Ankündigung des Interviews auf Seite 1
Wolf Singer ist einer der renommiertesten deutschen Hirnforscher, (inzwischen ehemaliger) Direktor am Max-Planck-Institut in Frankfurt und war später Mitbegründer des Frankfurt Institute of Advanced Sciences. Ich durfte ihn für die Reihe „WELT im Gespräch“ interviewen, und hier ist das Ergebnis:
Das Gehirn des Menschen ist zweifellos das komplizierteste Gebilde, das wir kennen. Viele Wissenschaftler sind der Ansicht, wir könnten das Gehirn nie vollständig verstehen. Sie dagegen haben Ihre gesamte Karriere diesem Unterfangen gewidmet. Warum tun Sie das?
Singer: Das Gehirn hat mich schon immer interessiert. Ich habe nie Medizin studieren wollen, um praktischer Arzt zu werden wie mein Vater. Ich wollte ein Studium Generale absolvieren, mich mit dem Lebendigen beschäftigen, am liebsten gleich mit dem Menschen. Während meiner Studienzeit in München hat man Epileptiker noch häufig dadurch behandelt, daß man die Verbindungen zwischen den beiden Hirnhälften durchtrennte. Dabei stellte man fest, daß nicht alles, was vom Menschen wahrgenommen wird, daß nicht alle Reize, auf die der Organismus reagiert, auch bewußt verarbeitet werden.
Eine ganze Hälfte des Gehirns, so fand man, kann nicht „reden“ und über das berichten, was sie gemacht hat. Damals hat man versucht, diese Beobachtung im Zusammenhang mit der Schizophrenie zu sehen. Die Idee war, daß der Schizophrene deshalb die gespaltenen Bewußtseinszustände hat, weil er seine beiden Hirnhälften nicht koordinieren kann. Eine Hypothese, die jetzt keiner mehr aufrechterhalten würde. Ich bin damals in München durch ein Seminar über die neuronalen Grundlagen des Bewußtseins in Berührung gekommen mit der Hirnforschung, habe mich dann um eine Doktorarbeit bemüht und die habe ich auch gekriegt.
Das heißt, Sie hatten schon ganz von Anfang an auch eher philosophische Fragen im Hinterkopf; Sie glaubten, mit biologischen Methoden vielleicht so etwas wie ein Bewußtsein ergründen zu können?
Singer: Ich bin immer davon ausgegangen, daß unsere geistigen Leistungen auf biochemischen Vorgängen beruhen und etwas mit der Hirnfunktion zu tun haben müssen. Eine wichtige Motivation für alle, die eine medizinische Ausbildung haben, ist natürlich auch die Einsicht, daß ganz große Krankheitskomplexe vollkommen unverstanden sind, soweit sie mit dem Zentralnervensystem zusammenhängen. Es gibt bis heute überhaupt keine akzeptable Erklärung für die endogenen Depressionen oder für die Schizophrenien, obwohl die Krankheiten außerordentlich häufig sind. Ein bis zwei Prozent der Bevölkerung werden irgendwann einmal in einem der beiden Bereiche klinisch auffällig. Alles, was man da therapeutisch macht, beruht auf Versuch und Irrtum. Man weiß halt, das funktioniert irgendwie, aber warum das funktioniert, oder warum was nicht funktioniert, weiß keiner.
Dann plagt einen natürlich das katastrophale Unvermögen nach Hirnverletzungen. Therapeutische Bemühungen sind erfolglos, weil beschädigte Nervenzellen nicht nachwachsen. Jetzt lernt man allmählich, daß das nicht so sein muß, daß während der Evolution des Menschen solche Mechanismen nicht eingebaut worden sind, weil es vermutlich früher überhaupt keinen Sinn gemacht hat, nach Schädel-Hirnverletzungen, die so schwerwiegend waren, daß es im Gehirn zu Veränderungen kam, noch Reparaturmechanismen einzubauen. Diese Verletzungen sind ohnehin nie überlebt worden. Das hat sich mittlerweile geändert.
Durch intensive medizinische Bemühungen überleben heute viele Unfallopfer auch schwere Hirnverletzungen. Noch kann man die Schäden nicht wirklich reparieren. Aber es zeichnet sich jetzt schon die Möglichkeit ab, daß es gelingen wird, die Prozesse wieder anzustellen, die während der Entwicklung des Menschen ablaufen. Am Rückenmark, bei Querschnittslähmungen gibt es jetzt wirklich zum ersten Mal Hoffnungen.
Für den Laien erscheint das Gewebe des Gehirns beim Blick durch das Mikroskop als heilloses Durcheinander von undefinierbaren Strukturen, ein undurchdringliches Dickicht aus hunderten verschiedener Zelltypen. Wie kann man denn da noch die Hoffnung bewahren, dieses Gebilde irgendwann einmal wirklich verstehen zu können?
Singer: Ja, das kommt einem natürlich nach wie vor frivol vor. Aber es ist halt so in der Natur, daß sehr komplexe Funktionen auf einfache Prinzipien zurückgehen. Ob das wirklich so ist, wissen wir nicht, aber der Gestaltdruck unserer Seele macht, daß wir nach einfachen Prinzipien suchen. Und wir finden sie auch. Man kann erstaunlicherweise trotz der ungeheuren Komplexität in vielen Bereichen überschaubare, einfache allgemeine Funktionsprinzipien angeben. Es funktioniert. Und man kann das ja auch imitieren in künstlichen Systemen und sieht, daß die dann – wenn auch sehr primitive – Leistungen erbringen können.
Ihre Arbeiten zeigen, daß die Strukturen des Gehirns sich in einem Wechselspiel mit Umwelteinflüssen herausbilden. Demnach wird die Entwicklung dieses Organs also nicht ausschließlich von unseren Genen gesteuert?
Singer: Das läßt sich am Beispiel der Hirnrinde am besten illustrieren. Es ist ja so, daß die Komplexität der Verschaltungen der Hirnrinde eine Größenordnung erreicht hat, die es unmöglich macht und auch sinnlos erscheinen läßt, jede einzelne Verbindung genetisch festzulegen. Das würde einen ungeheuren Codierungsaufwand erfordern. Ich weiß nicht, wie gut die Berechnungen sind, aber es gibt zumindest Vermutungen, daß das in den Genen gespeicherte Material nicht ausreicht, um das alles zu strukturieren. Außerdem hätte dies den Nachteil, daß das System dann sehr unflexibel wird und sich nicht gut anpassen kann an die realen Gegebenheiten.
Nun sieht man, daß während der Entwicklung wichtige Entscheidungen über die endgültige Verdrahtung von Arealen in der Hirnrinde oder von einzelnen Nervenzellen im Dialog mit der Umwelt gefällt werden. Man muß dann nicht alles von vornherein festlegen, sondern man kann warten, bis die Information von außen verfügbar wird. Das System kann sich dann viel besser an die wahren Begebenheiten anpassen.
Nun, weil das so ist und weil jeder Organismus in einer anderen Umwelt aufwächst, wird es sinnlos, über die allgemeinen Verschaltungsprinzipien hinaus, die natürlich von Individuum zu Individuum gleich sind, auch noch im Detail nach Wiederholungen zu suchen. Die wird man nicht finden, weil sich jedes Hirn ein bißchen anders selbstorganisiert. Und deshalb muß man die Prinzipien rauskriegen, nach denen sich das Gehirn entwickelt. Nur so kann man verstehen, wie das Ganze funktioniert. Das ist wichtiger als zu versuchen, das fertige System in allen Einzelheiten aufzudröseln. Letzteres würde zu so vielen verschiedenen Beschreibungen führen, wie man Gehirne untersucht.
Kann man denn beziffern, wie stark die menschliche Entwicklung von der Umwelt beeinflußt wird, und wie groß der Anteil unserer Gene ist?
Singer: Wahrscheinlich ist die Frage schon falsch gestellt. Das jetzt in Prozent unterteilen zu wollen, ist nicht möglich, weil Sie im Nachhinein nicht unterscheiden können, ob eine bestimmte Verbindung nicht da ist, weil sie genetisch nicht angelegt worden ist, oder weil sie zunächst genetisch vorgesehen war, und später wieder abgeräumt worden ist. Das greift so eng ineinander, daß die genetischen Instruktionen und die Instruktionen, die aus dem Umfeld kommen, gar nicht richtig zu trennen sind. Das fängt schon ganz am Anfang an, mit der befruchteten Eizelle.
Gene sind nie alleine irgendwo. Die sitzen schon im Kern in einer Zelle, die ein Umfeld für die Gene darstellt. Und die Zelle sitzt in der Regel eingebettet in einem Organismus. Die ersten Signale, die die Gene anschalten, die kommen ja von außen, die kommen nicht aus den Genen selber, sondern das ist die Umgebung, die sagt, so jetzt fangt mal an, euch zu verdoppeln, jetzt wird geteilt. Also, die Entwicklung ist von Anfang an ein Dialog zwischen Genen und deren Umgebung. Und wenn man das eine wegnimmt oder das andere wegnimmt, bleibt der Entwicklungsprozeß stehen.
Lassen sich diese Erkenntnisse, die ja vorwiegend durch Versuche an Katzen und Affen gewonnen wurden, so ohne weiteres auf den Menschen übertragen?
Singer: Ja, diese Untersuchungen, die natürlich alle an Tieren vorgenommen worden sind, die lassen sich direkt auf den Menschen und auf die Entstehung menschlicher Krankheiten übertragen. Bei einem Kind, das schielt, zeigen sich in der Hirnrinde genau die gleichen Veränderungen wie sie auch bei einer schielenden Katze oder bei einem schielenden Affen gefunden wurden. Man kann Aufgrund der Tierversuche Voraussagen machen darüber, wie die Wahrnehmung beim Menschen gestört wird. Das ist eine ganz direkte Entsprechung.
Können Sie ein Beispiel für die praktische Umsetzung Ihrer Forschung in den klinischen Alltag geben?
Singer: Man hat aus diesen Tierversuchen gelernt, daß bestimmte Leistungen während kritischer Altersphasen erworben werden. Wenn die Verschaltung der Nervenzellen nicht zum richtigen Zeitpunkt erfolgt, dann läßt sich das nicht mehr nachholen. Das ist sowohl für den Erwerb der Sehfähigkeit als auch für den Sprachgebrauch nachgewiesen. Möglicherweise gilt das auch für den Erwerb höherer, sozialer Leistungen.
Im Bereich der Sehphysiologie haben die Tierversuche ganz bestimmt das Bewußtsein dafür geschärft, daß man frühzeitig erkennen muß, wenn was schiefläuft. Also, wenn man Schielkinder hat, dann weiß man, daß ganz früh und hartnäckig therapiert werden muß, wenn man die kritische Phase nicht verpassen will. Früher hat man gedacht, jetzt lassen wir die erst mal auswachsen, und dann reparieren wir die Stellung der Augen. Aber dann ist es zu spät.
Das gleiche gilt, wenn Reize aus der Umwelt das Gehirn über längere Zeit hinweg nicht erreichen. Früher war das relativ häufig, daß durch Trübungen der Hornhaut oder Linsentrübungen die Aufnahme optischer Signale durchs Auge gestört war. Das haben die Leute nicht besonders ernstgenommen und haben gedacht, dann warten wir halt, bis die im operationsfähigen Alter sind, bis man das bequem machen kann, und dann tauschen wir die Linsen aus und machen die Hornhaut wieder sauber. Bis man gelernt hat, daß das überhaupt nichts mehr nutzt, weil die Reifungsprozesse in der Hirnrinde, die der Erfahrung bedürfen, abgelaufen sind und nicht nachgeholt werden können. Und deshalb operiert man jetzt, wenn man mit solchen Problemen konfrontiert wird, so früh wie nur irgend möglich.
Lassen sich die Erkenntnisse auch bei der Erziehung von Kindern umsetzen?
Singer: Das ist schwer zu beantworten. Die kulturhistorische Entwicklung zeigt, daß die Menschen selber auf ganz vieles gekommen sind, ohne daß sie über kritische Phasen und Neurophysiologie Bescheid wußten. Man weiß einfach, daß man Kinder früh mit Sprache konfrontieren muß, damit sie es lernen, und wenn sie eine Fremdsprache zusätzlich erwerben sollen, dann muß man das auch früh machen, damit man die kritische Phase nicht verpaßt.
In diesem Bereich kann man natürlich sagen, die Menschen haben irgendwann gelernt, daß man den Kindern möglichst früh möglichst viele Stimuli geben sollte. Aber die Hirnforschung gibt mittlerweile ja sogar Hinweise darauf, wie das menschliche Bewußtsein zustande kommen könnte.
Singer: Ja, das ist zurzeit ein sehr faszinierendes Gebiet. Die Philosophen haben das ja auch zur Kenntnis genommen, daß im Bereich der Neurobiologie jetzt Entdeckungen möglich werden, die direkt relevant sind für philosophische Diskussionen, insbesondere für erkenntnistheoretische Ansätze. Andererseits gibt es eine stattliche Anzahl von Psychologielehrstuhl-Inhabern in Europa, insbesondere in der Bundesrepublik, die sagen, sie brauchten die Neurobiologie nicht, weil die Neurobiologie immer wieder Konzepte entwickelt hat, die die Psychologie in die Irre geführt habe. Das muß man sich mal klarmachen!
Das Wissen über die Mechanismen, durch die sich entwickelnde Gehirne Wissen über die Umwelt erwerben und das so erworbene Wissen dann wieder benutzen, um die Umwelt zu interpretieren, um Konstrukte zu bauen, das ist für die Erkenntnistheorie schon sehr wichtig. Es läßt sich in diesem Licht wohl nicht mehr aufrechterhalten, daß wir in der Lage wären, die Welt so zu erkennen, wie sie ist. Es wird immer deutlicher, daß unsere Hirne Konstruktionen entwerfen, die auf unsere Bedürfnisse zugeschnitten sind.
Beispielsweise ist unser Begriff von Materie nur entstanden durch die unmittelbare Erfahrung, die unsere Sinnessysteme möglich machen – und auch zwar nur in einem ganz engen Bereich des Größenkontinuums physikalischer Dimensionen. Das gilt eben alles so im Zentimeter- und Millimeterbereich, aber wenn man durch Instrumente guckt, die einem entweder den ganz großen Bereich zugänglich machen, das Weltall oder den ganz kleinen Bereich, den atomaren und subatomaren Bereich, dann sieht man, daß diese Konzepte und Beschreibungen da nicht zutreffend sind.
Könnte man vielleicht überspitzt sagen, daß die Grenzen der Erkenntnis durch die Strukturen unseres Gehirns vorgegeben sind und gar nicht so sehr durch die Möglichkeiten der Naturwissenschaft?
Singer: Naturwissenschaft selber ist ja schon ein Kulturprodukt und damit Produkt von interagierenden Gehirnen. Insofern werden sich in den Beschreibungssystemen der Naturwissenschaften natürlich die Axiome widerspiegeln, jene als absolut richtig anerkannten Grundsätze, für die es keines weiteren Beweises bedarf. Auch diese Axiome sind zunächst einmal durch Primärerfahrungen des Gehirns entwickelt worden.
Sie haben, vereinfacht ausgedrückt, Hinweise darauf gefunden, wie das Bewußtsein zustande kommt. Gruppen von Nervenzellen (Neuronen), die Reize vom selben Objekt erhalten, feuern demnach ihre Signale im Gleichtakt, auch wenn diese Zellen im Gehirn räumlich getrennt sind.
Singer: Trotz der gewaltigen Zahl von hundert Milliarden Neuronen kann unser Gehirn unmöglich alle möglichen Erscheinungsformen aller möglichen Objekte in einzelnen Zellen abspeichern, das würde die Zahl dieser Zellen sehr schnell erschöpfen. Demnach muß die Repräsentation von Figuren, Objekten, Inhalten, auch von Symbolen immer durch Gruppen miteinander verbundener Zellen Ensembles – erzeugt werden, wobei eine bestimmte Zelle zu verschiedenen Zeitpunkten an verschiedenen Ensembles teilhaben können muß.
Ähnlich wie ein bestimmtes Merkmal in sehr vielen verschiedenen Figuren vorkommen kann, kann eine bestimmte Zelle in sehr vielen verschiedenen Ensembles vorkommen. Wenn man aber jetzt dieses Ensemble-Kodierungskonzept weiterverfolgt, dann kriegt man ein Problem, wenn mehrere Ensembles gleichzeitig aktiv sind, dann wissen sie nämlich wieder nicht, welche Zelle zu welchem Ensemble gehört.
Aus diesem Grund hat Christoph von der Malsburg schon 1981 vorgeschlagen, dem Ensemble eine zeitliche Struktur aufzuprägen, so daß alle Elemente in einem Ensemble immer gleichzeitig und zusammen aktiv sind, und dann kann ein zweites Ensemble ebenfalls aktiv sein, und zwar in einem anderen Takt. Dafür haben wir direkte Beweise gefunden. Gleichzeitig haben aber auch andere Leute darüber nachgedacht, wie es denn gehen kann, daß man trotz heftiger Bemühungen keine Nervenzellen finden kann, die selektiv auf Gesichter oder auf die Großmutter oder auf einen gelben Volkswagen ansprechen.
Es gibt also keine höchste Instanz, in der Bewußtsein passiert, oder in der sich Wahrnehmung kristallisiert?
Singer: Nein, stattdessen gibt es sehr viele Areale, die sich mit unterschiedlichen Aspekten befassen. Die liegen parallel zueinander, sind stark miteinander verflochten. So wird die Information, die vom Auge kommt, auf 20 oder 25 Areale parallel verteilt, die sich nun mit unterschiedlichen Aspekten beschäftigen. Die einen mehr mit Bewegung, die anderen mehr mit Farbe, die anderen mehr mit Formen, die anderen mehr mit Lokalisation im Raum usw. Und nun fragen wir, wie kommt um Gottes Willen das alles wieder zusammen, so daß sie dann zum Schluß den gelben Volkswagen in der Wiese stehen sehen.
Und weil man weder eine Zelle gefunden hat, die den gelben Volkswagen in der Wiese abbildet, noch ein Areal, wo das alles wieder zusammenliefe, mußte man annehmen, die Repräsentation des gelben Volkswagens in der grünen Wiese ist eben die Gesamtheit der Aktivitäten, die in diesen räumlich verteilten Arealen zu dem bestimmten Zeitpunkt vorhanden sind.
Aber wie bindet man die jetzt zusammen? Dafür sind dann Hypothesen formuliert worden, zuerst von dem Nobelpreisträger Francis Crick, daß das irgendwie über eine zeitliche Synchronisation geschehen müsse. Sie brauchen einmal den gelben Volkswagen in der grünen Wiese, ein andermal brauchen sie den Fahrer im gelben Volkswagen, dann müssen sie ganz andere Bindungen machen. Sie können nicht für jede mögliche Konstellation des gelben Volkswagens feste Verbindungen im Gehirn haben, sondern sie brauchen eine dynamische Architektur, die Sie kontextabhängig verändern können. Wir haben dann gesagt, nun ja, wenn das im Sehsystem so läuft, dann wird es ja wohl auch für die Bewegungssteuerung gelten und warum dann nicht gleich überall?
Ein Thema, das die Öffentlichkeit wesentlich stärker erregt als die Erfolge der Grundlagenforschung sind die Tierversuche, die in der gesamten Biomedizin angestellt werden.
Singer: Das ist auch für uns schwierig. Wir werden ja, wie Sie wissen, sehr stark überwacht. Wir müssen für alles, was wir tun, ausführliche Beschreibungen liefern, müssen unsere Vorhaben genehmigen lassen von Kommissionen, in denen Tierversuchsgegner oder Tierschützer sitzen, Fachleute – die in der Minderheit sind – und Persönlichkeiten des öffentlichen Lebens. Darüber hinaus wird natürlich institutsintern jedes Projekt ausführlich diskutiert, und die ethischen Fragen sind implizit immer mit dabei. Sie werden außerdem schon wegen der Handhabbarkeit die Tiere immer in Vollnarkose versetzen, wenn Sie operieren müssen.
Bleibt das Opfern von Leben. Das ist nicht zu umgehen. Wenn man an lebenden Strukturen arbeiten will – und das muß man, wenn man rauskriegen will, wie ein Hirn organisiert ist -, dann nehmen wir damit die Tötung des Tieres in Kauf, wobei das schmerzlos erfolgt. Damit stehen wir nun auf der gleichen Ebene derer, die Tiere töten, um sie zu essen.
Ich vermag nicht zu verstehen, wie man ignorieren kann, daß die Entwicklung von Medikamenten gegen die Epilepsie ausschließlich auf Tierversuche zurückgeht, daß das wachsende Verständnis der Wirkung von suchterzeugenden Drogen ohne diese Versuche nicht möglich gewesen wäre. Für mich ist eine Medizin, die handelt, ohne zu wissen, was sie tut, genauso unerträglich wie eine, die tatenlos daneben steht.
Viele Menschen sagen sich, na ja, wir hören in Deutschland mit diesen Versuchen auf, weil wir ethisch am weitesten entwickelt sind, aber irgendjemand wird ja nachher schon die Polio-Impfstoffe und die Sachen für Aids noch weiterentwickeln, damit man das dann auch weiterverwenden kann. Denn es ist ja ganz schön, wenn man sich Insulin spritzen kann, wenn es die eigene Frau ist oder das eigene Kind. Womit ich schlecht leben kann, ist, wenn Tierversuchsgegner die Familie bedrängen, die Kinder bedrohen. Wir hatten hier auch einen Molotow-Cocktail-Anschlag aufs Labor. Nur durch Zufall ist das Haus nicht in die Luft gegangen. Da werden wir halt manchmal grantig.
In Deutschland scheint die Grundlagenforschung kein allzu hohes Ansehen zu genießen, anders als beispielsweise in den Vereinigten Staaten.
Singer: Ich glaube, wir haben uns daran gewöhnt, daß der Wissenschaftler in Deutschland eher ein Buhmann ist. Wir werden ja nicht zu den Kulturträgern gezählt – Kultur, das sind die schönen Künste und die Geisteswissenschaften. Daß Naturwissenschaften auch einen starken kreativen Aspekt haben, auch eine künstlerische Ader verlangen und eigentlich mit zum Kulturbetrieb gehören, das ist hier wenig verankert. Zur Allgemeinbildung gehört das Wissen um Goethes Biographie. Neulich habe ich irgendwo gehört, daß immer noch zwanzig Prozent meinen, daß die Sonne um die Erde kreist, also da hängt sicher was schief.
Die meisten meiner Freunde sind nicht aus dem naturwissenschaftlichen Bereich. Aber eins scheint mir doch wohl zuzutreffen, daß die Wissenschaftler im Allgemeinen, wenn sie gut sind, sich dadurch auszeichnen, daß sie relativ wenig Vorurteile haben, relativ wenig verführbar sind und einen relativ gut entwickelten Skeptizismus haben gegenüber der Verläßlichkeit von irgendetwas. Und das sind eigentlich Eigenschaften, die in einer Demokratie ganz brauchbar sind.
Erstaunlich, daß die deutsche Hirnforschung im internationalen Vergleich trotz dieser Hemmnisse so gut dasteht.
Singer: Wir werden gut unterstützt. Insbesondere die mehr integrative Hirnforschung ist hier noch relativ gut erhalten trotz des enormen Zuwachses der Molekularbiologie, die weltweit jetzt boomt. Aber das wird uns für die Zukunft ein wertvolles Kapital sein, daß wir hier viel erhalten haben, trotz der gleichzeitigen sehr guten Entwicklung der Molekularbiologie.
Die Finanzierung war über die letzten Jahre sehr gut, ich würde denken, wir stehen hier europaweit an der Spitze. Entsprechend gut sind auch die Resultate. Aber jetzt wird es schwierig durch die Kosten der Wiedervereinigung. Das werden wir deutlich zu spüren kriegen, daß das nicht alles umsonst geht. Schon jetzt hat der Tarifabschluß von sechs Prozent die versprochenen fünf Prozent Zuwachsraten, die in der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und in der Max-Planck-Gesellschaft festgeschrieben waren, aufgefressen. Viele Probleme der DFG und der Max-Planck-Gesellschaft könnten mit 100 Millionen Mark gelöst werden. Sie müssen schreiben, daß es schwierig wird, und daß die ja nicht anfangen dürfen, sich jetzt auf den Lorbeeren auszuruhen.
(erschienen in „DIE WELT“ am 28. Oktober 1991 unter dem Titel „Der Forscher ist ein Buhmann in Deutschland“)
