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Archiv Hirnbriefe 2017

1(2017) Farbe

2(2017) Sehen und Unterbrechung3

(2017) Drei Arten des Sehens


Nr  1 2017

 Farbe

 

Stellen Sie sich vor, dass Sie das Gehirn auf dem Entwicklungsstande von vor 50 Millionen Jahren seien. Sie warten in Ihrem Schädel darauf, dass Sie sich zu einem modernen Gehirn entwickeln. Immerhin hatten Sie zuvor so lange gewartet, dass Sie nun schon über ein Säugetier das Kommando führen.

Was Sie nun erleben werden in Ihrer Weiterentwicklung, stelle ich Ihnen in Form einer Überspitzung dar. So ist es nicht wirklich gewesen, aber wenn es doch so gewesen wäre, wären die Auswirkungen dieselben gewesen. Und mir hätte es gut gefallen.

Damals konnten Sie noch keine Farben sehen. In Ihren Augen befand sich nur eine Sorte von Empfängerzellen. Alles andere war jedoch bestens ausgearbeitet: Wie ein heutiger Mensch sahen Sie Bewegungen, Gegenstände, räumliche Anordnungen, Helligkeiten. Auf das erfolgreiche Funktionieren Ihner Seh-Abteilung waren Sie angewiesen.

 

Am Abend legten Sie sich ins Bett. Als Sie am anderen Morgen erwachten, sah die Welt irgendwie anders aus als Sie es gewohnt waren, was Ihnen völlig unverständlich war. Zugleich konnten Sie aber alles Gewohnte weiterhin erkennen. Ihr Eindruck war so ähnlich wie damals, als zum erstenmal in Ihrem Leben eine Jazzkapelle Ihnen das Wiegenlied vorspielte, das Ihnen Ihre Mutter, als Sie ein Kind waren, jeden Abend vorgesungen hatte. Einerseits konnten Sie die altvertraute Melodie sofort heraushören, aber es war auch etwas völlig Neues, nie Gehörtes hinzugekommen, das nicht eigentlich die Melodie betraf, das Sie jedoch sofort, ohne Ihr Hirn umzubauen, als etwas völlig Getrenntes erkennen konnten, nämlich die Art und Weise, wie die Kapelle eine Melodie spielte.

So also fühlte sich das an, was Sie sahen. Ich muss nun auch verraten, was passiert war: Heimlich hatte ich Ihnen in der Nacht einen Teil Ihrer Licht-Empfängerzellen in der Netzhaut des Augenhintergrundes durch andere von einer neuen Sorte ersetzt. Für diese neue Sorte haben die Farben andere Helligkeiten als für die alte Sorte. Das hat zur Folge, daß aus den Netzhäuten Ihrer Augen jetzt Signale in Ihr Inneres strömen, die es zuvor nie gegeben hat. Nicht daß es die Signale einzelner Nervenfasern wären, die ungewöhnlich waren, aber es traten jetzt Kombinationen von Erregungen auf, die zuvor nie vorgekommen waren.

Das lag daran, daß Sie sich niemals auf nur eine einzige Nervenzelle für eine Aufgabe verlassen haben (im Gegensatz zu den Insekten, die aus diesem Grunde das Abitur nicht schaffen, und die wir deshalb verachten). So hatten Sie in Ihren Augen immer mehrere Zellen, die dieselbe Stelle im Gesichtsfeld zu bearbeiten hatten.

Nun, nach dem nächtlichen Streich, den ich Ihnen gespielt hatte, konnte es zu folgender Situation kommen: Die Zellen, die in zwei kleine benachbarte Gebiete Ihres Gesichtsfeldes schauten, meldeten, daß Gebiet 1 heller als Gebiet 2 sei. Zugleich gab es aber eine weitere, von anderen Zellen übertragene Meldung, daß nämlich Gebiet 1 dunkler als Gebiet 2 sei. Solche Ihnen völlig unverständlichen Widersprüche konnten Sie als solche sofort wahrnehmen, und es waren diese Widersprüche, die Sie hinfort als Farbe auffaßten.

Wenn da zwei farbige Flächen waren, dann gab es von nun an verschiedene Ansichten darüber, welche nun dunkler oder heller sei, je nachdem, welcher Typ Empfängerzellen am Anfang der Signalkette stand. Diesen Unterschied kannten Sie aber nicht, Sie benutzten Ihre Fasern, die aus den Augen kamen, weiterhin, ohne sie zu unterscheiden.

Nun hatten Sie ja schon damals ein hervorragendes Sehvermögen, aber natürlich waren Sie auf die traditionelle Zusammensetzung der Signale angewiesen. Die Widersprüche in den neuen Signalen hatten nicht nur Auswirkungen, wenn Helligkeiten, sondern auch wenn Bewegungen und Formen verarbeitet wurden. Das konnte also nur heißen, daß Sie irgendetwas nun nicht mehr ganz so gut sahen wie zuvor, daß Sie also etwas Neues auf Kosten vom Alten sahen. So etwas kann durchaus einen Nettovorteil bieten, solange der Verlust an Ihren alten Fähigkeiten geringfügig bleibt, bzw. Fälle heftiger Störungen selten bleiben, aber das Neue doch schon einen deutlichen Nutzen bietet.

Die Sache war also ein Balanceakt zwischen einer langweiligen, altbewährten, aber überlebenswichtigen Funktion, nämlich dem zuverlässigen Grau-in-Grau-Sehen von Formen und Bewegungen, und einer völlig verjazzten, vielleicht sehr schönen, zumindestens interessanten Darbietung von Anblicken, nämlich dem Farbensehen.

Würde man nicht mich, sondern einen Ingenieur an die Entwicklung eines Systems zum Farbensehen heranlassen, dann hätte der sicherlich den Farbbereich des Sonnenlichts in mehrere gleiche Teile geteilt, und jeden mit einem dafür besonders empfindlichen Typ von Licht-Empfängerzelle abgedeckt. Hätte er Ihnen über Nacht solche Zellen an Ihr altes Neuronensystem gehängt, wäre Ihr Erwachen die totale Jazz-Matinée gewesen. Wunderschön vielleicht, aber Sie wären praktisch blind gewesen: Sie hätten nur noch heftigste Eindrücke von der Art gehabt, von der man einen schwachen Nachgeschmack erhalten kann, wenn man etwa versucht, blaßgrüne Schrift auf genau gleichhellem blaß-orangen Grund schnell zu lesen.

Lassen Sie sich nicht verführen von einem Ingenieur, der Ihnen nur Jazz bietet. So kann es nicht gehen. Ich hingegen war viel vorsichtiger, ich begann nämlich stattdessen mit nur zwei Typen von Empfängerzellen, einem alten, der für Gelb am empfindlichsten war; und einem neuen, blau-empfindlichen. Um die Konflikte gering zu halten, habe ich vom letzteren nur ganz wenige genommen. Das ging zunächst mal ganz gut, und wie ich mich erinnere, waren Sie sehr erfreut über den munteren Anblick der Welt.

Es war nun aber das Bestreben, Ihr Sehsystem auch bezüglich seiner alten Fähigkeiten - Formen, Bewegungen - weiter auszubauen, und zwar fügten Sie nun der Netzhaut in ihrer Mitte, der Stelle des schärfsten Sehens, immer höher entwickelte Teile mitsamt einem entsprechend leistungsfähigeren Verarbeitungssystem hinzu. Dabei mußten Sie jedoch leider den oben geschilderten ersten Versuch eines Farbensehens wieder abbrechen, weil unter den erhöhten Anforderungen die zuvor akzeptablen Störungen nun doch nicht weiter hinnehmbar waren. Zu Ihrem Bedauern mußte ich Ihnen also an der Stelle des schärfsten Sehens die neuen Blauzellen wieder ausbauen. Aber da musste ich hart bleiben; Sie sollten ja wirklich gut sehen können.

Erinnern Sie sich, wie wir damals sinnierten, wie Sie doch noch zu Ihrem Vergnügen kommen könnten? Wir starteten noch einen zweiten Versuchsballon, und ersetzten erneut Zellen in Ihrer Augennetzhaut, wieder zwei Sorten statt einer. Dieses Mal machte ich es aber anders: Ich nahm nur die alten Gelb-Zellen her, und ersetzte überall, also auch mitten im Gebiet des schärfsten Sehens, ungefähr die Hälfte der Empfängerzellen durch solche, die sich nur geringfügig von den alten unterschieden. Hätte man diese allein, würde man sie daher ebenfalls Gelbzellen nennen. Sie sind aber im Vergleich zu den anderen "Gelb-mit-einem-ganz-schwachen-Stich-Rötlich-Zellen". Das erschien dem Ingenieur ganz unsinnig, weil man damit Farben nur mit Mühe unterscheiden konnte, aber so wurde sichergestellt, daß die Bedingungen, unter denen widersprüchliche Signale im alten System auftraten, nur selten erfüllt waren: Es gab kaum Streit darüber, welche von zwei Flächen verschiedener Färbung nun die hellere sei. Und siehe da, das funktionierte auch im zentralen Bereich des schärfsten Sehens. Der Ingenieur war beleidigt und verschwand; mir war er ohnehin immer unsympathisch gewesen.

Es funktionierte sogar sehr gut: Sie konnten nämlich nicht nur pauschal "Etwas Überraschendes, Verjazztes" identifizieren, was Sie sogleich als "Farbe" bezeichneten, sondern sogar mehrere Farben (mehrere verschiedene Jazz-Orchester) unterscheiden, und auch bemerken, ob nur eines, oder zwei von ihnen gleichzeitig spielten. Dafür brauchte Sie im Nervensystem nichts umzubauen. Das konnten Sie nahezu sofort. Vor allem hatten Sie es überhaupt nicht nötig, (wie der Ingenieur es sich vorgestellt hätte,) in der Verarbeitungskette von Zelle zu Zelle die Botschaft weiterzureichen bis mitten in Ihr Gehirn hinein, daß eine bestimmte Erregung ganz da draußen von den Blauzellen herkam, um erst dadurch zu wissen, daß es sich um die Farbe "Blau" handelte.

Ihr Farbensehen befindet sich auch heute noch im Wesentlichen in dem beschriebenen Zustand. Außer in der Netzhaut haben Sie überhaupt nichts in Ihrem Inneren umgebaut. Sie wundern sich immer noch über diese überraschenden Signale, als ob Sie sie erst seit gestern empfangen hätten, und sprechen ihnen deshalb, wie allem Nie-Zuvor-Gesehenen, eine große Rolle in der Kunst zu, und berichten besonders gern darüber.

Machen Sie die Probe: Bitten Sie mal eine beliebige Person, irgendetwas Beliebiges über das Sehen zu sagen. Drei Hirnforscher haben das, als sie just auf dem Hof einer Universität über diese Fragen diskutierten, mal ausprobiert: Der erste Passant, ein Student, wurde angehalten, und um einen Kommentar über das Sehen gebeten: "...just what comes to your mind when you think of 'seeing' " (Es war natürlich in Amerika). Er dachte ziemlich lange nach. Dann stieß er plötzlich nur ein einziges Wort hervor: "Color!". Wegen der geballten Aussage brachen die drei Forscher in schallendes Gelächter aus, was eine anschließende Beschwichtigung des verdutzten Studenten erforderte.

Oder machen Sie eine andere Probe: Verschaffen Sie sich eine wissenschaftliche Zeitschrift, die das Sehen zum Thema hat, und stellen Sie fest, welch erstaunlich hoher Bruchteil der Veröffentlichungen vom Farbensehen handelt.

Machen Sie aber auch eine dritte, umgekehrte Probe: Beim Versorgungsamt, zu dessen Aufgaben es gehört, Behinderungen in prozentuale Erwerbsminderungen umzurechnen, fragen Sie die zuständige Ärztin nach der Anerkennung von Farbenblindheit. Was sagt sie? "Ein Leiden, das nicht mindestens 10% bringt, wird hier überhaupt nicht erst angegeben". In einem Amt war überhaupt kein Fall bekannt, bei dem eine Störung des Farbensehens als Behinderung eingestuft worden wäre, obwohl etwa bei Kraftfahrern, wegen der Verkehrsampeln, eine Anrechnung möglich wäre. Hingegen ist eine Person, der das Formen- und Bewegungssehen fehlt, völlig blind, und entsprechend wird ihr eine sehr hohe Minderung der Erwerbsfähigkeit bescheinigt.

In der Tat ist das Farbensehen beim Überqueren einer stark befahrenen Straße, oder der Ausübung handwerklicher Tätigkeiten nur in geringem Maße hilfreich. Die Fernsehtechniker sagen dazu, daß der Gesamtumfang der zu übertragenden Fernsehsignale nur wenig größer wird, wenn man statt eines Schwarz-Weiß-Bildes ein farbiges übertragen will.

Das ist aber nicht der wesentliche Punkt, denn es kann ja wohl nicht im Ernst ein Entwicklungsschritt in Ihnen passieren, dessen Witz ausschließlich darin besteht, Ihnen einen künstlerisch interessanten, schrillen Eindruck zu verschaffen. Vielmehr kommt der eigentliche Wert des Sehens von Farben zum Tragen, wenn es um das Klassifizieren des Gesehenen geht, welches immer erfolgen muß, wenn man einen Gegenstand erkennen oder wiedererkennen will. Hat man kein Farbensehen, dann muß man dazu erst die Anblicke, die der Gegenstand aus verschiedenen Entfernungen und Richtungen, und bei verschiedenen teilweisen Verdeckungen, bietet, in komplizierter Weise umrechnen, bis eine Übereinstimmung mit einem gespeicherten Seh-Eindruck entstehen kann. Hat der Gegenstand hingegen auch noch eine Farbe, wird der Vorgang der Erkennung erheblich vereinfacht, weil der Farbeindruck im allgemeinen nicht von der Richtung und Entfernung abhängt, und die Farbe völlig unverändert zwischen teilweiser Verdeckung hindurchschimmern kann. Wenn möglich, versucht man also, um Rechenarbeit zu sparen, und damit schneller zu sein, einen Gegenstand an seiner Farbe zu erkennen.

So nützt die Farbe also vor allem bei der Wiedererkennung von Gegenständen, aber weniger bei der Erkennung von Anordnungen und Bewegungen, wie sie bei der täglichen Arbeit anfallen. Darüberhinaus bleibt Ihnen weiterhin beim Anblick von Farbe ein bißchen Überraschung reserviert. Diese nicht ernst nehmen zu müssen, nicht erschrecken zu müssen, bereitet Ihnen besonderes Wohlbehagen. Die Farbe ist in Ihnen wie der Hofnarr in früheren Zeiten (der ja viel wichtiger war als seine Bezeichnung erkennen läßt): sie benimmt sich auffällig, und sagt Wahrheiten. Der König amüsiert sich zwar über sie, aber heimlich richtet er sich nach ihr.

 

 

 

 

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.

 

Nr  3 2017

 

Drei Arten des Sehens

Die erste Art des Sehens ist naturwissenschaftlich am leichtesten zu verstehen.

Damit ist einfach nur gemeint, dass das Sehen, mitsamt dem Gehirn, nach denselben allgemeinen (erlernten oder ererbten) Prinzipien funktioniert wie bei allen anderen Organen auch. Die Grundlage sind Prozeduren, die aus verknüpften Verbänden von Zellen bestehen. Eine solche Prozedur ist in den Verbindungsstrukturen und in den möglichen Leistungen der Einzelzellen gespeichert. Sobald eine bestimmte Struktur von Eingangssignalen auftaucht, beginnt die Prozedur physiologisch zu arbeiten. Sie erzeugt ein (vielleicht sehr komplexes) Ausgangssignal, das in die "Welt" außerhalb des Organs, oder in eine andere Prozedur desselben Organs, geschickt wird.

Für das Sehen bedeutet all dieses, in vereinfachter Form, dass bestimmte Lichtverteilungen auf die Netzhaut fallen, z.B. das Bild eines Apfels, woraufhin die Prozedur anspringt und eine Greifbewegung visuell gesteuert wird. "Bewusstsein" oder "Wahrnehmung" kommen dabei nicht vor; die Beschreibung wäre auch für die Niere von derselben Art, nur kommen die Eingangssignale nicht aus den Augen, und die Leistungen und Verknüpfungen der Zellen sind andere.

Ein Beispiel wäre, wenn man von der Fahrbahn auf den Fußweg geht, und dazu visuell gesteuert am Bordstein das Bein anhebt.

Unklarheit entsteht allerdings dadurch, dass ich dennoch den Bordstein wahrnehme, wobei "Wahrnehmung", die bei anderen Organen als dem Gehirn nicht auftritt, in der Naturwissenschaft nicht existiert. Vielmehr gehört die Wahrnehmung in den Bereich "Bewusstsein". Dass ich etwas wahrnehme, ist nicht beobachtbar. Nur mein Verhalten, oder im Prinzip auch meine Hirnprozesse, sind beobachtbar; daraus einen Schluss zu ziehen, dass ich etwas wahrnehme, ist im Rahmen der Naturwissenschaft nicht möglich, zumal (zumindest im Prinzip) die Naturwissenschaft den ganzen Vorgang des Apfelgreifens komplett erklären könnte, so dass man nichts vermisst. Auch bei der Niere würde man nichts vermissen, wenn es gelänge, eine Nierenprozedur wirklich komplett zu erfassen.

Ich kenne nur ein Beispiel, an dem man genügend deutlich erkennt, dass bei der ersten Art des Sehens die Wahrnehmung keine Rolle spielt: Ich putze die Zwischenräume zwischen meinen Zähnen mit drei verschiedenen Bürstchen, je nach Breite des Zwischenraums. Der gesamte Vorgang (eine einzige Prozedur) läuft weitgehend "automatisch" ab, weil ich ihn seit vielen Jahren unverändert abwickle. Ich setze immer die Bürsten in derselben Reihenfolge von dick nach dünn ein, und die Abfolge der geputzten Lücken beginnt immer mit jeweils derselben Start-Lücke. Ich muss nicht überlegen, in welche Lücke ich welche Bürste stecke; "Lückenzielfehler" kommen nicht vor. Im Dunkeln kann ich die Lücken nicht treffen, die visuelle Steuerung vor einem Spiegel spielt auf jeden Fall eine wichtige Rolle. Andererseits nehme ich, vor dem Spiegel stehend, die ganze Szenerie des Zähneputzens wahr; da ist keineswegs ein Loch in meinem Gesichtsfeld.

Das Besondere an dieser Prozedur ist, dass ich selber nicht sagen kann, in welche Lücke ich welche Bürste stecke, obwohl ich die ganze Zeit die ganze Abwicklung der Prozedur wahrnehme. Um eine solche Frage zu beantworten, muss ich die Prozedur (zumindest den Teil, der mit nur einer Bürste durchlaufen wird) tatsächlich durchführen, und sie dabei aufmerksam beobachten und ggf. bewusst stoppen, um zu sehen, in welcher Lücke die Bürste nun steckt.

An diesem Beispiel kann man erkennen, dass die visuelle Wahrnehmung für die Steuerung der visuellen Prozedur keine Rolle spielt. Vermutlich gilt das auch für das Fußheben am Bordstein und viele ähnliche Vorgänge, nur lässt sich bei ihnen nicht so ohne weiteres erkennen, dass die Wahrnehmung etwas anderes bietet als das, was für die Aufgabe gebraucht wird. Offenbar fehlen in der Wahrnehmung Angaben darüber, welche visuellen Details zu einer bestimmten Aufgabe gehören. Andererseits enthält eine Prozedur, "wie es weitergeht", während die Wahrnehmung nur Momentanzustände anzeigt, dann aber, so gut es geht, alles, was auf die Netzhaut fällt.

Wer nur diese erste Art des Sehens hat, kann all das sehen, wofür er eine Prozedur hat. Da kann es durchaus ganz einfache Warnprozeduren geben, aber es kann auch, wie beim Hören, Fälle geben, bei denen es nichts zu tun gibt, d.h. das Lebewesen sieht nichts, obwohl bildliche Strukturen auf die Netzhäute fallen. Dennoch kann so etwas ein sehr leistungsfähiges Sehen abgeben. Wie gesagt, kommt dabei keinerlei Wahrnehmung, und damit auch keinerlei Bewusstsein, vor. Auch kommt keine Aufmerksamkeit in Form einer Empfindung vor, wenn auch man vielleicht das Anspringen einer Prozedur ungefähr so auffassen könnte.

Die zweite Art des Sehens ist von der Art, wie sie vielleicht ein Laie beschreiben würde, der aber immerhin weiß, das das Gehirn eine Rolle spielt: In der Ferne sieht man einen Hasen und einen anschleichenden Fuchs; man versucht, mit voller Aufmerksamkeit die Szene ununterbrochen "im Auge zu behalten", und stellt sich auch vor, dass entsprechende Neurone im Kopf dafür arbeiten. Sogar, dass sie "mit Volllast" arbeiten, könnte man empfinden. Ähnliches würde man beim Fussballtorwart vermuten, wenn er einen gegnerischen Spieler mit dem Ball herannahen sieht. Weniger dramatische Fälle sind, dass ich ein bestimmtes Buch in meinem Bücherregal identifiziere und es dann herausnehme.

Im Gegensatz zur ersten Art scheint es hier auf den Wahrnehmungsinhalt und auf die Aufmerksamkeit anzukommen. Eine zugehörige anschließende Tätigkeit kommt hingegen nicht vor. Vielmehr muss man sich (ggf. sehr schnell) bewusst entscheiden, was man tun will.

Die dritte Art des Sehens ist dafür verantwortlich, dass man 16 Stunden täglich, wenn man nicht schläft, immer visuell etwas wahrnimmt. Niemals ist wegen Desinteresse oder aus Sparsamkeitsgründen ein Loch im Gesichtsfeld. Dabei ist den meisten Leuten gar nicht klar, dass sie zu allen Zeiten das allermeiste davon als identisch ("dasselbe") mit etwas zuvor Wahrgenommenen auffassen. Dazu gehört das Wohnungs- und Arbeitsplatzmobiliar, Gebäude am Wohnort und vieles andere mehr. Einem Ingenieur, der nichts mit Neurowissenschaften zu tun hat, würde es widersinnig erscheinen, wenn er den ganzen Tag an seinem Büro-Arbeitsplatz sitzt, dass das wochenlang unveränderte Mobiliar ihm gegenüber ununterbrochen, Millisekunde für Millisekunde, vom Gehirn "signalisiert"
werden sollte. Vielmehr würde er irgendeine sparsamere Kodierungsmethode vermuten. Wenn er ein bißchen schärfer überlegt, wird er vielleicht bemerken, dass er ein bestimmtes Buch aus dem Regal ihm gegenüber nicht auswählen kann, ohne dabei "Aufmerksamkeit" auf das Regal zu richten, obwohl das Regal, das er auch zuvor schon stundenlang wahrgenommen hat, dadurch überhaupt nicht anders aussieht. Es erschien den ganzen Tag über optisch scharf. Dennoch kann er ohne die Aufmerksamkeit das Buch nicht auswählen. Vielleicht wird er auch noch bemerken, dass die Wahrnehung der Szene vor ihm sich überhaupt nicht verändert, obwohl er ständig während der Arbeit die Blickrichtung ändert.

Wegen ihrer 16-Stunden-Präsenz überlagert sich die dritte Art zwangsläufig den anderen beiden. Für den Fußballtorwart, der per Zweiter Art einen Angriff beobachtet, verlöscht nicht die Wahrnehmung des ganzen Stadions. Die dritte ist diejenige Art, für die es am schwierigsten erscheint, etwas über die zugehörigen neuronalen Prozesse zu sagen.

Zur zweiten und dritten Art des Sehens steht schon einiges in den Hirnbriefen 11/12.2010: "Aspekte der Zeit 3: Sehen"; 2.2015: "Unterbrechung 4"; 2.2017: "Sehen und Unterbrechung". Dort habe ich schon dargelegt, dass ganz allgemein ein kurzzeitiger multineuronaler Erregungsvorgang (bestenfalls einige Hunderte von Millisekunden) auf dem phänomenalen Niveau des Bewusstseins einen lange Zeit gültigen konstanten Bewusstseinsinhalt bedeuten kann. Mit naturwissenschaftlichen Argumenten kann man so etwas nicht widerlegen, weil "A bedeutet B" generell keine naturwissenschaftliche Beziehung ist. Im visuellen System ist ein räumliches Analogon recht gut untersucht. Darüber regt sich kein Wissenschaftler auf, hingegen sehr wohl, wenn dasselbe auf der Zeitachse passiert ("Wie soll denn das gehen?"). Das Kernelement der Aussage ist, dass nach Verlöschen der kurzzeitigen Erregung der Bewusstseinsinhalt, und vor allem ein Wahrnehmungsinhalt, weiterhin sozusagen freischwebend erhalten bleibt. Da ist es nicht verwunderlich, dass man damit kein Buch im Bücherregal identifizieren, und dann den Arm zum Herausnehmen ansteuern kann. Um das zu leisten, muss man, wie gesagt, die Aufmerksamkeit bemühen, was nichts anderes ist, als dass man die neuronale Aktivität erneut starten muss. Man kann die dritte Art als die neuronal unbegleitete Fortsetzung von Sehprozessen, die mit der zweiten Art, d.h. mit einer neuronalen Erregung begonnen haben, auffassen.

Die Sache hat zum Teil eine entfernte Ähnlichkeit mit der Datenkompression eines kontinuierlich einlaufenden Textes, indem man ein Wörterbuch anlegt, in dem jedes Wort nur einmal aufgeführt ist, und dazu eine Liste zu jedem Wort, aus der hervorgeht, wie es an den verschiedenen Stellen des Textes zwischen die anderen Wörter eingeordnet werden muss. Jedes Wort ist, wenn es mehrfach auftritt, dadurch trivialerweise dasselbe. Letztlich verschiebt sich das Problem auf "die Zeit", welche ja auch ein phänomenaler Gehalt ist, denn wenn nicht zur Verfügung steht, dass ein gegenwärtiger neuronaler Vorgang (nämlich das Auslesen eines Inhalts eines episodischen Gedächtnisses) einen vergangenen neuronalen Vorgang bedeuten kann, dann kann man nicht verstehen, was mit "Zeit" gemeint ist. Neuronale Vorgänge jeder Art sind, rein naturwissenschaftlich gesehen, immer nur gegenwärtige bedeutungslose Vorgänge. Die genannte Bedeutungszuweisung, die im Bewusstsein passiert, ist für den Zeitbegriff erforderlich. Schließlich ist die gesamte Naturwissenschaft eine komplexe Ansammlung phänomenaler Gehalte des Bewusstseins, und die Zeit ist darin enthalten. Hier wird erneut die Rückbezüglichkeit der ganzen Bewusstseins-Argumentation deutlich, denn die (phänomenale) Naturwissenschaft, die irgendwie auf neuronalen Prozessen ruht, soll herangezogen werden, um all die genannten Zusammenhänge zu erklären.

Eine Warnung möchte ich aussprechen vor der unbedachten Verwendung des Begriffs "Wahrnehmung". Die Unbedachtheit rührt vor allem daher, dass wissenschaftliche Untersuchungen über das Sehen weitestgehend im zeitlichen Bereich des Beginns, oder der Veränderung visueller Reize stattfinden. Zu diesen Zeiten sind die visuellen Neurone noch tätig. Was nach einer Stunde nach Einschalt
en eines konstanten Reizes passiert, ist naturwissenschaftlich nicht leicht zu untersuchen, aber man stellt eine völlig unveränderte Wahrnehmung fest. Man muss sich gut überlegen, wie es unter diesen Umständen zu sprachlichen Aussagen kommen kann ("ich nehme den Reiz weiterhin unverändert wahr"). Vor allem wird irgendein Neustart neuronaler Prozesse erforderlich sein, sonst ließe sich ja kein Sprachsignal erzeugen. Jedenfalls sollte man vermeiden, von dem sprachlich berichteten Zeitverlauf einer Wahrnehmung auf den Zeitverlauf des zugehörigen neuronalen Prozesses zu schließen.

Es wäre auch schon hilfreich, wenn mal jemand die dauerhaft (durchaus als hoch) wahrnommenen Bildschärfe abschätzen könnte, und eine Überlegung anschließen könnte, was die Neurone leisten müssten, wenn sie, wie "klassisch" angenommen, ständig Millisekunde für Millisekunde, eine als konstant wahrgenommene Szene signalisieren müssten. Ich vermute, dass das neuronale visuelle System damit völlig überlastet wäre. Hinzu käme, dass dann Rauschen wahrzunehmen sein müsste, was der wahrgenommenen Identität widerspräche.

In den obengenannten Hirnbriefen ist der Haupt-Unterschied zwischen den Arten des Sehens schon diskutiert worden: Während man die erste Art im Prinzip (wenn wohl auch nicht so ohne weiteres in der Praxis) vollständig verstehen kann, dabei aber kein Bewusstsein (und damit keine Wahrnehmung) vorkommt, glaube ich, dass die anderen beiden Arten zusammenhängen mit der Organisation von Unterbrechungen des (rein prozeduralen) Sehens erster Art, wobei diese Unterbrechungsorganisation auch für andere als visuelle Prozesse gilt. Sie beschert dem Menschen die Möglichkeit, Prozeduren von quasi unendlicher Dauer stückweise zu betreiben, muss dazu aber jeweils die für eine Fortsetzung erforderlichen Startdaten bereithalten. Die Idee ist, dass diese Daten eine nahe Verwandtschaft mit dem Bewusstsein haben, wenn auch letzteres damit nicht in einem naturwissenschaftlichen Sinne erklärt wird.

Vielleicht muss man letztlich alle Prozeduren als Fortsetzungen schon früher begonnener Prozeduren auffassen, was vielleicht einen Ansatzpunkt gäbe für die in jedem Individuum möglicherweise unterschiedliche neuronale Ausgestaltung von Wahrnehmungsinhalten ("Qualia"), indem diese Unterschiede von Start-Unterschieden zu Urzeiten ("Anfangsbedingungen") herrührten. Damit würde die prinzipielle naturwissenschaftliche Unzugänglichkeit von Bewusstseinsinhalten vielleicht verständlich. Es wäre denkbar, dass auch bei rein naturwissenschaftlicher Betrachtungsweise hier ein Element hereinkäme, nämlich eine Anfangsbedingung, die nicht erklärt werden könnte.

Auch in der Physik braucht man ja die Anfangsbedingungen für Unterbrechungs-Fortsetzungen: Die Fallbewegung eines Apfels "beginnt" mit dem Loslösen des Stiels vom Baum. Hingegen wenn man das ganze Weltall betrachtet, geht diesem "Beginn" die allmähliche Austrocknung des Stiel-Ansatzes voraus, und diesem Vorgang wiederum eine bis in die unendliche Vergangenheit zurückreichende Kette weiterer Vorgänge, die sich naturwissenschaftlich prinzipiell nicht mehr beobachten lassen.

Schließlich muss man sich mit dem Zeitbegriff befassen. Die Idee ist, dass das richtige Ineinanderschachteln von Teilstücken verschiedener Prozeduren diesen Begriff erfordert. Hingegen kommt das Sehen der ersten Art ohne diesen aus, weil es bei rein prozeduraler Verarbeitung immer nur darauf ankommt, was in der Gegenwart passiert. Diese Gegenwart wird zwar von vergangenen Vorgängen beeinflusst, aber nachdem diese "abgeladen", und über das zuvor Abgeladene darübergeschüttet worden sind, sind sie als einzelne vergangene Vorgänge nicht mehr zugänglich.

Auch die Physik hat etwas zum Zeitbegriff zu sagen (siehe Hirnbrief 1, 2016: "Zeit und Physik"). Es erweist sich jedoch als nahezu unmöglich, mit Physikern darüber zu sprechen. Sobald sie auch nur von ferne ahnen, dass da auch die Rede vom Gehirn sein soll, nehmen sie Reißaus. Es wäre erfreulich, wenn sich diese Situation mal ändern würde.

 

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