Jürgen Krüger:   Hirnforschung
 

 

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letzte Änderung dieser Webseite 24. Nov. 2021


 Der Hirnbrief 2, 2021:

Die neuronale Darstellung der Welt

Zuvor eine Anmerkung, die den um 2021/22 herum herrschenden Zeitgeist betrifft: Ich werde nur "der Wissenschaftler" schreiben, und nicht "...-in" irgendwie unterbringen, weil ich es als entwürdigend empfinde, ALS ERSTES "Wissenschaftler" zu schreiben, und erst DANACH (hinten!!) ein "-in" anzuhängen, um damit Frauen zu kennzeichnen. Ich möchte, dass an diesem Wort nicht unterschieden wird, ob es sich um Frauen und Männer handelt. Wenn man mit "Wissenschaftler" jedoch nur Männer meint, so würde das zurückführen zum biblischen Bild Adams, der zunächst existieren muss, damit (entsprechend dem Zeitgeist vor 2000 Jahren) aus seiner Rippe dann Eva werden kann. Die Rippe wird dann sprachlich zu einem kümmerlich hinten drangehängten "..in" verarbeitet. Ich bin ein Mann. Ich müsste mich schämen, wenn ich so mit Frauen umginge.

Das Gehirn benötigt eine enorme Menge an Stoffwechselenergie, und zwar auch in angeblichen Ruhezuständen, bei denen man meint, nichts zu denken. Wenn dann eine besondere Anforderung kommt, für die ein Hirngebiet zusätzliche Energie benötigt, dann kann das nur gehen, indem zum Ausgleich anderswo im Gehirn weniger zur Verfügung gestellt wird als normal. Aber diese Maßnahme allein reicht bei weitem nicht aus, um einen leistungsfähigen Betrieb des Gehirns sicherzustellen.

Schon ohne besondere Fachkenntnis mag niemand glauben, dass das ganze Mobiliar im Zimmer, das ich stundenlang als völlig unverändert wahrnehme, während ich mich mit jemandem unterhalte, ebenso stundenlang und wohlgemerkt konstant durch die Neurone in meinem Gehirn dargestellt wird. Vielmehr würde man einen Trick vermuten, der irgendwie sparsam wäre, wenn auch man darüberhinaus nicht wüsste, wie dieser beschaffen sein könnte. Wer sich besonders schlau vorkommt, bringt vielleicht das Stichwort "Gedächtnis" ins Spiel, ohne allerdings zu bedenken, dass dieses ja ausgelesen werden müsste, und zwar die ganze Zeit über. Das wäre dann energetisch nicht besser als wenn die Originalszene direkt ständig neuronal wiedergegeben würde.

Aus der Sicht des Gehirns ist daher von Anbeginn an klar: es muss eine ganz radikale Auswahl getroffen werden, was überhaupt verarbeitet werden kann. Am wichtigsten sind Änderungen. Mit denen wird es sich vordringlich befassen. Aber das allein ist noch nicht ausreichend. Schon im vorigen Hirnbrief hatte ich erwähnt, dass zusätzliche Schritte zur Sparsamkeit erforderlich sind.

Ein erster Schritt ist, den Zeitverlauf zu durchsuchen nach Momenten, in denen hinreichend starke zeitliche Änderungen stattfinden, und in dazwischenliegende Abschnitte, die als zeitkonstant gelten. Das wird einfach erreicht durch eine Änderungsschwelle, die, wenn es notwendig ist, recht hoch gesetzt werden kann: Wenn die Änderung der Daten diese Schwelle übersteigt, dann wird sie als eine tatsächliche Änderung behandelt, andernfalls gelten die Daten als zeitkonstant, auch wenn sie noch schwächere Änderungen enthalten. Eine zweite Maßnahme ist, dass verschiedene Änderungen, die mit Eigenbewegungen der Augen oder des Körpers zusammenhängen, einfach nicht als Änderungen anerkannt werden. Stattdessen werden die Daten in diesen Momenten weiterhin als unverändert angesehen. Dieser Schritt enthält allerdings einige Komplikationen, auf die hier nicht eingegangen werden soll. Eine dritte Maßnahme ist, im Fall komplexerer Systeme, sich immer nur mit den Teilen des Systems zu befassen, die sich tatsächlich ändern, während unveränderliche Teile nicht bearbeitet werden. Ein vierter Schritt ist schließlich die "Hinwendung von Aufmerksamkeit". Hierzu soll nur gesagt werden, dass dieser Schritt, der vom Gehirn selbst ausgeht, wie eine tatsächliche Änderung eines gezielt kleinen Teils der hereinkommenden Daten behandelt wird, auch wenn keinerlei Änderung in dem Moment passiert. Sozusagen schüttelt das Gehirn mal kurz an den Rohsignalen der Sinnesorgane, damit sie wie eine Änderung behandelt werden können.

Das Gehirn würde also dem Lebewesen eine Welt anliefern, die nur aus Änderungen, und nur aus den wichtigsten, besteht. Es ist ein sparsames und vor allem lückenhaftes Bild: Wo keine Änderung ist, da ist nichts. Alles verlöscht, sobald es sich nicht mehr ändert.

Was ist mit diesen Lücken? Wenn kein Gehirn imstande ist, Mitteilungen über diese zu liefern, woher will man denn wissen, dass sie überhaupt existieren? Wenn ich die Größe einer Änderung in eine Zeile einer Liste schreibe, und die Größe der nächsten Änderung in die nächste Zeile, woraus kann ich denn dann entnehmen, dass da noch etwas dazwischen sein könnte, wovon das Gehirn, das ja alle Daten liefert, nichts meldet? Man könnte die Zeitpunkte der Änderungen auch mit notieren, aber wozu sollte denn das Gehirn sich mit so etwas wie "Zeit" befassen, wenn es doch nur auf die Änderungen ankommt? Eine Änderung folgt auf die andere, und Punkt. Dazwischen passiert nichts. Die Werte der Änderungen sind einfach Zahlen, von denen niemand weiß, dass sie Änderungen von etwas anderem sein könnten.

Damit ist natürlich noch nicht viel geklärt, wenn auch es zahlreiche Hinweise aus der experimentellen Hirnforschung gibt, die die Geschichte bis hierhin stützen. Diese Hinweise sollen hier aber nicht dargelegt werden. Vielmehr soll ein Blick in die Fundamente der Naturwissenschaft geworfen werden. Ich beziehe mich auf den vorigen Hirnbrief (Nr. 1, 2021) in dem gleich zu Beginn ausgeführt wurde, dass die fundamentalen Naturgesetze Beziehungen zu zeitlichen Änderungen von Variablen enthalten. (Der räumliche Bereich wird jetzt nicht betrachtet.)

Das ist ein heikler Punkt, den ich im vorigen Hirnbrief nicht genügend deutlich angesprochen habe. Was ich jetzt schreibe, erscheint hartgesottenen Naturwissenschaftlern vielleicht als trivial oder selbstverständlich, aber diese sind ja in der Bevölkerung eine kleine Minderheit. Zunächst einmal ist es wichtig, zu wissen, dass es unter den hier bedeutsamen fundamentalen Naturgesetzen keines gibt, das direkt beispielsweise den gesamten Zeitverlauf einer Pendelbewegung zum Inhalt hat, und das nicht in noch weiter grundlegende Bestandteile zerlegt werden könnte. Vielmehr ist es eben gerade die Rolle der Darstellung in Form zeitlicher Differentialgleichungen, dass immer nur von einem Moment geredet wird, aber dieser Zusatz "Differential...." bedeutet, dass zugleich angegeben wird, wie es im infinitesimal nächsten Moment weitergeht. Auf diese Weise muss man sich von einem Moment zum nächsten hangeln und dann immer so weiter. Das muss das Gehirn tun. In den Gleichungen steht nicht drin, dass dieses Weiterhangeln getan werden muss, d.h., der Vorgang des Weiterhangelns ist kein fundamentales Element der Naturwissenschaft. Vielmehr steht da nur, wie ein Zustand der Natur mit seinem infinitesimal zeitlich benachbarten Zustand zusammenhängt, und niemand sagt, ob dieser eine Zustand und sein Nachbar nicht vielleicht die einzigen sind, die es überhaupt gibt.

Man muss sich nun anschauen, wie eine solche Nachbarschaftsbeziehung aussieht. Als Beispiel ist der Begriff "Geschwindigkeit" geläufig, den man sich gedanklich aufgebaut denken kann aus einem Zeitabschnitt, der verstreicht, wenn ein Gegenstand von einem zum anderen Ort gelangt. So erreichte im Jahre 1904 die Maffei-2B1-Dampflokomotive zwischen Offenburg und Freiburg einen kurzen Moment lang auf einem entsprechend kleinen Streckenabschnitt die Spitzengeschwindigkeit von 144 km/h, wobei sie in einer Millisekunde von einer Stelle zu einer 4 cm weiter vorn liegenden Stelle gelangte. Man kann aber die Vorstellung von Ort un Zeit beiseitelassen, und nur eine Geschwindigkeit von einem Tachometer ablesen. Worauf es jetzt hier ankommt, ist, dass damit die Vorstellung einer zeitlichen Entwicklung von einer Situation 1 (in diesem Fall einem Ort) zu einer Situation 2 verlorengeht. Da hat man in einem Moment nur eine abgelesene Zahl. Aus dieser geht nicht hervor, dass es noch andere Situationen gibt, nämlich zu anderen Zeiten, zu denen es andere Zahlen gibt.

Weil in diesem Beispiel die Zusammenhänge allzu vertraut sind, wiederhole ich die Geschichte an einem Beispiel aus der Elektrodynamik, für die man normalerweise keine Alltagsvorstellungen hat. Da gibt es in den fundamentalen Naturgesetzen einen Zusammenhang zwischen der zeitlichen Änderung eines elektrischen Feldes und einer Art räumlicher Verwirbelung eines Magnetfeldes. Da man keine Anschauung von elektrischen Feldern hat (man stellt sich vor, dass niemand weiß, was ein elektrisches Feld ist), könnte ja durchaus die als kompakt aufgefasste "zeitliche Änderung eines elektrischen Feldes" die eigentliche fundamentale Größe sein (entsprechend der obigen Geschwindigkeit), für die diese Magnetfeldsache sogar ein Messverfahren liefern würde. Dass es sich dabei um die Änderung von etwas anderem handelt, wäre nicht ersichtlich. Damit wäre auch nicht ersichtlich, dass es eine Zeitachse gäbe, längs derer sich diese Änderung erstrecken würde.

Man kann mal anschauen, was passiert, wenn man eine beliebige gemessene Zahl auffasst als "Änderung einer anderen, unbekannten Variablen", und zugleich eine Skala vorgibt (eine "Koordinate"), längs der diese Änderung sich vollziehen soll.

Als sinnloses Beispiel dafür erfinde ich eine Skala von "weiß" über "rosa" bis "knallrot", die von einer farb-regulierbaren Zimmerlampe herrührt, und ich nehme Schall-Messwerte in 1 km Entfernung von einem Flugplatz auf, während ich die Rosa-Werte auf meiner Skala in kleinen Schritten erhöhe. Ich habe dieselbe Sorge wie oben beim Gehirn: ich verarbeite nur Fälle, bei denen sich die Meßwerte hinreichend stark unterscheiden, wenn sie an zwei eng benachbarten Rosa-Werten gemessen wurden. Wenn hingegen dabei zwei gleiche Werte gemessen werden, erfolgt gar keine Verarbeitung.

Woran liegt es, dass diese Geschichte so sinnlos ist? Zum einen hat die benutzte Skala zwei Enden (auch nur ein Ende, oder auch ein Nullpunkt mitten drin, wären bereits schlecht), weil dadurch ein Schrittchen von hellrosa zu einem leicht rötlicheren Wert sich doch unterscheiden würde von einem ebensogroßen Schrittchen kurz vor dem Knallrot-Ende, indem nämlich zwar die Schrittchen gleich groß sein mögen, aber zugleich sind die Rot-Werte verschieden. Das ist im Fall der Zeit ganz anders, denn zwei Zeitschrittchen, an verschiedenen Tagen genommen, sind ihrer Natur nach ununterscheidbar, d.h. es dürfte keinerlei Ereignisse geben, die zwar von einem solchen Zeitschrittchen abhängen, aber doch nicht gleich sind, wenn diese Schrittchen an verschiedenen Tagen liegen. Bei diesem letzten Satz soll man nicht an Alltagssituationen denken, bei denen am 1. März 11 Uhr so gut wie niemals genau dasselbe passiert wie am 2. März um 11 Uhr. Vielmehr sind isolierte Situationen gemeint, wie zB. ein Pendel, dessen Schwingung an zwei Tagen in genau gleicher Weise gestartet wird. Der weitere Verlauf dieser Schwingung, wohlgemerkt ohne dass zusätzliche Einflüsse hinzukommen, hängt dann nicht ab von dem Tag, an dem die Sache stattfindet. - Solche Eigenschaften hat nur die Zeitskala, und auch die Raumkoordinaten, zumindest in der gewöhnlichen (nicht-relativistischen) Physik.

Also darf man für ein Manöver von der Art "Variable auffassen als Änderung einer anderen, unbekannten Variablen" nur eine Skala benutzen, bei der, wenn man auf ihr an einer beliebigen Stelle landet, in gar keiner Weise ersichtlich ist, wo man sich auf dieser Skala befindet.

Aber das ist nicht alles. Ich muss nämlich auch darauf achten, dass ich mich bei meinen Messungen nur auf die gewünschte Skala beziehe. Meine Messungen dürfen sich nicht heimlich auch noch auf anderen Skalen ausbreiten. Das würde aber im Fall der obigen Rosa-Skala heißen, dass ich alle einzelnen Werte meiner Messserie sowohl am gleichen Ort als auch zum selben Zeitpunkt vornehmen müsste. Das würde natürlich nicht gehen. Oder genauer: Wenn es tatsächlich einen Zusammenhang zwischen diesen Rosa-Werten und dem gemessenen Schall gäbe, dann würde dieser Zusammenhang für alle Rosa-Werte zwar gleichzeitig, und an derselben Stelle existieren, aber ich könnte nicht alles gleichzeitig an derselben Stelle messen. Ich könnte nur an vielen Stellen (mit vielen Messapparaten) gleichzeitig, oder an einer Stelle nacheinander mehrere Werte auf der Rosa-Skala messen. Darüberhinaus müsste ich eventuell noch weitere versteckte unsinnige Skalen, die es vielleicht auch noch geben könnte, ausschließen.

Mit all dem bisherigen ist immer noch nicht gesagt, wieso das Beispiel der Rosa-Skala so unsinnig ist, wohingegen, wenn man nur einen Zahlenwert für die kompakte Variable "Änderung des elektrischen Feldes" gemessen hat, es sinnvoll ist, diese Zahl als Änderung einer anderen Variablen, nämlich des elektrischen Feldes, aufzufassen, und dafür die bis dahin verborgene Skala "Zeit" heranzuziehen. Vor allem die Neurophysiologie lenkt den Blick auf diese Situation: die Neurone produzieren irgendwelche Erregungen, die nun als Änderungen von irgendwelchen (vor allem Außenwelt-)Situationen aufgefasst werden sollen. Wieso ist denn "die Zeit" brauchbar als Skala, längs derer sich diese Änderungen ausbreiten? Ist es nur deren Eigenschaft, keine Enden und keine Nullstelle zu haben?

Das trifft zwar zu, aber es ist nicht der entscheidende Punkt. Dieser ist vielmehr, dass für derlei Probleme nur Situationen "in Echtzeit" betrachtet werden dürfen. Das bedeutet, dass eine Messung nicht auf einmal für einen längeren Abschnitt einer Skala durchgeführt werden kann, sondern in einem Moment können nur die Daten gemessen oder beobachtet werden, die zu diesem Moment vorliegen. Freilich wird in der praktischen Naturwissenschaft oftmals eine ganze Messserie durch ein Gerät abgewickelt, die Messwerte werden gespeichert, und der Wissenschaftler schaut sich die Daten später alle auf einmal an. Wegen der heiklen Bedeutungszuweisung "Gegenwärtig aus dem Speicher ausgelesene Daten bedeuten vergangene Daten" muss dieser verkomplizierende Schritt ausgeschlossen werden.

Hier liegt der Knackpunkt: Ich, der die Messung durchführt, müsste mich auf dieser (unsinnigen) Skala an einer Stelle "befinden", d.h. ich müsste einen Wert vom Typ "Rosa-Jetzt" auf der Rosa-Skala einnehmen, und ich könnte nur den an dieser Stelle vorliegenden Flugzeug-Schallwert ermitteln. Es ist nicht einfach nur damit gemeint, dass ich von meiner Zimmerlampe mit einem bestimmten rosa Licht angestrahlt werde, sondern ich müsste (natürlich für alle Zeiten) beispielsweise die Eigenschaft "rosa Stufe 26" haben, um den Flugzeug-Schall bei "rosa Stufe 26" zu beobachten. Diese Zuordnung "rosa Stufe 26" zu meinem "ich" ist unvorstellbar, und auch widersprüchlich, weil ich ebenfalls für alle Zeiten die Eigenschaft "rosa Stufe 12" haben müsste, um den Flugzeug-Schall bei diesem Wert zu messen. Genau so ist es aber für den Fall "Zeit" (wobei nun "Zeit" die Rolle der Rosa-Werte einnimmt): ich kann nur Erscheinungen beobachten oder messen, die in dem Moment "jetzt" stattfinden, d.h. den ich als "jetzt" empfinde, also an dem ich mich auf der Zeitachse "befinde". Ein jeder Vorgang lässt sich im Prinzip beobachten, egal "wann dieses Jetzt auf der Zeitachse liegt" (freilich ist dieses ein ziemlich krummer Satz). Einen Vorgang kann ich jetzt nicht beobachten, der gestern oder morgen stattfand(..-findet). Wie gesagt: Abrufe von Speicherungen gelten nicht. Auch müsste ich "von allein" auf dieser Rosa-Skala vorankommen, und könnte keineswegs beschließen, an welche Stelle der Skala ich gehen möchte, um dort eine Beobachtung zu machen.

Durch diese Geschichte wird hoffentlich verdeutlicht, dass die gewöhnliche Idee des naturwissenschaftlichen Betriebs, nämlich ein System zu beobachten, wobei vom Beobachter keinerlei Einfluss ausgeht, so einfach nicht ist. Vielmehr sieht der Beobachter immer nur, was jetzt ist, und dazu muss er selber ebenfalls "jetzt" sein. Von vergangenen Beobachtungsergebnissen heißt es so schön, dass diese "nicht mehr beobachtbar" seien, und dieses wird unterschieden von "nicht beobachtbar". Die Existenz von vielen nur in der Vergangenheit beobachteten Vorgängen oder Gegenständen wird oftmals gleichermaßen angenommen wie für Beobachtungen in der Gegenwart. Daraus entsteht ein Weltbild, das nur zu einem geringen Teil durch gegenwärtige Beobachtungen gestützt wird. Dieser Sache hat schon Augustinus vor 1600 Jahren misstraut.

Das Weltbild auf dem Niveau "Änderungen" ist eine urtümliche Version. Es entspricht dem, wie die Neurone die Welt auffassen. Niemand wüsste, dass es sich um Änderungen von irgendwelchen anderen Größen handelt. Eine derartige "Änderung" "folgt" der anderen, wobei aber keine zeitliche Reihenfolge gemeint ist, d.h. ebenso könnte man sich vorstellen, dass das Weltbild von einer "Änderung" zur nächsten in zwei völlig getrennten kompletten Welten dargestellt wird, und die ganze Abfolge (die man sich ja doch immer wieder als eine zeitliche vorstellen will) wäre dann nur durch eine fortlaufende Numerierung gekennzeichnet, wobei zu jeder Nummer eine jeweils komplette aber unterschiedliche Welt gehört. Diese Welten kann man sich sozusagen als "alle gleichzeitig existierend" vorstellen (wobei natürlich niemand weiß, was "gleichzeitig" ohne Zeitbegriff bedeuten soll). Auf jeden Fall aber gibt es zu einem "momentanen" Weltbild nur ein einziges "folgendes" Weltbild. Das kann ich hier nicht näher ausführen: Dieses entsteht über einen weltweiten indirekten Zusammenhang mit Energie (und noch anderen Dingen) als der bestmögliche Schritt, und davon gibt es immer nur einen. Der Schritt ist dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte im Weltall enthaltene Energie konstant bleibt, also dass beim Schritt von einer "Änderung" zur nächsten die Gesamtenergie weder größer noch kleiner wird (dieser letztere Satz gibt jedoch nicht her, dass es nur einen nächsten Schritt gibt). Dennoch: warum es überhaupt in dieser Weise vorangeht, bleibt unklar. Ebenso könnte man umgekehrt sagen, dass unklar bleibt, warum eine noch viel umfassendere Welt in lauter als einzeln erscheinende Schritte unterteilt wird. Hier könnte man vielleicht sagen, dass es an den Neuronen liegt: sie können nur jeweils einzelne Schritte schaffen.

Jedenfalls wird üblicherweise nicht gesehen, dass uns die Neurone im Kopf mehr oder weniger ein derart beschaffenes Weltbild anliefern. Dabei ist die ganze Geschichte natürlich ein riesiger Zirkelschluss, weil alle Kenntnisse über Neurone gewonnen wurden auf der Grundlage gewöhnlicher naturwissenschaftlicher Vorstellungen einschließlich der gewöhnlichen "Zeit", wobei die als "Änderungen" bezeichneten kompakten Variablen, die vom Gehirn angeliefert werden, schon längst (entsprechend der Wortbedeutung) als Änderungen von etwas anderem aufgefasst wurden.

Wie geht denn nun der Übergang von der kompakten urtümlichen Version zur gewöhnlichen Alltagsversion (auf der auch die Naturwissenschaften beruhen) vonstatten? Es soll jetzt also, analog zum obigen Beispiel, der Übergang passieren von "Geschwindigkeit", welches in einem Moment nur ein Messwert ist, zur "Änderung von Ort", welches zwei sehr dicht beieinander liegende Messwerte sind. Dabei muss zwangsläufig eine Skala entstehen, auf der die beiden Werte dann nebeneinander liegen. Jetzt muss ich diese Skala als "die Zeit" auffassen, sonst kann ich nicht weiterschreiben.

Für naturwissenschaftlich Bewanderte ist klar, dass ein "Integral der Änderungswerte über die Zeit" ausgeführt werden muss. Oder in einfachen Worten ausgedrückt: man geht schrittweise auf der Zeitachse voran. Wenn ein größerer Änderungsmesswert vorliegt (das Beispiel sei wieder "Änderung eines elektrischen Feldes"), dann steigt der Wert "elektrisches Feld" um diesen Änderungswert. Man muss stetig und "von allein" auf der Zeitskala vorangehen. Wenn dann kein Änderungswert kommt, gilt das als "Änderungswert Null", und das elektrische Feld bleibt unverändert auf dem zuletzt eingenommenen Wert. Oftmals kommt eine lange Serie von solchen Nullwerten, so dass ein dauerhaft konstantes elektrisches Feld dabei herauskommt, in der Stärke, die durch die letzte Änderung bestimmt wurde, obwohl während einer solchen Serie von Nullen das elektrische Feld überhaupt nicht gemessen wurde. (Man muss auch noch eine Anfangsbedingung, d.h. eine Anfangsgröße des elektrischen Feldes, vorgeben. Relativ zu dieser passiert die ganze Integration.)

Es ist meine Überzeugung, dass genau diese Integration, mit allem, was dazugehört, im Bewusstsein passiert, und sogar das Bewusstsein damit weitgehend definiert. Man muss auch dann auf der Zeitachse vorangehen, wenn nichts passiert, man also keine Messwerte hat, und dennoch bekommt man durch die Integration für jeden Zeitpunkt Größenangaben für alle Variablen. Dadurch entsteht ein zeitlich lückenloses Weltbild, und nur dieses steht dem Menschen in seinem Bewusstsein zur Verfügung. Weil ältere unveränderte Bestandteile per Integration erhalten bleiben, ist das so entstehende Weltbild viel reichhaltiger als das nur aus den Änderungssignalen bestehende.

Dennoch gibt es einen Unterschied in diesem Weltbild, an dem man weiterhin dessen Ursprung erkennen kann: die anfänglichen Integralwerte, die sogleich entstehen, während die neuronalen Änderungsmeldungen noch nicht verloschen sind, haben einen viel realistischeren Wert als die späteren durch Integration über Null-Änderungen erzeugten. Die anfänglichen Werte sind mit "Aufmerksamkeit" verknüpft, und die im selben Moment noch laufenden Erregungen können neuronal etwas bewirken. Auch können sie neuronal abgespeichert werden. All das können die späteren, durch Integration erzeugten, natürlich nicht. Deswegen kann man, wie schon eingangs erwähnt, während einer Unterhaltung stundenlang mit viel Detail ein Bücherregal wahrnehmen, ohne dieser Wahrnehmung seine Aufmerksamkeit zuzuwenden, aber man kann nicht ein bestimmtes Buch heraussuchen, ohne dafür die Aufmerksamkeit von der Unterhaltung weg auf den Vorgang des Sehens zu lenken. Die alleinige Tatsache, dass bei der unaufmerksamen Wahrnehmung kein Loch im Gesichtsfeld ist an der Stelle des gesuchten Buches, genügt nicht, um das Buch herauszusuchen, und sie genügt auch nicht, um eine Zeichnung des Regals anzufertigen.

So haben denn die Teile des Weltbilds, die während der Änderungssignale bestehen, einen eher handfesten Charakter: da wird die tatsächliche zielgerichtete Pinzettenbewegung einer delikaten Operation dargestellt, während der ganze großenteils unveränderte Rest der Szene aus Integralwerten besteht, die durch frühere Änderungssignale irgendwann mal entstanden sind. Ganz so einfach ist die Geschichte freilich nicht, aber diese Integration ist ein wesentliches Element.

Während also einige wenige Teile des Weltbilds einen "handfesten" Charakter haben, sind die übrigen so    wahrhaftig, wie man sie für Rechenergebnisse annimmt: man hat das Gefühl, dass 4 + 5 = 9 auch gültig ist, wenn niemand diese Rechnung durchführt. Das Problem dahinter ist die allgemein angenommene Richtigkeit mathematischer Ergebnisse: man weiß nicht, warum ein mathematischer Beweis richtig ist. In genau dieser Weise sind die genannten Ergebnisse von Integrationen gültig, ohne dass irgendein materielles System diese Integration tatsächlich ausführen müsste. (Es könnte aber sein, dass irgendwann früher einmal diese Rechnung durchgeführt worden sein muss.)

Also: Das Bewusstsein kann man nicht verstehen aus demselben Grunde wie man nicht versteht, warum der Kreisumfang gleich Pi mal Kreisdurchmesser ist. Aber man sieht zumindest, warum die Zeit auch dann vorangehen muss, wenn nichts passiert, denn nur so bekommt man ein zeitlich lückenloses Weltbild, in dem in geordneter Weise hin und wieder an verschiedenen Orten sich etwas ändert. Und man versteht auch, dass die Integration Anfangsbedingungen erfordert, die, wie jeder Naturwissenschaftler weiß, nicht den Naturwissenschaften entnommen werden können; alles weitere entwickelt sich relativ zu diesen Anfangsbedingungen. Dem entsprechen im Bewusstsein die "Qualia", die durch gegenwärtige Meßwerte nicht erklärt werden können.

Wenn also ein Kugel in einer bestimmten Richtung, mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf einer Ebene dahinrollt, dann ist die Aussage nicht, dass ihr vor einiger Zeit ein entsprechender Stoß versetzt wurde, sondern dass sie einen winzigen (infinitesimalen) Moment zuvor auch schon mit dieser Richtung und Geschwindigkeit unterwegs war. Weil sonst nichts passiert, geht diese Bewegung im nächsten winzigen Moment so weiter, d.h. die Naturgesetze sagen, dass in diesem Moment keine Änderungen passiert sind. Hingegen jener Stoß liegt in der Vergangenheit, d.h. er existiert nicht, und kann deshalb keinerlei Auswirkungen haben. Das Naturprinzip ist also, dass alles, was gebraucht wird für den nächsten winzigen Zeitschritt, mitgeschleppt werden muss. D. h. nur dieses sind die Umstände, auf die die Naturgesetze anzuwenden sind. In jedem Moment müssen die Naturgesetze erneut angewandt werden, aber nur auf das, was gerade vorliegt.

Und noch etwas: es gelingt nicht, einen "Beobachter" wirklich so von der übrigen Welt abzuspalten, dass dessen Beobachtungen den unbeeinflussten Zustand der Welt wiedergeben. Vielmehr muss er mitsamt seinen Beobachtungen auf der Zeitachse "mitfahren", d.h. er sieht nur, was "jetzt" ist. Dabei entsteht das merkwürdige Weltbild, das größtenteils aus nicht existierenden (d.h. nicht mehr existierenden) Teilen besteht, also nur einem kleinen Teil dessen, was vermeintlich die ganze Welt ist.

Gerade habe ich die Möglichkeit der Abspeicherung erwähnt: Damit ist das neuronale episodische Gedächtnis gemeint. In diesem kann im Prinzip eine ganze Szene mitsamt Zeitangaben (auch wieder nur den Änderungen) abgespeichert und in einer späteren Gegenwart wieder ausgelesen werden. Das kann rein neuronal geschehen. (Jedoch, wie schon weiter oben gesagt, sind Dauer-Auslesungen konstanter Daten nicht möglich.) Dabei fehlt aber, was nur im Bewusstsein vollzogen werden kann, nämlich dass der ganze Speicherinhalt etwas Vergangenes bedeutet. Rein neuronal gesehen sind die Speicherinhalte im Moment ihrer Auslesung gegenwärtige Ereignisse, denn, wie schon oft gesagt, ist eine derartige Bedeutungszuweisung kein in der Naturwissenschaft gültiges Manöver; andererseits ist gerade diese Zuweisung ein ganz wesentliches Element der Naturwissenschaft. Schließlich findet das ganze Gedankengebäude der Naturwissenschaft auf dem phänomenalen Niveau des Bewusstseins statt. Unbewusst kann man keine Wissenschaft betreiben.

Mal schauen, ob ich aus der jetzigen Geschichte im nächsten Hirnbrief eine Überlegung rausquetschen kann, welches der Nutzen des Bewusstseins sein könnte. Aber, o Schreck, dann müsste man auch erahnen, warum es nützlich ist, das Konzept "Zeit" zu haben. Damit hängt schließlich auch die Frage nach dem Freien Willen zusammen; da soll ja ein phänomenaler Gehalt des Bewusstseins (also ein Integralwert ohne gleichzeitige neuronale Begleitung) etwas Materielles bewirken, wobei eine zeitliche Reihenfolge gemeint ist. Man muss ja mehr sagen als einfach nur, dass bestimmte neurowissenschaftlich feststellbare Hirnprozesse nützlich sind. Für andere Organe würde ein solcher Typ von Betrachtung genügen, nicht aber für das Bewusstsein.

Meine Hirnbriefe sind ja nicht dazu gedacht, zu zeigen, dass die Probleme des Bewusstseins leicht zu lösen seien. Deswegen können diese Probleme nur von Greisen bearbeitet werden, die nicht fürchten müssen, dass sie wegen allzu wahrscheinlicher Misserfolge ihre Karriere an die Wand fahren.