Die phantastischsten Bilder malen heutzutage die Hirnforscher – diesen Eindruck konnte man gewinnen bei den psychedelisch-bunten MRT-Fotografien von Neuronen-Faserverläufen im menschlichen Hirn, die der Neurophysiologe Wolf Singer bei seinem Vortrag „Das Gehirn organisiert sich selbst“ im voll besetzten Festsaal der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) zeigte. Die fluoreszierenden, unentwirrbar komplexen Wirbel geben eine gute visuelle Vorstellung davon, vor welcher Herkules-Aufgabe Neurowissenschaften stehen, wenn sie herausfinden wollen, wie aus diesem Chaos eine Ordnung der Wahrnehmung und der Gedanken entsteht.

Orchester ohne Dirigent
Doch zunächst skizzierte Singer, Emeritus am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt a. M., den Stand der Forschung. Gut bekannt seien mittlerweile die Struktur, die Chemie und die Funktionen einzelner Nervenzellen, sowie die Architektur ihrer anatomischen Verschaltung. Ebenfalls sichere Erkenntnisse habe man darüber, welche Hirnareale hauptsächlich für welche Leistungen – etwa Sehen, Sprechen, Fühlen – zuständig sind. Dabei sei allerdings zu beachten, dass das Gehirn selbst dezentral organisiert ist, weshalb an einzelnen Leistungen mehrere Hirnareale beteiligt sind. Folglich gebe es im Gehirn „keinen Beobachter, keinen Entscheider, keinen Beweger.“ Dieses „Orchester ohne Dirigent“ organisiert sich selbst, wobei die Regeln dieses Zusammenspiels nicht von außen kommen, sondern der Hirnstruktur immanent sind.

Zu begreifen, wie dieses Zusammenspiel genau vor sich geht, „wie Information in der Wechselwirkung zwischen Neuronen kodiert wird“, sei eine der großen gegenwärtigen Herausforderungen für die Neurobiologie, sagte Singer. Die neuronale Kommunikation verläuft nach dem Muster von Schaltkreisen, und an relativ einfachen Nervensystemen wie dem von Würmern etwa, lässt sich das mittlerweile auch nachvollziehen. Ein aussichtsloses Unterfangen scheint es aber zu sein, die unvorstellbar große Komplexität des menschlichen Gehirns durchdringen zu wollen. Das Wesentliche hierbei seien nicht die Neuronen selbst, so betonte Singer, sondern das, was sich zwischen ihnen abspielt. Es sei „die Partitur“, „die Festlegung von Wechselwirkungen“, die den großen Unterschied ausmache.

Der Hund als Wolke
Wie gelingt es dem dezentral arbeitenden Gehirn, Einheiten zu erkennen? Wie setzt sich aus den in verschiedenen Hirnregionen verarbeiteten Sinnesreizen wie Tasten, Hören und Riechen die einheitliche Vorstellung zusammen: „Dies ist ein Hund“? Singer stellt sich einen wahrgenommenen Gegenstand vor wie „eine dynamische Wolke von Wechselwirkungen“ im Hirn. So hat man herausgefunden, dass beim Erkennen von Gegenständen räumlich getrennte Neuronengruppen synchron oszillieren, und dass durch zeitliches Versetztsein neuronaler Aktivität offenbar Vordergrund und Hintergrund eines Bildes unterschieden werden kann.

Bei Menschen mit psychischen Störungen, etwa einer Schizophrenie, stellte man dagegen verminderte synchrone Oszillation fest, was erklären könnte, warum beispielsweise Gesichter nicht erkannt werden können. Erstaunlich ist der Befund, dass sich im Laufe der gesunden kindlichen Hirnentwicklung diese so genannte „Phasensynchronizität“ immer weiter aufbaut, aber im Alter zwischen 15 und 17 Jahren plötzlich zusammenbricht, um sich dann später neu und gefestigt wieder herzustellen. Der sprichwörtliche, vorübergehende „Wahnsinn der Pubertät“ wäre demnach tatsächlich im Hirn programmiert.

Freiheit als soziales Konstrukt
Wolf Singer ist bekannt für seine Debatten über Willensfreiheit, und diese Frage durfte im Vortrag daher nicht fehlen: Warum empfinden wir uns als frei? Auf die Vorgänge im Gehirn selbst könnten wir die Freiheitserfahrung nicht zurückführen, sagte der Forscher. Es gebe einen klaren Widerspruch zwischen neurowissenschaftlichen Erkenntnissen und der Intuition von Freiheit, die uns so evident erscheint.

Doch mit Widersprüchen lässt sich leben. Die Aktivität der Neuronen folge zwar festen Regeln, aber das Gehirn selbst funktioniere nicht wie eine Uhr oder ein Computer. Die Dynamik vernetzter Vorgänge sei „hochgradig nichtlinear“, erklärte Singer, was heißt, dass aus ihnen etwas resultiert – beziehungsweise: emergiert –, das aus den Ursachen nicht direkt abzuleiten ist. Zwar gebe es im Augenblick der Entscheidung „neuronal keine andere Möglichkeit“, was aber aus der Entscheidung folge, lasse sich nicht vorhersagen.

Erkenntnistheoretisch vertrete er einen konstruktivistischen Ansatz, betonte Singer. Es sei immer mit zu bedenken, dass unser Wissen über Gehirne vom Gehirn abhängig ist, also von seinen evolutionär und epigenetisch geformten Strukturen. Wissen könne daher nicht letztgültig „objektiv“ sein. In diesem Sinn schlug Singer vor, Freiheit als „kulturelles Konstrukt“ aufzufassen. Dabei könne man sich die einzelnen Gehirne als eine Art „Knotenpunkte in einem kulturellen Netz“ vorstellen und die Gesellschaft als „Netzwerk kognitiver Agenten“. Im gegenseitigen Sich-Beobachten und Sich-Spiegeln entstehe die Erfahrung unvorhersehbarer Reaktion, somit der Freiheit als einer sozialen Realität. Sie wäre demnach zwar keine biologische, wohl aber eine soziale Tatsache, ein immaterielles, soziokulturelles Phänomen, wie beispielsweise Normen. Neuronaler Determinismus und Freiheitserfahrung könnten sich so zusammen denken lassen.

Vielleicht eine Lösung für den Streit um die Willensfreiheit, der Vertreter/innen der Natur- und Geisteswissenschaften in den letzten Jahren intensiv beschäftigt hat. Singer jedenfalls plädierte dafür, den Graben zwischen den Disziplinen zu überwinden – und dann endlich gemeinsam über Gehirn und Freiheit nachzudenken.