brainlogs mind at work

Empathy in a Mirror

von Elmar Diederichs, 14. September 2009, 13:41

Mit dem 1996 entdeckten Phänomen der Spiegelneuronen stellt sich die Frage, ob Symmetrie in der Aktivität von Neuronen bei verschiedenen Personen für empathische Fähigkeiten einer Person gegenüber einer anderen verantwortlich gemacht werden kann. Anlaß sind Experimente, die von Neurophysiologen wie z.B. Giacomo Rizzolatti oder Vittorio Gallese seit den neunziger Jahren gemacht wurden, um herauszufinden, wie es dem  Gehirn gelingt, Handlungen zu planen und zielgerichtet zu steuern.

Dabei wurden an den inferioren präfrontalen Schläfenlappen eines Makakenaffen Elektroden angebracht, um die neuronale Steuerung der Hände des Affens zu untersuchen. Es zeigte sich, daß bei jedem Greifen nach Futter eine bestimmte Neuronengruppe im Areal F5 des prämotorischen Cortex feuerte. Das Aktivitätsmuster dieser Neuronen wiederholte sich, wenn der Affe einen Experimentator beim Nachfüllen des Futters beobachtete und sogar dann, wenn der letzte Abschnitt des Nachfüllvorgangs, das Fallenlassen des Futters in die Schale, bei den Messungen künstlich abgedeckt wurde. Wenn der Experimentator statt mit der Hand aber mit einem Instrument nach dem Futter griff, war keine besondere Aktivität der betreffenden Neuronen bei dem wahrnehmenden Primaten nachweisbar.

Experimente dieser Art wurden beim Menschen durch nicht-invasive Methoden wiederholt. Es stellte sich heraus, daß es Neuronen mit dieser Aktivierung nicht nur für Handbewegungen, sondern auch für Mundbewegungen sowie die Beobachtung kommunikativer Gesten oder Mimiken gibt. Insbesondere konnte man am Beispiel von Schmerzempfindungen an Fingerkuppen zeigen, daß dieselben Zellgruppen, die spezifisch auf Schmerzimpulse auf der Fingerkuppe reagieren, auch dann feuern, wenn dergleiche Schmerz bei einer anderen Person beobachtet wurde. Dies war Anlaß für die Vermutung, daß Menschen durch solche sog. Spiegelneuronen eine Art innere Simulation der als Muster wahrgenommenen Handlung vornehmen, indem die neuronalen Zustände des Gehirns mentale Zustände erzeugen, so daß das Verstehen von Handlungen letztlich das Ergebnis einer subbewußten und auf somatische Weise erfolgten Klassifikation der von uns gesehenen visuellen Muster sein könnte: Spiegelneurone könnten daher die physiologische Essenz von Empathie darstellen, so daß das Zugangsproblem zur Innenwelt anderer Personen durch die Postulierung eines neurobiologischen Körperwissens somatisch gelöst würde. Am Beispiel der Spiegelneuronen steht damit die folgende These zur Diskussion:

  • (1) Spiegelneuronen sind die neurobiologische Realisation eines Simulationsvorgangs von fremden mentalen Zuständen mit den Mitteln des eigenen Gehirns.

Wir hingegen wollen hier dafür argumentieren, daß das Vertrauen in (1) verfrüht ist.

Nobody knows his own mind by introspection. 

Kern jeder gültigen Simulation ist die These, daß die Simulation und das Simulierte mindestens in einer bestimmten Hinsicht und wenigstens annähernd gleich sind. Im Zusammenhang mit den Spiegelneuronen zweier Personen A und B kann man dies wie folgt auslegen:

  • (2) A simuliert den mentalen Zustand Ψ von B zum Zeitpunkt t infolge seines, den mentalen Zustand Φ erzeugenden neuronalen Aktivitätsmusters P genau dann, wenn A deshalb weiß, daß er sich in demjenigen mentalen Zustand befindet, in dem sich B zu t befindet, weil das Gehirn von A zu t unter anderem P aufweist.

Wir argumentieren nun, daß P zu t zu haben für A nicht ausreicht, um Ψ von B zu t kennen zu können. Zu diesem Zweck wollen wir die folgenden Sprechweisen vereinbaren: Wenn A mit den Mitteln seines Gehirns Ψ von B simuliert, indem er selbst via P den mentalen Zustand Φ ausbildet, dann hat Φ für A offenbar generell die Funktion, Informationen bzgl. Ψ zu tragen.

  • (3) Wir wollen daher sagen, daß ein mentaler Zustand Φ irgendein x repräsentiert genau dann, wenn es entweder die Funktion von Φ ist, normalerweise Informationen von x zu übertragen bzw. von x verursacht zu werden, oder wenn Φ die Funktion hat, Informationen von x zu tragen, indem Φ von y verursacht wird. y ist dabei selbst kein mentaler Zustand.

Darüberhinaus wollen wir sagen, daß der nicht notwendigerweise sprachlich ausdrückbare Inhalt p von Φ dasjenige ist, was für die Identität von Φ sorgt. Mit Hilfe dieser Festlegungen können wir die angekündigte Argumentation durchführen:

i) So wie der Zeigerstand eines Thermometers Ω die Außentemperatur T i.S.v. (3) repräsentiert, repräsentiert der vom Gehirn von A erzeugte mentale Zustand Φ den mentalen Zustand Ψ von B. Daher entspricht der Zeigerstand von Ω dem Inhalt p von Φ und T dem Zustand Ψ von B. Bei Thermometern leuchtet es uns unmittelbar sein, daß kein Zeigerstand von Ω den Repräsentationszustand von Ω repräsentiert, nämlich daß jeder Zeigerstand eine Außentemperatur T repräsentiert. Während aber Ω abhängig von seiner Bauart immer dieselbe Art der Repräsentation benutzt, hat A mehrere Modi der Repräsentation zur Auswahl: Er kann z.B. zweifeln, daß p, er kann p vermuten, hoffen, wissen, wünschen, befürchten, erwarten, glauben etc.. Also: Das Haben von Φ durch A allein impliziert nicht, daß A die zu p gehörende Einstellung φ, i.e. den Repräsentationszustand kennt.

ii) Nehmen wir zusätzlich an, Ω sei mit einem Alarmsystem für niedrige Außentemperaturen gekoppelt. Dann ist klar, daß der Alarmzustand von Ω einen Inhalt über den Zustand von Ω, nicht aber über den Repräsentationszustand von Ω beinhaltet, denn es wird mit dem Alarm nichts über T induziert: Das Thermometer könnte ja kaputt gewesen sein. Also: A kann φ kennen, ohne deshalb p von Φ kennen zu müssen. Insbesondere erzählt kein Repräsentationszustand φ durch seinen Inhalt, wie Φ zu t zustandegekommen ist.

iii) Schon gar nicht kann das Gehirn (d.h. Ω), die Repräsentationen Φ von Ψ, die es erzeugt, in irgendeinem Sinne bestätigen oder verifizieren: Denn das Thermometer könnte kaputt oder falsch geeicht sein. Hätte also das Thermometer ein Bewußtsein, dann könnte es nicht selbst entscheiden, ob sein Zeigerstand auf eine äußere Ursache, z.B. Ψ von B zurückzuführen ist oder nicht.

Mit anderen Worten: Selbst wenn A via φ weiß, daß ein Φ vorliegt, dann erlaubt das Haben von Φ es A nicht, zu wissen, welches Φ zu φ gehört. Folglich erlangt A auch nicht z.B. via innerer Selbstbeobachtung die Meinung, geschweige denn die wahre Meinung, Φ zu haben, nur weil er Φ hat. Und das bedeutet, daß A nicht i.S.v. (2) via Spiegelneuronen den mentalen Zustand Ψ von B mit den Mitteln seines eigenen Gehirns simulieren kann. Denn Wissen zu haben, besagt wenigstens, wahre Meinungen über etwas zu haben.

To feel what other persons feel is not to understand that persons.

Unabhängig hiervon werden wir jetzt zeigen, daß Ψ von B zu t via P zu simulieren, für A weder ausreicht, um die psychische Verfassung von B in einem alltäglichen Sinne zu verstehen, noch eine vollentwickelte Version von Empathie bereitstellt.

Es ist wahr, daß viele mentale Zustände in Mimik und Gestik codiert sind. Man kann z.B. hämisch grinsen, gedrückt dahinschleichen, verbittert die Mundwinkel verziehen, düster vor sich hin starren oder eine herausfordernde Haltung einnehmen. Das ist auch nicht weiter verwunderlich, denn solche Dinge vorbildlich vorzumachen, erwarten wir von guten Schauspielern. Was man hingegen nicht tun kann, ist z.B. ein einsames, zerstreutes oder stures Gesicht zu machen. Spiegelneuronen können daher höchstens beanspuchen, für denjenigen Teil aller mentalen Zustände eine somatische Lösung des Problems des Fremdpsychischen bereit zu halten, die eine körperliche Codierung haben.

Wenden wir uns diesem Teil zu, indem wir das Beispiel des mentalen Zustands Ψ der Fröhlichkeit betrachten, der zweifellos in charakteristischen Mimiken oder Gestiken codiert ist und von dem wir annehmen wollen, daß er von P erzeugt wird. Würde P zu t zu haben, für A nach (1) ausreichen, um zu wissen, welchen mentalen Zustand B hat, der zu t gerade ein fröhliches Gesicht macht, dann sollte es für A kein prinzipielles Hindernis geben, zu entscheiden, wie er sich A gegenüber verhalten will. Doch was wäre, wenn die Fröhlichkeit von B lediglich Ausdruck von Galgenhumor, nicht aber z.B. die Folge eines entspannten Urlaubstages wäre? Das zu wissen, macht für die Frage, wie sich A gegenüber B verhalten will, offenbar einen großen Unterschied. Unabhängig davon, ob man deshalb die Entstehung eines mentalen Zustandes in den Inhalt von Ψ aufnehmen will oder nicht, wird offenbar nicht alles, was es zu t im Zusammenhang mit Ψ über B zu sagen gibt, in Mimik und Gestik codiert. Doch über B zu wissen, was nicht in Mimik oder Gestik codiert wurde und daher den Spiegelneuronen unzugänglich ist, sehen wir als entscheidend für das alltagspsychologische Einfühlungsvermögen von A an.

Empathy is more than to have an impression.

Es gibt noch einen schwächeren Sinn von Empathie derart, daß Spiegelneuronen mit P zu t zu haben, für A ausreichen könnte, um nachzufühlen, was B zu t fühlt. Um dies zu illustrieren, betrachten wir ein Beispiel eines mentalen Zustandes, dessen Inhalt unabhängig von seiner Entstehung bei B zu t sein muß.

  • (4) Gegeben sei B, der sich z.B. im Urlaub auf dem Jahrmarkt in ein Spiegelkabinett gewagt und darin die Orientierung verloren hat. Plötzlich sieht B im Spiegel einen Mann, an den sich der Räuber C anschleicht, um ihn auszurauben. B erschrickt und reißt dabei Augen und Mund in charakteristischer Weise auf. Wir nehmen an, daß die ganze Szene von dem Spiegelkabinettsbesucher A seinerseits im Spiegel beobachtet wird und er das Ganze hat kommen sehen, so daß A in keiner Weise überrascht ist. Diese Beobachtung möge ausreichen, damit sich bei A daraufhin P einstellt, das sich auch dann einstellen würde, wenn A sich selbst erschrecken würde.

Wäre (1) wahr, dann sollte A via Spiegelneuronen fühlen, was B fühlt. Doch nehmen wir einmal an, daß der Mann, den B im Spiegel sieht, er selbst ist. Wenn B dann erkennt, daß er sich selbst sieht, dann wird er sich ganz anders fühlen, als wenn er sich selbst im Spiegel nicht erkennt. Doch ob das der Fall ist, kann A nicht wissen, da für ihn der Anblick von B in beiden Fällen derselbe wäre. Die Folge ist, daß A nicht via eigener Spiegelneuronen fühlt, was B fühlt, wenn B in (4) sich selbst nicht im Spiegel erkennt. Und das bedeutet, daß die Existenz von Spiegelneuronen i.S.v. (1) nicht ausreicht, damit A im angegebenen schwachen Sinne empathische Fähigkeiten gegenüber B aufweist.

Einen noch schwächeren Sinn von Empathie, für den Spiegelneuronen verantwortlich gemacht werden könnten, kann ich im Moment nicht angeben.





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Kommentare

  1. Stephan Schleim Dieselben Zellgruppen?
    15.09.2009 | 10:50

    Das Experiment von Tania Singer, auf das Sie hier wahrscheinlich anspielen, war eine fMRT-Untersuchung; damit kann man doch gar nicht feststellen, was für Zellgruppen in welcher Art und Weise aktiviert sind. Sie liefert doch ein grobkörniges Durchblutungssignal.

  2. KRichard Zukunftsvision
    15.09.2009 | 18:52

    Die Aufgabe unseres Gehirns ist es, eine Zukunftsvision - einen Handlungsvorschlag - für die nächste Zukunft vorzuschlagen; damit wir auf die aktuelle Situation angemessen reagieren können.
    Siehen wir also Teile einer Handlung, so können wir uns die ganze Handlung vorstellen (Da man den gesammten Ablauf bestimmter Handlungen - von Anfang bis Ende - bereits als eigene Erfahrung im Gehirn abgespeichert hat) und entsprechend darauf reagieren.

    Allerdings funktioniert dieser Vergleich nur dann zuverlässig, wenn kulturidentisches Verhalten betroffen ist.
    Da man nur selbst Erlerntes vergleichen kann, funktioniert das Erstellen einer vergleichenden Zukunftsvision z.B. bei Autisten nicht; da sie bestimmte Gefühle nicht erlernen und ausdrücken können.

    Ein schönes Beispiel dafür, dass wir nicht nur wiederspiegeln, sondern dabei vergleichend vorausdenken - ist das Gähnen: Wir brauchen bloß den Mund mimisch so aufreissen, als ob wir Gähnen müssten - als Wirkung wird unser Gegenüber nicht nur den Mund öffnen, sondern dazu die Handlung fortsetzen und wirklich Gähnen.

    Empathie ist eigentlich nur ein Nebeneffekt - aber kein Schlechter.

  3. Xenia kein Betreff
    17.09.2009 | 04:04

    Schöner Beitrag. Dich würde auch sicher Pierre Jacob's "What do mirror neurons contribute to human social cognition?" interessieren.

  4. Elmar Diederichs @Stephan Schleim: MER
    17.09.2009 | 10:56

    Meine Quelle ist:

    W. D. Hutchison et al.: Pain-related neurons in the human cingulate cortex. In: Nature Neuroscience, vol. 2 (2001), pp. 403-405.

    Die in diesem Artikel benutzte Methode ist Micro-Electrode Recording (MER), die als sehr präzise gilt.

  5. Elmar Diederichs @KRichard: experiments
    17.09.2009 | 11:06

    >Da man den gesammten Ablauf bestimmter
    >Handlungen - von Anfang bis Ende -
    >bereits als eigene Erfahrung im Gehirn
    >abgespeichert hat
    Meine Vermutungen gehen in dieselbe Richtung wie Ihre: Unvoreingenommen betrachtet, sind die geschilderten, experimentellen Resultate gar nicht so aufregend, wie es auf den ersten Blick den Anschein hat.

    Denn nehmen wir an, daß Makaken tatsächlich beim Beobachten und beim eigenen Greifen nach Futter dieselbe neuronale Aktivität P zeigen. Ein Beleg für ein somatisches Körperwissen, auf das in (1) angespielt wird, läßt sich daraus jedoch nur dann machen, wenn gesichert ist, daß zwischen dem Wahrnehmen visueller Muster und dem Auftreten von P keine kognitiven Prozesse im Hirn des Affen stattfinden. Doch die o.g. Experimente machen darüber keine Aussage.

    Berichtet wird, daß P auch dann bei dem Makaken auftritt, wenn das Fallenlassen des Futters in die Schüssel verdeckt wird und nicht beobachtet werden kann. Das Einzige, was hierdurch demonstriert wird, ist die Tatsache, daß das Auftreten von P unabhängig ist vom Sehen visueller Muster, was eine rein somatische Antwort auf die Frage nach der Quelle der Empathie durch Spiegelneuronen schlicht ausschließt.

    Wenn sogar das Knistern der Tüte für die Entstehung von P ausreicht, drängt sich die Frage auf, ob P nicht viel eher die Folge eines Lernprozesses ist: Nicht alle Tüten oder sonstigen Gegenstände knistern gleich oder knistern überhaupt, so daß es für eine somatische Kopplung des Knisterns an P für den Makaken eigentlich keinerlei Anlaß gibt. Das würde sich natürlich ändern, wenn der Makake denselben Versuchsaufbau schon ein paar Mal durchlaufen und schon beim zweiten Mal alles kapiert hätte: Man fragt sich sofort, was hier Ursache und was eigentlich die Wirkung ist.

  6. Elmar Diederichs @Xenia: article
    17.09.2009 | 11:40

    Vielen Dank für deinen Hinweis auf den interessanten Artikel. :-)

    Ich habe einen ersten Blick drauf geworfen und werde wohl für alle ein kurzes review machen, da der Artikel aktuell (von 2008) und gut recherchiert zu sein scheint.

    published: "Mind and Language 23, 2 (2008) 190–223"

    web-resource: hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/35/24/41/PDF/mila_337.pdf

  7. Stephan Schleim @ Diederichs: Pain-related neurons
    17.09.2009 | 12:29

    Danke für den Literaturhinweis. MER kommt den Neuronen tatsächlich näher als die fMRT -- ob man so weit ist, "dieselben Zellverbände" damit zu identifizieren, lasse ich hier mal offen; so kleinlich müssen wir für Ihre philosophische These wohl auch nicht sein.

    In der Studie geht es aber vor allem um Schmerzerleben. Von 68 Elektroden in vier Patienten gab es an elf Elektroden elektrische Aktivität bei Schmerzreizen. Interessanterweise erzeugte die elektrische Reizung an diesen Stellen aber kein Schmerzerleben. Den Einzelbefund

    Interestingly, this cell also responded when the patient watched pinpricks being applied to the examiner's fingers. When pinpricks were again applied to the patient, the response started before skin was contacted, suggesting a response to pain anticipation.

    finde ich schwer zu interpretieren. Wird hier wirklich erlebter Schmerz "gespiegelt" oder, wie es sich im folgenden Satz anhört, einfach Schmerz allgemein antizipiert?

    Mich verwirrt, dass im folgenden Satz dann von elf Patienten die Rede ist -- vorher waren es vier Patienten mit elf Neuronen.

    P.S. Die Studie ist laut Homepage von NN 1999 erschienen, nicht 2001.

  8. Elmar Diederichs @Stephan Schleim: falsches Jahr
    17.09.2009 | 12:41

    "P.S. Die Studie ist laut Homepage von NN 1999 erschienen, nicht 2001."

    Richtig. Sorry, mein Fehler. Hier steht es korrekt:
    http://www.nature.com/neuro/journal/v2/n5/abs/nn0599_403.html

    Meine Antwort zu den inhaltlichen Punkten wird wohl erst morgen kommen, ich lese grade den Artikel von Pierre Jacob. Insofern bitte ich um etwas Geduld.

  9. KRichard Manipulation
    17.09.2009 | 15:55

    Die Makaken-neuronen feuern, wenn das Futter manuell bewegt wurde - aber nicht, wenn mit einem Instrument nach dem Futter gegriffen wurde.
    D.h. das Manipulieren von Futter mit der Hand war dem Affen bekannt - und konnte daher mit im Gehirn vorhandenen Erfahrungen verglichen werden.
    Für den Einsatz von Geräten gibt es keine eigenen Erfahrungen und daher auch keine neuronale Signale.

    Vermutlich handelt es sich bei dem Effekt der sogenannten Spiegelung um einen Synergie-Effekt. Statt gesehene Vorgänge sehr Energie-/Zeit-aufwendig analysieren zu müssen, vergleicht das Gehirn sie einfach mit vorhandenen Strukturen (eigene Erfahrungen) => d.h. es arbeitet dadurch sehr effizient und effektiv.

    Ein Gehirn ist dazu da, um sich (= seinen Menschen) am Leben zu erhalten. Daher dürfte die Empathie mit/zu anderen Lebewesen nur ein nützlicher Nebeneffekt sein

  10. Elmar Diederichs @all: review of Pierre Jacobs article
    17.09.2009 | 18:59

    Pierre Jacob verfolgt nach meinem Verständnis in diesem Artikel (u.a.) 3 argumentative Ziele im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit von Spiegelneuronen erfolgreich. Hier mein Ultrakurztext für schnellen Leserprofit:

    1. Die Aktivität in den Spiegelneuronen des Beobachter entspricht nicht der Aktivität in den Neuronen des Beobachteten.

    Idee der Begründung: Unterscheide zwischen handlungsleitender und handlungsbegründender Intention. Bsp.: Kinder die toben, haben eine handlungsleitende Intention beim Hüpfen auf dem Sessel, eine handlungsbegründende Intention fehlt. Da mehrere handlungsbegründende einer handlungsleitenden Intention zugeordnet insofern zugeordnet sind, als sie durch sie erfüllt werden können, kann man nicht von einer Entsprechung reden.

    2. Selbst wenn es ein Resonanzphänomen gibt, so erzeugen die Spiegelneuronen des Beobachters keine Repräsentation der Intentionen des Beobachteten, i.e. des Akteurs.
    Begründung: Intentionen des Akteurs, Intentionen beim Beobachter zu ändern, werden nicht via Spiegelneuronen erfaßt, da man sie nur dann verstehen kann, wenn man bereits weiß, was es heißt, eine Intention zu haben.

    3. Stattdessen hängt die Aktivität der Spiegelneuronen des Beobachters bereits ab von einer Repräsentation der Intentionen des Akteurs und nehmen ihrerseits eine Berechnung derjenigen Handlung vor, die die Intentionen des Akteurs am Besten erfüllt.

    Begründung: Experimente von Iacoboni et al. (2005, p.533) haben gezeigt, daß Neuronen, die als Reaktion auf die Beoabchtung einer Greifbewegung feuern, nicht feuern, während der Ausführung derselben motorischen Bewegung durch den Beobachter, sondern stattdessen die sog. funktional zugeordnete Handlung steuern, welche die durch die Beoabchtungen induzierte Intention erfüllen würde. Die strikte Resonanzthese muß daher zugunsten eines probabilistischen Zusammenhangs aufgegeben werden.

    Der Artikel enthält auch eine sehr viel ausführlichere Darstellung neuester Experimente, als ich sie gebracht habe.

    Meiner Ansicht nach ist das ein sehr lesenswerter Artikel: Uneingeschränkte Empfehlung. :-)

  11. Xenia @ Elmar
    17.09.2009 | 22:28

    Willst du nicht deinen letzten Kommentar zum Post machen? Dann könnten vielleicht noch Leute an der Diskussion teilhaben die sich sonst nicht mit den Kommentaren beschäftigen. Du kannst dein endgültiges Review immernoch im nachhinein einstellen. Dafür sind Blogs ja da :-)

  12. Elmar Diederichs @Stephan Schleim: new article
    18.09.2009 | 10:08

    Sie haben Recht, der Artikel ist bei penibler und strenger Lesart doch nicht so ganz eindeutig. Für den Standpunkt meines Artikels ist das natürlich umso günstiger.

    Möglicherweise waren sich die Autoren auch in der Sache selbst nicht völlig sicher. Vielleicht hilft Ihnen in dieser Hinsicht der neu aufgetauchte Artikel in Mind and Language weiter, der wirklich umfangreiche references bietet.

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