„Aus irgendeinem Grund braucht das Universum Lebewesen, die es verstehen können“: Neurowissenschaftler – über die Geheimnisse, die unser Gehirn verbirgt

Moskauer Institut für Psychoanalyse ausgegeben „Großer biologischer Hörsaal“ – eine Vortragsreihe über die moderne Biologie und ihre Perspektiven. In diesem Rahmen fand am 31. Mai 2023 eine Diskussion zu den Herausforderungen und Problemen der kognitiven Neurowissenschaften – der Wissenschaft vom Gehirn – statt. Tatyana Chernigovskaya, Alexander Asmolov und Olga Svarnik sprachen darüber, wie sich diese Richtung entwickelt und was man in Zukunft von ihr erwarten kann.

Aufzeichnen einer Diskussion Gesendet auf dem Kanal Moskauer Institut für Psychoanalyse, und wir haben eine Skizze davon gemacht.

Was sind die größten Herausforderungen für Neurowissenschaftler?

Bei der Erforschung des Gehirns befanden sich Wissenschaftler in einer paradoxen Situation. Es scheint, dass das Gesamtbild umso weniger klar wird, je zuverlässigere Informationen über die Arbeit unseres Hauptorgans vorliegen.

Es wurde viel Wissen angesammelt, aber Wissenschaftler sind sich nicht sicher, ob sie die Hauptfragen richtig beantworten können: Wie und warum funktioniert unser Gehirn. Darüber hinaus scheinen Forscher weit mehr Fragen als Antworten zu haben.

Das Gehirn ist das komplexeste System

Dies ist die erste und größte Herausforderung. Wissenschaftler haben bewiesen, dass kein System ein anderes untersuchen kann, wenn das zweite komplexer ist als das erste. Wenn der zweite einfacher ist, kein Problem. Doch heute kennen Forscher kein System, das komplexer wäre als das Gehirn. Daher ist es schwieriger zu studieren als jedes andere Objekt unserer Welt. Zumindest denken das Neurowissenschaftler.

Es ist sinnlos, das Gehirn nur mit Hilfe von Werkzeugen zu studieren

Was ist ein Gehirn? Scheint eine sehr einfache Frage zu sein. Einerseits finden wir in jedem Anatomielehrbuch die Antwort. Fragt man dagegen Neurowissenschaftler – insbesondere solche, die schon lange forschen –, antworten sie: „Ich weiß es nicht.“

Das Gehirn ist natürlich ein physisches Objekt, dessen Gewicht und Volumen genau messbar sind. Wir können sagen, dass dies ein Organ ist, das aus vielen besteht Neuronen. Früher ging man davon aus, dass es etwa 100 Milliarden davon gibt. Heute, nachdem die Ergebnisse neuer Studien vorliegen, haben sich Neurowissenschaftler auf bescheidenere Zahlen festgelegt: 85-86 Milliarden.

Doch obwohl diese Zahl genauer ist, als Wissenschaftler bisher angenommen haben, trägt sie in keiner Weise dazu bei, die Funktionsweise unseres Hauptorgans zu verstehen. Es erklärt nicht, wie wir die Welt sehen, wie wir Entscheidungen treffen, welche Motive uns dazu veranlassen, diese oder jene Wahl zu treffen.

Vielleicht haben sich diese Neuronen zu einem riesigen Netzwerk zusammengeschlossen. In einem System, das viel mehr ist als die einfache Summe seiner Teile. Aber weder das Zählen von Neuronen noch andere Ergebnisse, die Wissenschaftler mit einer Vielzahl hochmoderner Geräte erzielen, helfen nicht, zu verstehen, wie unsere Welt funktioniert. Denken.

Darüber hinaus werden instrumentelle Studien nicht zeigen, wie der Prozess der Kreativität abläuft. Noch hat niemand herausgefunden, wie man herausfinden kann, woher brillante Ideen in den Köpfen von Wissenschaftlern kommen und wie Inspiration zu Künstlern oder Musikern kommt. Und ganz allgemein: Was ist Inspiration, wie wird sie gemessen? Spektrometer und Scanner können dies in keiner Weise feststellen.

Es gibt Zahlen, es gibt viele davon. Es gibt neue Studien, die ebenfalls untersucht und in ein einziges Modell integriert werden müssen. Das Problem ist jedoch, dass es bisher keine Theorie des Gehirns gibt, die alle erzielten Ergebnisse vereinen würde. Es muss noch erstellt werden. Und das ist eine der Hauptaufgaben moderner Neurowissenschaftler.

Das Gehirn hat mehr Möglichkeiten, als wir uns vorstellen können.

Eine der scheinbar einfachen Fragen: Wie kleine Kinder lerne zu sprechen? Material zum Nachforschen gibt es reichlich, denn Babys gibt es überall. Jedes gesunde Kind beginnt früher oder später zu sprechen. Doch wie das Gehirn diese Aufgabe bewältigt, ist den Wissenschaftlern nicht vollständig bekannt.

Ja, das Baby hört, wie Erwachsene kommunizieren. Aber viele verbale Informationen erhält er nicht. Nach Berechnungen einiger Forscher würde ein Kind etwa 120 Jahre brauchen, um zu lernen, auf die gleiche Weise zu sprechen wie seine Mitmenschen. Darüber hinaus sprechen viele Erwachsene um ihn herum mit Fehlern. Es kann sein, dass sie Sätze nicht ganz richtig bilden und Wörter nicht ganz klar aussprechen.

Es scheint, dass es zu viele Fehler gibt. Aber das Kind beherrscht in kurzer Zeit immer noch die Sprachregeln. Dadurch versteht er seine Mitmenschen leicht und kann ihnen sagen, was er will.

Vielleicht sind in unserem Gehirn von Geburt an Sprachmodule eingebaut – sie helfen beim Lernen Grammatik. Oder vielleicht gibt es keine angeborenen Strukturen – das Gehirn kann Informationen nur viel schneller verarbeiten, als es Forschern scheint.

Doch auf die Frage, wie Menschen das Sprechen lernen, gibt es keine eindeutige Antwort. Bekannt ist lediglich, dass neuronale Netze ein völlig anderes Lernprinzip nutzen als der Mensch.

Welche Erkenntnisse aus anderen Wissenschaftsbereichen helfen Neurowissenschaftlern?

Um die heute stark angehäuften Probleme zu lösen, werden Werkzeuge und Informationen aus anderen Bereichen des menschlichen Wissens benötigt. Hier sind die Hauptbereiche, die für Neurowissenschaftler wichtig sind:

• Prozesse der intrauterinen Entwicklung einer Person. Muss lernen wie das Gehirn wird gebildet Baby, welche Informationen es empfangen und verarbeiten kann. Um zum Beispiel zu verstehen, wie Sprache entsteht, wäre es gut zu wissen, ob das Baby seine Mutter und die Menschen um es herum hören kann und wie es deren Stimmen wahrnimmt.
• Kinderpsychologie. Es ist wichtig zu wissen, wie das Kind mit der Welt interagiert und wie es neues Wissen erlernt.
• Andere Bereiche der Psychologie. Es sind Psychologen, die helfen zu verstehen, warum beispielsweise eine Person nicht zur Arbeit gehen kann, bevor sie den Ansatz sieht Termin. Und warum er in diesem Zustand produktiv ist, großartige Ideen hervorbringt und schnell arbeitet. Und wenn man ruhig ist und es nicht eilig hat, ist das Ergebnis spürbar schlechter. Und das ist nur eines von vielen Geheimnissen.
• Linguistik. Wenn Sie die Gesetze der Sprache kennen, können Sie verstehen, wie gebildete Sprache entsteht.
• Training neuronaler Netze. KI ist eine völlig andere Art von Intelligenz, nicht wie unsere. Es lohnt sich jedoch zu wissen, welche Methoden zur Sammlung und Verarbeitung von Informationen existieren und effektiv funktionieren.
• Mathematik. Bei der Erforschung des Gehirns sind genaue Berechnungen und darauf basierende Schlussfolgerungen erforderlich.
• Geisteswissenschaften und Kunst. Es nutzt nicht wie in den technischen Wissensbereichen eine algorithmische Art der Erkenntnis, sondern eine völlig andere. Im humanitären Bereich gelten eigene Regeln, die nicht in die Sprache der Formeln übersetzt werden. Literatur ist eine völlig andere Art der Interaktion mit der Welt als Mathematik. Und Musik, Malerei, Tanz erzeugen im Allgemeinen eine besondere, nonverbale Sprache. Es gibt keine Worte darin, aber wir verstehen uns auf der Ebene von Bildern und Emotionen.
• Geschichte. Es gibt viele interessante Dinge darin, aber es lohnt sich, dem Leben und Werk von Genies besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Vielleicht können Wissenschaftler genau verstehen, wie ihre revolutionären Ideen entstanden sind, welche Gedanken- und Assoziationsketten den Schöpfern geholfen haben, Meisterwerke zu schaffen. Dies wird nicht dazu beitragen, den Prozess der Kreativität zu wiederholen, sondern die Mechanismen des menschlichen Gehirns klären.
• Philosophie. Dies ist eine der wichtigsten Wissenschaften, auf die Neurowissenschaftler nicht verzichten können. Man kann das Gehirn nicht studieren, ohne zu verstehen, wer ein Mensch ist, was er auf dem Planeten tut und warum er überhaupt lebt.

Nicht jeder Neurowissenschaftler kann auf allen diesen Gebieten Spezialist sein. Aber um sie zu verstehen, um zu verstehen, wie man die von spezialisierten Wissenschaftlern gewonnenen Ergebnisse analysiert und anwendet, ist es für einen Hirnforscher notwendig. Und die Arbeit der Neurowissenschaftler erinnert an eine klassische Kriminalpolizei. Daher können Wissenschaftler von der Hauptsache viel lernen Helden des Genres - wie Miss Marple oder Hercule Poirot.

Welche Fortschritte haben Neurowissenschaftler bereits gemacht?

Dies ist nur eine von vielen Entdeckungen. Es stellt sich heraus, dass unser Gehirn nicht in Teile unterteilt ist, von denen jeder für seinen eigenen Lebensbereich verantwortlich ist und nicht, wie bisher angenommen, die Arbeit anderer beeinträchtigt.

Im Informationsraum erfreute sich die Idee zweier unterschiedlicher Hemisphären großer Beliebtheit. Nach dieser Theorie war die Linke für die Logik verantwortlich und die Rechte für Intuition, Inspiration, Emotionen. Aber es stellte sich heraus, dass nicht alles so einfach ist und das Gehirn ein einziges Ganzes ist.

Ein Beweis für diese Hypothese ist, dass sich Gehirndatenbanken überschneiden. Beispielsweise kann das Bild einer Kaffeetasse gleichzeitig in den Rubriken „Porzellan“, „Schönheit“, „Getränke“, „Was schlägt“, „Alles mit dem Buchstaben H“ stehen. Dies ist ein sehr vereinfachtes Beispiel, aber das Gehirn funktioniert genauso.

Aber auch hier gibt es Widersprüche. Einerseits funktioniert das Gehirn als ein einziges Gerät. Und wenn man zum Beispiel einen Menschen in einen Tomographen steckt und ihm Sprachaufgaben gibt, dann ist nicht eine Zone aktiv, sondern viele mehr. Wenn jedoch bei einer Verletzung oder Operation nur ein Bereich des Gehirns geschädigt wird, hört die Person auf zu sprechen. Daher ist auch die Theorie des Konnektionismus noch lange nicht vollständig.

Was Neurowissenschaftler in Zukunft erreichen wollen

Hirnforscher sind ein bisschen Dichter. Sie glauben beispielsweise, dass jedes Neuron des Gehirns Teil eines Ganzen ist, aber er weiß nichts davon. Vielleicht ist jeder Mensch, wie ein Neuron, auch nur ein Detail von etwas viel Größerem, als wir uns vorstellen können.

Vielleicht helfen Neurowissenschaftler der Menschheit herauszufinden, warum das Universum uns braucht und welche Rolle wir darin spielen. Schließlich beschränkt sich die Arbeit des Gehirns nicht nur darauf, das Überleben zu sichern, Nahrung zu finden und angenehme Bedingungen für sich selbst und andere zu schaffen. Das Gehirn ist in der Lage, Probleme viel ernster zu lösen als alltägliche.

Aber nichts in der Natur passiert nicht einfach so: Wenn es eine Fähigkeit gibt, dann wird es sicherlich einen Ort geben, an dem man sie anwenden kann. Darüber hinaus wird es auf jeden Fall notwendig sein, eine einzigartige Fähigkeit einzusetzen.