. Die visuelle Szene wird nicht abgespeichert, wenn sakkadische Augenbewegungen das Netzhautbild verschieben, und kommt somit nicht immer wieder neu ins Bewusstsein, 2. die eingenommenen Blickrichtungen werden nicht bewusst, d.h. man weiß nicht, wo man hingeschaut hat, während man eine Rundfunksendung hört, und 3. ein kleines Zeitfenster entsteht, in dem diese Organisation getäuscht werden kann, wenn nämlich eine tatsächliche Szenenänderung genau im Moment einer Augenbewegung erfolgt. Sie muss sehr schnell gehen, und darf nicht über Beginn und Ende der Sakkade zeitlich hinausragen. Wenn diese Bedingungen eingehalten sind, wird eine echte Szenenänderung nicht bemerkt, es sei denn, man richtet die Aufmerksamkeit direkt auf das sich verändernde Detail.

Wenn ich eine Prozedur starte, die zunächst eine visuelle Steuerung verlangt, dann ist der Ablauf folgender: Beispielsweise betrete ich ein Zimmer. Ein Neubeginn einer Prozedur ist wie eine Unterbrechung, aber auch diese Prozedur kann schon die Fortsetzung einer schon früher gelaufenen Prozedur sein. Das Was-System zeigt in wenigen Dutzenden von Millisekunden, wie es im Zimmer aussieht; eine episodische Speicherung wird angelegt, oder ist schon vorhanden. Wenn anschließend keine aktive visuelle Steuerung erforderlich ist, soll das Nichts-System "keine prozedurale Unterbrechung" signalisieren, und man nimmt andauernd eine identische Szene wahr.

Diese unaufmerksame Wahrnehmung wird also nicht in jeder Millisekunde vermittelt durch die von der Netzhaut kommenden aktuellen Erregungen, sondern durch eine einmalige anfängliche Szenendarstellung, die in naturwissenschaftlich völlig unverständlicher Weise phänomenal über lange Zeit "stehenbleibt". Das ist eben die Konsequenz davon, dass ein kurzzeitiger neuronaler Vorgang eine langanhaltende Bedeutung, d.h. einen langanhaltenden Bewusstseinsinhalt haben kann. Allerdings müssen dafür die neuronalen Signale von der Netzhaut vorhanden sein, aber nicht, um das Bild darzustellen, sondern um dem Nichts-System die Möglichkeit zu geben, die optischen Auswirkungen von Augenbewegungen zu erkennen, und die anfängliche Wahrnehmung als weiterhin gültig zu erklären. Wie schon gesagt, kann dieses System nicht funktionieren, wenn man durch technische Maßnahmen selbst kleinste optische Auswirkungen von Augenbewegungen absolut unterbindet. Dann verschwindet die gesamte visuelle Wahrnehmung; man sieht "Eigengrau". Weil das Gesäß von vornherein keinen sakkade-ähnlichen Mechanismus bereithält, verschwindet die Tastsinn-Wahrnehmung vom Sitzen auf einem Stuhl. Dasselbe gilt für das Hören: irgendwelche Eigenbewegungen der Ohren verursachen keine Geräusche, die in Konkurrenz treten könnten mit echten Außenweltgeräuschen. Deshalb werden Geräusche nur so lange wahrgenommen wie der physikalische Reiz dauert. Wenn ich im Dunkeln auf einen trockenen Ast trete, der zerbricht, dann könnte es ja durchaus sinnvoll sein, den nun durchgebrochenen Ast weiterhin darzustellen. Dafür kann das auditive System nur das visuelle System zu Hilfe nehmen, und diesen Ast als visuelle Vorstellung weiterleben lassen. Als rein auditive Dauer-Fortsetzung des Knackgeräuschs geht das nicht.

Das hier betrachtete System ist in Wirklichkeit viel umfassender; es ist nicht nur mit Augenbewegungen befasst, sondern mit allen Situationen, bei denen der sensorische Apparat bewegt wird, und dadurch die hereinkommenden Signale verändert werden, obwohl das, was sie darstellen, "in Wirklichkeit" unverändert ist. Eigentlich ist dieses System entwicklungsgeschichtlich viel älter als das "Was"-System, und ursprünglich war es zuständig für viele motorische Prozeduren wie z.B. eine Mohrrübe zu ergreifen, und sei es mit dem Maul. Wenn man schon ein einigermaßen vernünftig arbeitendes Sehen hat, dann muss dabei aus Anblicken ermittelt werden, wie man den Kopf dreht, und wie weit man das Maul öffnen muss. So lange alles über das Maul läuft, gibt es nur wenige Amgaben zu ermitteln, aber sobald die Affen mit ihren Händen auftauchen, wird eine visuell gesteuerte Hantierung ziemlich kompliziert, und auch Blickrichtungen müssen mit gesteuert werden, sobald man im Auge eine Stelle schärfsten Sehens ("Fovea") hat. All diese für motorische Prozeduren benötigten Signale sind eng verknüpft mit denjenigen, die man für den Betrieb des Nichts-Systems braucht: Wenn ich visuell gesteuert eine Banane ergreife, dann sind die visuellen und taktilen Signale, die ich dabei erhalte, verwandt mit denjenigen, die ich brauche, um zu erkennen, wie die Banane "als solche" aussieht/sich anfühlt, wenn  meine Blick- und Tastbewegungen (vor allem deren Zeitverlauf) herausgerechnet werden.

Zu dieser Geschichte gehört auch das Orientierungsvermögen, das für motorische Prozeduren vom Typ "Fortbewegung" gilt, und das im Prinzip ohne Bewusstsein arbeitet, so, wie auch beim Pferd, das den Weg nach Hause auch dann findet, wenn der betrunkene Kutscher eingeschlafen ist.

Man darf nicht vergessen, dass strenggenommen das "Was"-System naturwissenschaftlich unverständlich ist, weil dabei (unausgesprochen) angenommen wird, dass ich erfahre, wie eine Banane aussieht. Es ist eine Art Versickerung des Anblicks irgendwie in meinem Inneren. Ein "Ich" gibt es jedoch nur auf dem phänomenalen Niveau des Bewusstseins. Dort ist es möglich, dass ich etwas wahrnehme, und Punkt. Nichts weiter, keine Folgen. Ganze Straßenzüge, Schaufenster mit Dutzenden ausgestellter Schuhe, vorbeifahrende Autos nehme ich wahr, ohne ersichtliche Folgen. Es macht nicht viel Sinn, um die Geschichte naturwissenschaftlich beschreibbar zu machen, das Ich durch "Gehirn" oder durch die ganze Person zu ersetzen. Naturwissenschaftlich gesehen gibt es nur Prozeduren, und diese können nicht systematisch folgenlos versickern. Der Sinn des Was-Systems ist vielmehr, unterbrochene Prozeduren fortzusetzen in den Fällen, bei denen die erforderlichen Daten nach der Unterbrechung nicht mehr zur Verfügung stehen (siehe Hirnbrief 2; 2015: "Unterbrechung 4").

Die Ergebnisse des Nichts-Systems gelangen nicht (oder nur indirekt) ins Bewusstsein. Sie dienen dazu, die Roh-Sinnessignale zu bereinigen. Nur diese bereinigten Signale können dann (müssen aber nicht) ins Bewusstsein gelangen, und erscheinen dort phänomenal als "die Welt", die als unabhängig von Vorgängen (vor allem Zeitverläufen) bei der Beobachtung dargestellt ist.

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