Vorsicht Lücken! (Ein Nachtrag)
von Vinzenz Schönfelder, 19. November 2007, 23:41
Die Rätsel des Gehirns zu entschlüsseln ist ein hehres, wohl unerreichbares Ziel. Damit macht die Hirnforschung aber keine Ausnahme – den anderen Naturwissenschaften geht es ebenso: Was hinter den messbaren Erscheinungen steckt, bleibt unseren Blicken verborgen.
Daran erinnert Kristina Musholt, eine der wenigen "echten Philosophen" an der Berliner "School for Mind & Brain": Die Erklärungslücke zwischen Hirnaktivität und bewusstem Erleben ("the explanatory gap"/"das große Fragezeichen") ist nicht ein singuläres Problem der Bewusstseinsforschung. Denn auch das Wissen etwa der Physik oder Chemie basiert gleichermaßen nur auf empirisch gemessenen Korrelationen.
"Insofar as phenomenal properties are not reductively explainable, [the] properties [of] water are not reductively explainable either... Mind the gaps, they are everywhere!" [1]
Aus Experimenten schließen wir, dass Wasser aus H2O-Molekülen besteht. Mit komplizierten Modellen erklären wir, warum es bei 0°C gefriert und bei 100°C verdampft. Dann meinen wir, wir hätten "verstanden", warum Wasser sich so und so verhält.
Wir wissen aber nicht, ob unsere Modelle (etwa von elektrischen Ladungen) irgendetwas mit dem zu tun haben, was tatsächlich geschieht – nur zu häufig hat die Geschichte allgemein anerkannte Theorien später als grundlegend falsch entlarvt, Beispiel: "Die Erde als Mittelpunkt der Welt" oder die klassische Vorstellung von Gleichzeitigkeit, die Einstein über den Haufen warf.
Mit dem Wissen, an das wir heute glauben, wird es sich nicht anders verhalten. Denn – um es mit dem Physik-Urgestein Hermann Haken zu sagen: "Was [des Elektrons] wahre Natur ist, wissen wir nicht." [2] Und werden es auch nie erfahren. Die ultimative Welterklärung bleibt ein unerreichtes Ziel, allein deshalb, weil unsere Fähigkeit zu Verstehen in engen Grenzen gefangen ist.
Selbst elementare physikalische Vorgänge, besonders in der Miniaturwelt der Quantenmechanik, erscheinen Wissenschaftlern wie Laien furchtbar rätselhaft. Nur auf einer abstrakt mathematischen Ebene können wir nachvollziehen, was passiert. Für unser intuitives Verständnis bleibt es nicht minder obskur, als das, was in unseren Köpfen geschieht.
Im Gegensatz zur Physik steckt jedoch das theoretische Handwerkszeug der Hirnforschung noch ganz in den Kinderschuhen. Erst allmählich werden Algorithmen und Computer so mächtig, dass sich mit ihrer Hilfe biologische Prozesse nachvollziehen lassen. Erschwerend kommt schließlich die Tatsache hinzu, dass das Objekt der Untersuchung wir selbst sind und wir davon nur mehr schwer Abstand nehmen können.
Genauso gut, wie in andern Disziplinen, kann man sich die Frage nach dem Fortschritt stellen: Zwar wächst unser Wissen von Tag zu Tag, doch mehr noch als neue Erkenntnisse nimmt die Zahl der offenen Fragen zu: Je genauer wir hinschauen, desto weniger verstehen wir. Einem aufmerksamen Blick kann kaum entgehen, wie die Welt ständig unseren simplen Erklärungsversuchen entgleitet,
"wie dicht unter der Oberfläche der alltäglichen Dinge alles seltsam und erstaunlich wird." [3]
Vielleicht wird das in der Hirnforschung besonders deutlich. Wer meint, in den harten Naturwissenschaften verlaufe die Front woanders, der irrt jedoch. Soweit ein paar vorläufige Gedanken als Vorwort/Hintergrund, bevor es endlich ans eigentliche Thema des Blogs gehen soll.
[1] Kristina Musholt, Emergentism revisited, 2006
[2] Interview mit Herrman Haken, Das Gehirn als Prüfstein, G&G 10/2007
[3] Bertrand Russel, Probleme der Philosophie, Suhrkamp 1967
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Hallo Vinzenz,
gefällt es dir in Berlin?
Ich hatte Kristinas Poster schon auf der ASSC gesehen aber frage mich doch, ob die Konklusion wirklich in dieser Stärke haltbar ist. Natürlich ist die "Flüssigkeit" nicht in der mikrophysischen Beschreibung des Wassers enthalten, denn "Flüssigkeit" ist nunmal keine mikrophysische Eigenschaft.
Es macht aber doch einen Unterschied, ob man anhand der Molekularstruktur einer Substanz ihr Makroverhalten *erklären* kann -- und dafür gibt es doch einige positive Beispiele.
Desweiteren macht es doch einen Unterschied, ob man anhand der Molekularstruktur einer Substanz ihr Makroverhalten *vorhersagen* kann (das ist ja schon dann gegeben, wenn wir zuverlässige Korrelationen haben) -- und dafür gibt es noch mehr positive Beispiele.
Beide Fälle gelten aber nicht allgemein für Bewusstseinsphänomene. Wir können noch nicht mal auf ein NCC zeigen und sagen: Ah, ja, das ist nun eine Blauwahrnehmung. Insofern denke ich schon, dass man -- jedenfalls for the time being -- eine Asymmetrie der Emergenzen und damit auch eine der Erklärungssituation verteidigen kann.
Nicht zuletzt hängt auch vieles am Reduktionsbegriff; denken wir an eine simple nomologische Koextension im Sinne einer Nagel-Reduction, dann ist der explanatory gap gar nicht so groß und es scheint mehr eine Frage der Zeit zu sein. Natürlich wäre das eine "langweilige" Reduktion ohne explanatorischen Wert aber eben doch eine Reduktion in einem gewissen Sinne, die mentales und physisches wenigstens mit einer Gesetzmäßigkeit aneinander koppeln würde. Diese ist ja bei physikalischen Eigenschaften eben doch geglückt -- jedenfalls gibt es auch hier einige positive Beispiele.
Man sollte sich aber wirklich vor solchen Identitätsbehauptungen hüten wie z.B. derjenigen, dass die Temperatur nichts sei als die mittlere kinetische Energie einer Substanz; das habe ich erst kürzlich wieder gelesen; wo war das noch? Bei Paul Churchland glaube ich.
Viele Grüße, auch an Kristina
Stephan
stephan: "Einzelne Zellen feuern genau dann, wenn wir Bilder sehen, Geräusche hören, Düfte riechen, Gedanken denken, Freude oder Hass empfinden." Na, also gdw. impliziert ja, wir wüssten sowohl die hinreichenden als auch die notwendigen Bedingungen -- und genau das ist doch bei allen Beispielen, die du nennst, nicht der Fall!
vinzenz: "einzelne zellen feuern genau dann...", damit wollte ich keineswegs von kausalitäten sprechen, das können genauso gut epiphänomene sein. klassisches beispiel: "die tankuhr leuchtet genau dann, wenn der tank leer ist." daraus folgt nicht: "der tank ist leer, weil die tankuhr leuchtet."
parallel: "meine 'jennifer aniston-zelle' feuert (nach c. koch) genau dann, wenn ich jenny sehe." (richtig oder falsch?) damit sage ich aber nicht: "ich sehe jenny, weil die zelle feuert."
erstmal geht es aber nur um korrelationen. im artikel sage ich allerdings auch, dass kausalitäten auch nur aus korrelationen von uns konstruiert sind.
stephan: Das Problem sehe ich nicht in der Kausalität, sondern in dem Wörtchen "genau".
Wenn du formulierst, die Zelle feuert, wenn die VP ein Bild von Halle Berry sieht, dann ist das eine korrekte Beschreibung des Fundes. Wenn du hingegen formulierst, die Zelle feuert genau dann, wenn die VP ein Bild von Halle Berry sieht, dann behauptest du tatsächlich eine sehr starke Relation zwischen dem Feuern der Zelle und dem Bild von Halle Berry, genauer gesagt sogar die stärkste logische Relation, die es gibt, nämlich die der logischen Äquivalenz.
Das heißt, was du formulierst, ist eine notwendige und hinreichende Bedingung für das Feuern der Zelle; im Experiment hat man tatsächlich nur *eine* hinreichende Gefunden, nämlich das Zeigen eines Bildes von Halle Berry (und auch das vielleicht nur in 90% der Fälle, also müsste man noch mal vorsichtiger formulieren).
Genau dann, wenn -- das ist eigentlich nichts, was ein Wissenschaftler überhaupt formulieren sollte, wenn er nicht offensichtlich ins Messer des Begriffsanalytikers laufen möchte. Der Unterschied zwischen Korrelation und Kausalität, der ist geschenkt; aber um den geht's hier, wie gesagt, nicht.
vinzenz: so ganz ueberzeugt bin ich noch nicht, davon dass ich das nicht sagen darf.
was ALLEIN DAS EXPERIMENT BETRIFFT, ist das zeigen des hale berry-bildes nicht tatsaechlich eine notwendige (bei allen anderen gesichter feuert sie nicht/kaum) und eine hinreichende bedingung (das bild von hale berry zu zeigen allein genuegt)? wenn ich sage, "die zelle feuert, wenn hale zu sehen ist", dann fehlt ein entscheidendes ergebnis des experiments: sie feuerte nur bei diesem bild, bei keinem anderen.
dass ich die zelle moeglicherweise durch irgendetwas anderes auch zum feuern bringen kann, oder sie gelegentlich nicht feuert, wenn hale zu
sehen ist – klar, das laesst sich fuer den ganz allgemeinen fall (alle stimuli sind erlaubt) nicht ausschließen.
dann hast du natuerlich recht: wissenschaftler duerften niemals "genau dann, wenn" sagen, nur mathematiker. ich interpretiere das "genau dann
wenn" wohl in einem weniger strengen sinn als der begriffsphilosoph - beschraenkt auf im experiment beobachtete faelle.
man koennte es weicher formulieren: die wahrscheinlichkeit, dass die zelle feuert, stieg im experiment genau dann, wenn das gesicht von hale berry zu sehen war.
ps. die aussage "die Zelle feuert, wenn die VP ein Bild von Halle Berry sieht" gilt so ziemlich fuer jede beliebige zelle auf der netzhaut. die feststellung ist trivial. das interessante ist ja erst, dass sie bei allen anderen bildern schweigt. die wahre aussage liegt wohl irgendwo zwischen dieser trivialität und dem zugespitzten "genau dann".
stephan: Okay, damit kann ich leben; ideal wäre vielleicht: "Die Zelle feuert insbesondere dann, wenn..." Damit würde man verhindern, dass das "wenn" zu trivial wird, was natürlich der Fall bei den Retina-Zellen oder sagen wir auch denen im visuellen Kortex zutrifft. Dann wäre die Behauptung aber auch ziemlich leer -- jedenfalls wüssten das die Hirnforscher sofort: die visuelle Zelle feuert bei visueller Präsentation.
Das "genau dann, wenn" ist aber wohl auch im Experiment selbst noch zu streng -- die Zelle feuert bestimmt manchmal auch so. Quiroga et al. haben dafür ja ein bestimmtes Zeitfenster nach Stimuli-Onset gewählt, um "zufälliges" Feuern zu ignorieren.
Hallo Vinzenz und Stephan,
fühle mich ja richtig geehrt, dass ihr mein Poster hier diskutiert!
Da komme ich natürlich nicht umhin, auch etwas von meinem eigenen Senf dazuzugeben.
Erstmal aber Kompliment zum Blog: gefällt mir super!
Dass Stephan bezweifelt, dass man meine These in dieser Stärke halten kann, habe ich mir schon gedacht. Und vielleicht ist die These in der Tat zu stark (oder zumindest etwas missverständlich) formuliert.
Ich will gar nicht bestreiten, dass es durchaus Unterschiede bzgl. der "Erklärungs"-Fortschritte unterschiedlicher wissenschaftlicher Disziplinen und ihrer Modelle gibt. Was das Bewusstsein angeht, sind wir offensichtlich noch so weit von einer möglichen "Erklärung" entfernt, dass wir weder absehen können, ob wir ihr je näherkommen werden, noch in welche Richtung wir bei der Suche überhaupt gehen sollen. Wie Stephan schon ganz richtig sagt: Wir wissen ja noch nichtmal, was ein NCC ist. Insofern würde ich zustimmen, dass es hier - zumindest beim gegenwärtigen Stand der Wissenschaft - eine Asymmetrie gibt.
Dennoch bin ich der Meinung, dass es Erklärungslücken bzw. emergente Phänomene nicht nur mit Blick auf das Bewusstsein zu entdecken gibt.
Die Frage ist natürlich 1) Was verstehen wir unter Erklärung?, und (im Zusammenhang damit) 2) Was verstehen wir unter Emergenz?
Es würde zu weit führen, an dieser Stelle auf all die verschiedenen Erklärungsmodelle und Emergenzbegriffe, die in der Literatur umherschwirren, näher einzugehen.
Ich möchte aber darauf hinweisen, dass es mir vor allem darauf ankam, deutlich zu machen, dass wir die "Beobachterperspektive" bei unseren Überlegungen nicht vernachlässigen sollten. Soll heißen: Um zu verstehen, dass die Mikroeigenschaften von H2O tatsächlich etwas mit dem Makroeigenschaften des Wassers zu tun haben, müssen wir erst einmal in der Lage sein, zu erkennen, dass es mehrere Perspektiven (wenn man so will, die es Physikers/Chemikers und die des Alltags-Menschen) auf ein und dasselbe "Objekt" (eben Wasser) gibt, und dass es auch Sinn macht, diese beiden Perspektiven zu haben. Genaugenommen reduzieren wir ja die Makroperspektive nicht auf die Mikroperspektive, denn nicht alle Phänomene der Makroebene sind auf der Mikroebene fassbar (wie Stephan selbst sagt: "Flüssigkeit ist nunmal keine mikrophysische Eigenschaft") - auch wenn uns die Mikroebene hilft, zu verstehen, warum bestimmte Phänomene auf der Makroebene auftreten. Vielmehr sind die Perspektiven komplementär zu einander.
Was ich damit sagen will, ist, dass verschiedene Ebenen jeweils ihre eigene Berechtigung haben, und dass man sie schon deshalb nicht aufeinander reduzieren kann, weil die Erklärungsinteressen der mit den verschiedenen Ebenen verbundenen Disziplinen sich z. T. fundamental unterscheiden. Ein Biologe hat ein anderes Erklärungsziel als ein Phsyiker, und er muss in der Regel mit anderen Raum-Zeit-Skalen arbeiten als der Physiker. Und Ähnliches gilt für Philosophie und Neurowissenschaft. Nur ist das Verhältnis hier noch komplizierter, weil 1) das Nervensystem außerordentlich komplex ist, 2) die Neurowissenschaft noch in den Kinderschuhen steckt, 3) die Konzepte, über die wir sprechen, oft unklar sind. Oft verwenden wir das gleiche Wort, meinen aber etwas anderes damit und reden somit aneinander vorbei.
Grundsätzlich aber haben wir bei fast allen Phänomenen die Möglichkeit, verschiedene Ebenen und Perspektiven zu unterscheiden. (Dies gilt natürlich nicht nur inter- sondern auch intra-disziplinär.)
(Notabene: Das soll nicht heißen, dass Neurowissenschaften und Philosophie nicht durchaus fruchtbar zusammenarbeiten können. Dennoch hat jede Disziplin auch ihren je eigenen Erkenntnisbereich, und nicht immer lassen sich die Fragen und Einsichten zusammenbringen.)
Was mich bei der Diskussion um diese Dinge häufig stört, ist, dass so getan wird, als hätten wir in anderen Bereichen (siehe das Wasser-H2O-Beispiel) eine erfolgreiche Reduktion vorliegen. (Eigentlich weiß ich gar nicht, was Reduktion überhaupt heißen soll. Wieso soll eine gesetzmäßige Kopplung eine Reduktion sein?) Dabei wird bei genauerem Hinsehen klar, dass wir keineswegs eine Ebene auf die andere reduziert haben, sondern im besten Fall Verbindungen zwischen den Ebenen hergestellt haben. Und das ist auch gut so - denn warum sollten wir überhaupt eine Perspektive auf die andere reduzieren wollen? Wer sagt denn, dass die Mikro-Perspektive die bessere, akkuratere, etc. Perspektive auf die Welt ist? Übergänge zwischen Ebenen schaffen - klar, auf jeden Fall; aber reduzieren? Würden wir dabei nicht etwas verlieren?
Und insofern wir eben fast immer verschiedene Perspektiven einnehmen können (und sollten!), insofern kann man sagen, dass es überall emergente Phänomene(emergent eben in dem Sinne, dass die emergente Eigenschaft auf der Mikroebene nicht fassbar - da gar nicht "sichtbar" - ist) und somit, wenn man will, "Erklärungslücken" gibt.
Wie gesagt, es gibt sicherlich Asymmetrien mit Bezug darauf, wie erfolgreich wir dabei sind, zu verstehen, warum ein Objekt aus verschiedenen Perspektiven betrachtet werden kann, wie diese zusammenpassen, und welche Perspektive für die vorliegende Forschungsfrage jeweils die angemessene ist.
Hier hat die Bewusstseinsforschung noch einen weiten Weg vor sich: weder wissen wir, welche Perspektiven angemessen sind (manche Leute glauben, die Perspektive der Quantenmechanik sei die richtige, andere wiederum glauben, Bewusstsein kann überhaupt nur in der Philosophie sinnvoll diskutiert werden, und, und, und), noch, wie wir verschiedene Perspektiven (wie z.B. die neurowissenschaftliche und die philosophische) in Einklang bringen sollen.
Und auch wenn ich glaube, dass die Bewusstseinsforschung in Zukunft große Fortschritte machen wird (und damit die Asymmetrie ebenfalls kleiner wird), bin ich auch davon überzeugt, dass immer ein Rest von Unerklärbarkeit bleiben wird - und zwar (und hier sind wir wieder bei den allgegenwärtigen Erklärunglücken) nicht nur was das Bewusstsein betrifft, sondern in allen Dingen. Da kann ich Vinzenz und Russell nur zustimmen. Ich finde es immer noch rätselhaft und faszinierend, wie eine Ansammlung von Molekülen eine Flüssigkeit wie Wasser "hervorbringt" - ganz zu schweigen von so rätselhaften Phänomenen wie Bäumen, Tieren, oder Leben überhaupt. Und, auch hier stimme ich Vinzenz zu, in gewisser Hinsicht wird die Welt mit zunehmender Forschung nicht weniger rätselhaft, sondern erscheint umso mysteriöser.
Beste Grüße und frohes Fest!
Kristina