Jürgen Krüger, Prof. Dr., Dipl.Phys., im Ruhestand, AG Hirnforschung 79104 Freiburg. - Zunächst Mehrquantenübergänge, Tieftemperaturphysik. Dann Neurophysiologie des visuellen Systems von Tieren. Multielektrodenableitungen. Uni Parma: Chronische Implantation von 64 Mikroelektroden ("Spiegelneurone")  -  Retired physicist, neurophysiological studies, using multiple electrodes on animals; mirror neurones (Parma)
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Der Hirnbrief 3, 2020   Brain letter 3, 2020

Von der 'fremden Hand' zum Bewusstsein

Wenn man eine Prozedur unterbricht, weil eine andere dringende laufen muss, und will die erstere später fortsetzen, dann muss irgend etwas von VOR der Unterbrechung zur Verfügung stehen, um die Fortsetzung daran anzuknüpfen. Im einfachsten Fall sind alle relevanten Sinnesdaten weiterhin verfügbar; dann macht man genau so weiter, wie wenn es gar keine Unterbrechung gegeben hätte. So machen es die Tiere, wenn sie ein Nest oder eine Höhle bauen, oder Nachkommen aufziehen. Andernfalls muss man eine episodische Abspeicherung machen, und diese Inhalte später wieder nutzen.

Dem steht gegenüber, dass ganz allgemein die Verwendung hirninterner episodisch gespeicherter Daten anstelle von echten Außenweltdaten höchst riskant ist. Normalerweise darf das nicht so ohne weiteres geschehen, denn man könnte in eine Phantasiewelt abgleiten. Während das episodische Abspeichern eines momentanen Hirnzustands neurotechnisch nicht allzu kompliziert ist, kommt es vor allem darauf an, genau zu spezifizieren, unter welchen Umständen ausnahmsweise im Fall einer Prozedur-Fortsetzung auf gespeicherte Daten zurückgegriffen werden darf.

Ich habe ja behauptet, dass die Affen bei der Unterscheidung eigene/fremde Hand mit Sicherheitsfragen ähnlicher Art schon befasst waren, und die Lösungen eine Voraussetzung für die Unterscheidung echte jetzige/gespeicherte frühere Szene sind.

Man kann sich gut vorstellen, was in der stammesgeschichtlichen Entwicklung einem "werdenden" Affen widerfuhr, wenn man sich einen Roboter vorstellt, der mit einer Greifzange an einem langen Arm, und einer Videokamera ausgestattet ist, und der so eingerichtet ist, dass er die Greifzangenbewegungen mit Hilfe der Videosignale steuert. So etwas kann heutzutage gebaut werden. Wenn nun aber ein baugleicher zweiter Roboter seine Greifzange ins Gesichtsfeld des ersten bringt, dann entsteht ein steuerungstechnisches Chaos, weil die zweite Greifzange den Bewegungskommandos des ersten Roboters nicht gehorcht. So etwas von dieser Art hat das zum Affen werdende Tier in seiner Entwicklungsgeschichte erlebt, und es musste erhebliche neurotechnische Umorganisationen vornehmen, um mit fremden Affenhänden in seinem Gesichtsfeld zurechtzukommen, denn solche Situationen waren nicht selten. Zunächst erscheint es ja als ein Nachteil, als hauptsächliches Hantiergerät (welches bei den meisten Tieren das Maul oder der Schnabel ist) Hände an langen Armen zu benutzen. Einer Ratte kann es ja nicht passieren, dass sie das Maul einer anderen Ratte für ihr eigenes Maul hält. Hinzu kommt die viel einfachere Situation, dass ohnehin das eigene Maul sich gegenüber den eigenen Augen nicht verschieben kann. Die Affen mussten also zusätzlich noch mit der Schwierigkeit zurechtkommen, dass ihr neues Hantiergerät nicht fest am Schädel (mit den Augen) befindet.
 
Was können denn Affen nun anfangen mit der Fähigkeit, auch fremde Hände als Hände zu erkennen? Als erstes kommt 'Imitieren' in den Sinn, aber es ist bekannt, dass Affen (die sehr wohl 'Spiegelneurone' haben; s.u.) das so gut wie gar nicht können. Aber die deutliche Ähnlichkeit der visuellen Sinnesdaten von den Händen kann dazu dienen, dass Affen, im Gegensatz zu Ratten, erkennen können, dass **sie selbst auch so etwas sind wie die anderen Affen, als Ausdehnung der Idee der Ähnlichkeit der Hände auf den ganzen Körper. Das kann eine Ratte sicherlich nicht: die anderen sind Ratten, aber sie selbst ist ein Unikum, weil es praktisch keinerlei Überlappung der Gesamtheit der Sinnesdaten gibt zwischen denjenigen von sich selber und von anderen Ratten. Oder anders ausgedrückt: Die Ratte selber ist die Kamera, und andere Ratten sind die fotografierten Objekte. Hier käme niemand auf die Idee, den Fotoapparat mit den fotografierten Zielen als zur selben Kategorie gehörig zu erkennen.

Was können die Affen mit dieser erweiterten Erkenntnis anfangen?

Wenn ich/der Artgenosse einen Apfel ergreif(e/t), dann kann ich zumeist in BEIDEN Fällen sowohl den Apfel als auch die Körperbewegungen sehen. Im eigenen Fall lasse ich eine Prozedur "Apfel nehmen" laufen. Aber wozu sollte eine Verwandtschaft mit einer Prozedur dienen, die die Signale vom Artgenossen verarbeitet, wenn er ähnliches tut? Wenn ich ebenfalls einen Apfel ergreifen will, dann habe ich ja schon meine eigene Prozedur. Wenn ich mich mit dem Artgenossen um den einzigen Apfel streiten will, dann brauche ich ohnehin eine ganz andere Prozedur.

Die Lösung dieser Frage könnte sein: Meine Prozeduren werden in mir anders gewichtet, so dass der Apfel, den ICH sehe, die Prozedur startet, egal ob ich oder der Artgenosse sich mit ihm befasst. Die Prozedur gabelt sich erst im nächsten Schritt auf in "ich ergreife den Apfel" und "er ergreift den Apfel", mit jeweils unterschiedlichen weiteren Maßnahmen. Dazu muss man, nachdem der oben genannte Schritt ** vollzogen ist, die sensorischen Aspekte der Fernsinne, vor allem des Sehens, dominant machen.

Es erscheint trivial, dass es "den anderen Affen" als Kategorie schon zuvor gegeben haben muss; er kann nicht erst entstehen im Moment einer solchen Aufgabelung. Der ganze dornige Weg ** von 'einfacheren' Tieren hin zu Affen musste über Jahrmillionen gegangen werden, und man weiß nicht genau, wie er im Einzelnen verlief (allerdings haben sich die allereinfachsten Primaten schon gleich nach der großen Dinosaurier-Katastrophe von Kuh- und und Löwen-Vorläufern abgespalten, aber das Problem mit den Händen war sicherlich nicht von Anfang an geklärt). Offensichtlich war eine enorme Vergößerung des Hirnvolumens erforderlich. Auf jeden Fall passt das Verhalten der Neurone im Spiegelneuron-Gebiet genau dazu: die Zeitstruktur z.B. des Ergreifens wird in beiden Fällen (ich greife / er greift) gleichermaßen wiedergegeben, aber die Erregungen der einzelnen Neurone sind je nach Gabelungszweig unterschiedlich. Nur ein Bruchteil der Neurone in diesem Hirngebiet (eben genau die eigentlichen Spiegelneurone) sind in beiden Fällen gleichermaßen erregt.

Diese Situation entspricht dem menschlichen Begriff "Apfel", der den Unterschied, ob ich oder jemand anderes sich mit ihm befasst, nicht enthält. Es ist ein Schritt zu einer Auffassung einer Welt, für die es egal ist, ob ich oder jemand anderes mit ihr zu tun hat. Daraus entsteht die Idee einer gänzlich kontaktfreien Unabhängigkeit, und eine solche kann ja nur "gedacht" oder phänomenal sein. Es ist eine Idee von der Bauart: "Wenn ich mit X zu tun haben kann, aber ebensogut auch ein Artgenosse, dann existiert X auch dann, wenn überhaupt niemand damit zu tun hat". Hingegen für eine Ratte gibt es nur eine Welt, mit der sie selbst zu tun hat, und das ist der biologische Normalzustand.

Überträgt man diese Affengeschichte nun auf die Unterbrechung von Prozeduren, dann lässt man die Prozedur nach einer Unterbrechung wieder anlaufen mit Hilfe von Daten, bei denen es zunächst gleichgültig ist, ob es echte oder gespeicherte sind. Der stammesgeschichtliche Weg dorthin war sicherlich ebenso dornig wie der obige; fälschliche Nutzungen gespeicherter Daten führten oft ins Chaos (und das tun sie auch im heutigen Menschen noch). Dennoch waren die Erfahrungen mit dem 'fremden Affen' bei der Bewältigung dieses zweiten großen Entwicklungsschritts von erheblichen Nutzen. Aber auf jeden Fall muss es 'die episodische Speicherung' als Verfahren schon zuvor gegeben haben; sie kann nicht erst entstehen im Moment einer Aufgabelung in 'echt/gespeichert'. Wie das dann für echte Daten weitergeht, das weiß jeder Nest- oder Höhlenbauer. Der Fall 'gespeichert' (d.h. nach einer Unterbrechung) muss das Detail enthalten, an dem ich gerade arbeite, und er muss die Positionierung meines Sensoriums relativ zum Detail enthalten. Diese Position muss wieder eingenommen werden. Auch gespeicherte Ergebnisse motosensorischer Rückkopplungen (z.B. 'es ging schwer') werden ggf. gebraucht. Die eigentliche Gabelung kontinuierlich durchlaufende/unterbrochene Prozedur findet am Ende der Unterbrechung statt, weil nur im letzteren Fall überhaupt auf eine episodische Abspeicherung zurückgegriffen werden muss, andernfalls die Prozedur nicht zu Ende geführt werden kann. Die durchlaufende Prozedur kommt ganz ohne jede Abspeicherung zurecht.

Ein Beispiel ist ein Techniker, der die Räder der für die Wartung abgestellten Eisenbahnwaggons prüft. Er geht vom einen zum nächsten, und nur wenn er eine Pause macht, muss er abspeichern, bis wohin er gekommen war. Sein Prüfungsergebnis, eine Stunde nach einer Unterbrechung, sollte im Prinzip dasselbe sein wie wenn er die Prüfung gleich im Anschluss an die vorige vorgenommen hätte. Hier entsteht die Idee, dass der Zustand eines geprüften Rades gänzlich unabhängig ist vom Zeitpunkt, zu dem die Prüfung durchgeführt wurde. Das gilt dann auch für Zeitpunkte, zu denen niemand eine solche Prüfung durchgeführt hat. Letzteres lässt sich auch wieder nicht physiologisch darstellen, sondern kann auch wieder nur phänomenal sein. In der Physik legt man großen Wert darauf, dass es egal ist, zu welchem Moment man einen Versuch durchführt. Wenn es keine störenden Begleiterscheinungen gibt, sollen die Ergebnisse stets die gleichen sein.

All dieses kann eine Ratte nicht erfassen: wenn sie eine Eigenschaft feststellt, dann ist diese im Moment der Feststellung gegeben. Wenn sie dieselbe Beobachtung wiederholt, dann ist es außerhalb ihrer erkenntnismäßigen Reichweite, diesen Vorgang als Wiederholung zu erkennen. Sie findet halt ein Ergebnis. Freilich, wenn es wichtig ist, kann sie durch einen prozeduralen Lernvorgang ihre Erkennungsprozeduren anpassen an die Tatsache, dass jene Eigenschaft oft vorkommt. Aber sie "weiß" nicht, dass sie etwas lernt. Sie weiß nicht, dass sie im Umgang mit dieser Sache immer besser wird. Das muss man ja auch nicht, um dennoch sehr leistungsfähig zu sein.

Aber ein Mensch weiß so etwas, und solches Wissen scheint im Bewusstsein auf. So hängt der Primaten-Körperbau über die Zwischenstation des Unterbrechungsmanagements mit dem Bewusstsein zusammen. Die entwicklungsgeschichtlichen Etappen waren, das hauptsächliche Handlungsorgan vom Maul oder Schnabel auf die Hände zu verlagern, wobei die eigenen Hände, im Gegensatz zum eigenen Maul/Schnabel, ins Gesichtsfeld gerieten, und ihre Ähnlichkeit mit den Händen anderer erkennbar wurde. Damit die Geschichte weiterging, musste das Sehen wirklich eine große Bedeutung unter den verschiedenen Sinnen bekommen. Sobald dann sichergestellt war, dass eigene und fremde Hände in Handlungskontexten nicht verwechselt wurden, konnte erstmals, in einem streng abgesicherten Rahmen, die neurotechnisch eigentlich einfache episodische Speicherung erlaubt werden, die ansonsten unter schlecht kontrollierten Bedingungen nur zu einem Abgleiten in eine Geisterwelt geführt hätte.

Man muss nun nachdenken über die zeitlichen Lücken in der Abwicklung einer Prozedur, deren alles verhindernder Einfluss durch das Unterbrechungsmanagement überwunden werden konnte. Diese Lücken haben ja mit der Prozedur und deren Zielen überhaupt nichts zu tun. Vielmehr entstehen sie ja gerade dadurch, dass die Abwicklung von ganz anderen (freilich vielleicht unumgänglichen) Prozeduren sich hineindrängt. Jedenfalls glaube ich, dass das Konzept der 'Zeit' (es ist ein phänomenales Konzept) durch dieses Lücken-Überwinden überhaupt erst entstand, und es hat nichts zu tun mit dem eigentlich gerade bearbeiteten Problem, sondern mit allerlei nicht dazugehörenden anderen Prozeduren, die sich plötzlich von sonstwoher hineindrängeln. Wenn es diese nicht gäbe, brauchte ich gar keine Zeit: mein ganzes Leben würde einfach in jedem Moment den Anordnungen folgen, die meine gerade laufende Prozedur just in diesem Moment vorschreiben, wobei, wie oben schon gesagt, auch Lernen dabei wäre (so dass voreilige Forscher sogleich bereit sind, mir Intelligenz zu unterstellen). Nur: auf diese Weise kriegt man nichts zustande, wofür man vielleicht ein Jahr Zeit braucht (außer Höhlenbau und Nachkommen aufziehen), weil ja doch immer wieder etwas Dringendes dazwischen kommt. Wer damit nicht fertig wird, ist eben doch nicht so intelligent.

Aber warum es denn gerade das Konzept 'Zeit' ist, das aus der Kunst des Lücken-Überwindens entsteht, das ist eine viel weitergehende Frage. Ein(e) jede(r) ahnt, dass hier Fundamentales berührt wird. Zudem müsste man überlegen, ob man verwandte Betrachtungen über den Begriff 'Raum' anstellen müsste. Bitte sehr, da kann sich jede(r) Klein-Intellektuelle mal auf den Weg zu(r/m) Groß-Intellektuellen machen. In diesem Hirnbrief wird das vorerst nicht stattfinden.

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