1/1973 - Gehirn und Verhalten -- H. J. Campbell

Teil 1 Die Wissenschaft von der Lust Start Weiter

1 Gehirn und Verhalten

Campbell-1973

15-22

Das Gehirn ist das komplizierteste Gebilde, das wir kennen; es übertrifft millionenfach die Leistungen der Computersysteme des Raumfahrtzentrums in Houston. Während der zwanzig Jahre, die ich mich mit dem Studium des Gehirns befaßte, gelang es mir gerade, die Oberfläche des Wissens über das Gehirn anzukratzen und die weiten unbekannten Gebiete, die noch vor uns liegen, zu erspähen.

Man kann sagen, daß das menschliche Gehirn aus zwei großen Teilen besteht; wir dürfen aber nicht meinen, daß diese Teile anatomisch oder funktional stärker voneinander getrennt sind als zum Beispiel die zwei Teile des Arms. Ein Teil des Gehirns ähnelt sehr stark dem der ältesten Wirbeltiere, wenn man sich deren heute noch lebenden primitivsten Vertreter ansieht.

Dieser Teil, der aus dem Hirnstamm und Teilen des <limbischen System> besteht, entstand das erste Mal vor etwa 500 Millionen Jahren im Erdzeitalter des Ordovizium (Untersilur) und füllte den Schädel jener kieferlosen Fische, die den heutigen Lanzettfischchen ähneln.

Obwohl es seine Lage seit jener Zeit geändert hat, stellt dieses archaische Hirngewebe einen Teil unserer Erbschaft von den niederen Lebewesen dar — ein weiteres unter der ungeheuren Anzahl von Beweisstücken dafür, daß der Mensch ein Glied in der Entwicklungsreihe tierischen Lebens ist. Einige Hirnregionen — die Brücke und das Kleinhirn, vorwiegend für das Muskelsystem zuständig — entwickelten sich mit den Reptilien vor etwa 300 Millionen Jahren; sie sind für die geistige Entwicklung von nur geringer Bedeutung.

Der Rest unseres Gehirns, die »höheren« Regionen, bestehend aus der großen Masse der gewundenen und gefalteten Großhirnrinde und der mit ihr verbundenen Bezirke, entwickelte sich vor etwa 100 Millionen Jahren bei den ersten Säugetieren, obwohl sie damals natürlich nicht so groß und nicht so stark gefaltet war — wie es übrigens auch bei den heute lebenden niederen Säugetieren nicht der Fall ist. Somit kamen die Tiere etwa 400 Millionen Jahre lang allein mit ihrem limbischen Hirnsystem ganz gut zurecht und stellten dadurch sicher, daß schließlich der Mensch erscheinen konnte. Die menschliche Großhirnrinde gibt es erst seit höchsten eineinhalb Millionen Jahren.

Vieles hat sich bei den jüngeren Säugetieren im Vergleich zu jenen kieferlosen Fischen verändert. Gliedmaßen und Nieren sind entstanden, die Kiemen verschwunden; wir haben Finger, Augenlider, Ohren und eine Stimme. Wenn wir uns den Menschen in der Ausstattung vorstellen, die auch die Lanzettfischchen haben, so bleibt nicht viel mehr übrig als das Rückgrat, die Eingeweide, die Geschlechtsorgane — wenn auch alles in sehr veränderter Form — und das limbische Gehirn, das sich praktisch nicht verändert hat.

Dieses hartnäckige Fortbestehen des limbischen Systems über jenen unvorstellbaren Zeitraum hinweg, trotz aller radikalen Veränderungen im Körperbau und in der Lebensweise, sollte vermuten lassen, daß es von fundamentalem Wert, von ungeheurer Vitalität ist und für das Weiterbestehen des tierischen Lebens absolut wesentlich gewesen sein muß, während auf Flossen und Kiemen verzichtet werden konnte.

Ich hoffe, in diesem Buch die grundlegenden Merkmale des limbischen Systems zu verdeutlichen und die Gründe abzuklären, weshalb es nicht nur unsere zahllosen Ahnen bei ihrer Lebensbewältigung unterstützte, sondern auch, weshalb es dich und midi am Leben erhält und noch viel, viel mehr — denn im Grunde stellt das limbische System, wie wir sehen werden, das »Gehirn« für Sport, Schlager und Sexualität dar.

Doch zunächst wollen wir die Frage stellen: Wie funktioniert unser heutiges ausgewachsenes Gehirn eigentlich?

Das Gehirn setzt sich zusammen aus einigen hundert Millionen von Nervenzellen. Jede Nervenzelle, auch Neuron genannt, besteht aus zwei Teilen: dem »Zellkörper« und zwei Arten von Fasern oder »Fortsätzen«. Der Zellkörper sieht anderen Zellen — z.B. denen in der Leber — sehr ähnlich; er ist etwa kugelförmig und enthält einen Zellkern.

Von bestimmten Gebieten der Oberfläche des Zellkörpers gehen kurze Fasern aus; diese Fasern werden »Dentriten« genannt und stehen in Verbindung mit benachbarten Neuronen; die Dentriten leiten die Information von den Nachbarneuronen zu unserer Zelle weiter. Von einer Stelle an der Oberfläche des Zellkörpers geht eine relativ lange Faser aus; dieses »Axon« kann nahe bei einer anderen Nervenzelle im Gehirn oder im Rückenmark oder in einem anderen Organ — z.B. einem Muskel — irgendwo im Körper enden. Auf diesem Axon wird die Information von unserem Neuron weg zu anderen Zellen geleitet.

Wenn wir uns beliebige kleine Ausschnitte des Gehirns, etwa von der Größe eines Kubikzentimeters ansehen, werden wir feststellen, daß einige Gebiete eher hell aussehen und andere eher dunkel. Die dunklen Gebiete (graue Hirnsubstanz) bestehen überwiegend aus Zellkörpern, während die helleren Gebiete (weiße Substanz) sich aus einer Unmenge von Axonen zusammensetzen, die auf dem Weg zu anderen Regionen sind. Ansammlungen von Zellkörpern heißen »Kerne«, und sie ballen sich zusammen, weil sie alle dieselbe Funktion zu erfüllen haben.

Die elektrische Reizung einer bestimmten Hirnregion (des lateralen Kerns im Hypothalamus) ruft zum Beispiel wütendes Verhalten hervor. Der Strom erregt mehrere tausend Nervenzellen, die alle an der »Wutreaktion« beteiligt sind. Einige Axone aus diesem Hypothalamuskern können die Erweiterung der Pupille bewirken, andere eine vermehrte Speichelbildung, wieder andere können die Haare zu Berge stehen lassen, und noch andere sind für unsere Aussprache verantwortlich, usw. Niemand kann mit Gewißheit sagen, was eine einzelne Nervenzelle tut; wir können. nur auf Neuronenansammlungen hindeuten und die in Wirklichkeit komplexen Abläufe körperlicher Reaktionen mit einem Wort (wie z.B. »Wut«) benennen. Ebensowenig können wir einen einzigen Neuronenkern bezeichnen — wie etwa diesen besonderen Hypothalamuskern — und sagen, das ist die Hirnregion, die Wut erzeugt, denn viele weitere Teile des Gehirns sind für eine vollständige Reaktion notwendig.

Aufgrund von Experimenten dürfen wir aber trotzdem behaupten, daß es praktisch unmöglich ist, ein Tier wütend zu machen, wenn dieser laterale Kern im Hypothalamus zerstört ist. Wenn statt dessen bestimmte andere Teile des Gehirns zerstört sind, erhalten wir eine »Teilreaktion«, wenn wir das Tier argem; es ist deutlich gereizt, zeigt aber nicht alle Anzeichen von Wut.

In genau derselben Weise benötigen auch die anderen Hirnfunktionen mehrere Regionen des Gehirns, um ein bestimmtes Verhalten samt allen Einzelmerkmalen hervorzurufen; aber dennoch hängen sie von einer oder einigen wenigen beherrschenden Hirnregionen ab. Somit gibt es keine »Funktionszentren«, sondern nur Gebiete und Regionen und ein Netz von Nervenfasern, das sie miteinander verbindet.

Ebensowenig hat eine Region oder ein Gebiet nur eine einzige Funktion, wenn auch die verschiedenen Funktionen in enger Beziehung zueinander stehen. Das bedeutet, daß die Nervenzellen in dem lateralen Hypothalamus, die für den Durchmesser der Pupille verantwortlich sind, sich selbst dann um die Pupille kümmern, wenn das Tier gar nicht wütend ist — wenn es zum Beispiel auf eine dunkle Stelle sieht. Es gibt also Zellen im lateralen Hypothalamus, die etwas an der Pupille verändern, wenn sie vom Auge »gesagt« bekommen, daß es dunkler wird, oder vom Ohr, daß ein Feind in der Nähe ist. Denn alle Nervenzellen erhalten aus mehreren Quellen Informationen und leiten dann eine bestimmte Reaktion in die Wege. In der Nachbarschaft befinden sich andere Neuronen, die nur auf einige dieser Informationsquellen reagieren, etwa auf das Auge und auf die Haut, nicht aber auf das Ohr; diese Neuronen werden andere, ähnliche Reaktionen hervorrufen und die entsprechenden Rezeptoren in der Netzhaut sensibilisieren.

Daß wir das Gehirn so gut mit Hilfe elektrischer Reize untersuchen können, liegt daran, daß die Erzeugung von Elektrizität Teil der normalen Hirnfunktion ist. Tatsächlich werden die elektrischen Phänomene durch chemische Vorgänge — Bewegung von Ionen — ähnlich wie in einer Trockenbatterie erzeugt. Wenn wir wollten, könnten wir das Gehirn mit Ionen stimulieren, und einige Wissenschaftler machen das auch; doch es ist unendlich viel schwieriger als mit elektrischem Strom.

Unsere Experimente wiederholen grob und ungefähr das, was im Gehirn geschieht, wenn wir nicht mit ihm experimentieren. Wenn zum Beispiel die Haut berührt wird, erfolgen chemische Veränderungen in dem Tast-Sinnesorgan, und ähnliche Veränderungen pflanzen sich entlang der Nervenfaser fort, die den Rezeptor mit dem Gehirn verbindet. Das ist der Nervenimpuls, und er kann untersucht werden, indem man seine elektrischen Eigenschaften beobachtet. Natürlich wird die Berührung eines taktilen Rezeptors Dutzende von. Nervenimpulsen in das Gehirn strömen lassen; Anzahl und Häufigkeit der Impulse hängt davon ab, wie lange und wie stark der Rezeptor gereizt wird. Dasselbe gilt für alle anderen Rezeptorarten im Körper.

Wenn die Nervenimpulse am anderen Ende der Nervenfaser im Gehirn eintreffen, lösen sie verschiedene chemische Reaktionen aus. Chemische Substanzen, die normalerweise in den Nervenendigungen gespeichert sind, dringen durch die Faserwände und gelangen über den winzigen freien Raum zum Zellkörper oder zu einem Dentrit eines benachbarten Neurons. Wenn eine ausreichende Menge dieser »Transmitter-Substanz« den freien Raum überquert, dann beginnt das andere Neuron, eigene Impulse zu erzeugen, die sich auf seinem Axon irgendwohin fortpflanzen — unter Umständen sogar über eine weite Strecke hinweg. Wenn eine ungenügende Menge der Transmitter-Substanz das andere Neuron erreicht, dann macht sie sich sozusagen nur »bereit«, Impulse zu erzeugen, und das Ausmaß dieser Bereitschaft — die Empfindlichkeit, wenn man so will — hängt von der Menge der übertragenen Transmitter-Substanz ab. Die jeweilige Menge der Transmitter-Substanz stellt nun in der Tat die »Information« dar, von der ich vorhin gesprochen habe. Sie regt die andere Nervenzelle an, sich »bereitzuhalten« oder »Impulse zu feuern«.

Ich sagte, daß jede Nervenzelle Informationen aus verschiedenen Quellen erhält. Wir können jetzt folgendes Phänomen verstehen: Wenn ein bestimmtes Neuron von einer Berührungsfaser - sagen wir - fünf Teile der Transmitter-Substanz erhält, (die ihm mitteilen, sich bereitzuhalten, es sei wahrscheinlich nötig) und weitere drei Teile von einem optischen Rezeptor (die ihm mitteilen, sich bereitzuhalten, es mag nötig sein), so erhält das Neuron insgesamt acht Teile der Transmitter-Substanz, was gut ausreichen kann, um es Impulse erzeugen zu lassen, während keiner dieser Informationsanteile allein genügt hätte.

Auf diese Weise zählen die Neuronen »zwei und zwei zusammen«, das heißt: Sie erfassen die gesamte Situation und treffen eine Entscheidung anhand der Impulse von der Haut und vom Auge. In Wirklichkeit würden natürlich mehr als zwei Informationseingänge wirksam werden. Was aber wichtiger ist: Einige der Transmitter-Substanzen wirken hemmend, das heißt, sie befehlen dem Neuron, keine Impulse auszusenden oder sich weniger bereitzuhalten. Das Neuron könnte zum Beispiel zehn Teile einer erregenden Transmitter-Substanz von der Faser eines Hautrezeptors erhalten, was normalerweise genügen würde, um einem Muskel Impulse zu senden — etwa, sich von dem Reiz zurückzuziehen. Doch wenn dasselbe Neuron in demselben Augenblick fünf hemmende Teile von einem optischen Rezeptor erhält, beträgt die algebraische Summe nur fünf erregende Teile und das Neuron entlädt sich also nicht — und wir lassen den Marienkäfer auf unserem Arm sitzen, anstatt ihn wegzuschnipsen. Das alles ist natürlich ungeheuer vereinfacht dargestellt, aber im wesentlichen verhält es sich so.

Das Neuron erhält also Informationen aus verschiedenen Quellen, die sich teilweise widersprechen; es führt einige Additionen durch, wobei es statt Zahlen chemische Substanzen verwendet, und dann sendet es seine eigene Information entlang seines Axons — oder es sendet keine. Das bedeutet, daß die Nervenzelle »integrierend« wirkt; sie nimmt mehrere Informationen auf, gibt aber nur eine einzige weiter. So empfängt das Neuron am anderen Ende dieses Axons eine Information, die von dem vorangegangenen Neuron bereits analysiert oder »verarbeitet« worden ist, wie es gewöhnlich genannt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich immerzu und überall im Gehirn, manchmal konzentriert an einem Punkt, manchmal an verschiedenen Stellen gleichzeitig. Jedes Neuron befindet sich stets in einem Zustand der Empfänglichkeit für eintreffende Informationen und Informationsbruchstücke, wobei der Grad der Empfänglichkeit davon abhängt, was die Transmitter-Substanzen gerade mit dem Neuron angestellt haben. Ob es »Impulse feuert« oder nicht, hängt von den Ereignissen in der nahen Zukunft ab, von der eintreffenden Informationsmenge.

Und hier entsteht nun ein Problem von höchster Wichtigkeit; denn was mit dem Neuron in der nahen Zukunft geschieht, hängt nämlich weitestgehend davon ab, was während des gesamten Lebens bereits geschehen ist, und nicht nur davon, was gerade in diesem Augenblick geschieht. Die neurale Information setzt sich von einem Ort zum anderen fort und breitet sich manchmal gleichzeitig in mehrere Richtungen aus — die Information folgt also bestimmten Wegen.

Oberflächlich betrachtet scheint es keinen Grund dafür zu geben, daß die Information bestimmten Wegen folgt — daß eine Information von der Haut genau zu dem Neuron weitergeleitet wird, welches veranlassen kann, daß sich dieses Stück Haut von dem Reiz zurückzieht. In der Tat ist es in einem frühen Stadium der intrauterinen Entwicklung der Fall, daß Nervenimpulse keinen bestimmten Bahnen folgen. Bei der Geburt sind einige dieser Bahnen bereits ausgebildet, jedoch nur ein winziger Bruchteil dessen, was beim Erwachsenen vorhanden sein wird. Doch da der Säugling fortwährend mit der Umgebung, das heißt, mit Reizen in Berührung kommt, und da einige seiner Reaktionen auf diese Kontakte Lust- und Unlusterlebnisse hervorrufen, werden die Bahnen »bevorzugt«, deren Reaktionen mit Lusterlebnissen verbunden sind. Im Gehirn vollziehen sich Veränderungen, die sozusagen die Erregungsschwelle zwischen bestimmten Neuronen herabsetzen, so daß die Information leichter zwischen diesen als zwischen anderen benachbarten Neuronen übertragen wird. Jede entsprechende Reaktion eines Erwachsenen ist das Resultat einer bevorzugten Bahn für neurale Informationen. Der Vorgang beim »Lernen« des Klavierspiels oder des Schreibens mit einem Bleistift wird einfach durch die Errichtung oder »Bahnung« der bevorzugten neuromuskulären Informationswege gekennzeichnet.

Die entsprechenden Reaktionen können ziemlich leicht erkannt werden, wenn es sich um relativ einfache Funktionen wie Muskelbewegungen handelt; bei Denkvorgängen bleiben sie jedoch weitgehend im dunkeln. Jedesmal, wenn wir etwas denken, benutzen wir bevorzugte Bahnen in unserem Gehirn.

Im Laufe unserer Entwicklung werden nicht nur unsere einfachen Muskelbewegungen als Reaktionen auf Reize, sondern ebenfalls unsere komplizierten Handlungsweisen und Ansichten belohnt oder bestraft, das heißt, mit Lust- und Unlusterlebnissen verknüpft, und sie werden dadurch abhängig von bevorzugten Bahnen. Diese Bahnen werden zwischen verschiedenen Denkregionen in der Hirnrinde und zwischen der Hirnrinde und den älteren, tieferen Hirnstrukturen errichtet. Wenn wir genau wüßten, welches Muster von bevorzugten Bahnen in einem Menschen vorhanden ist, könnten wir exakt vorhersagen, wie er in einer beliebigen, genau definierten Bedingungskonstellation denken und sich verhalten würde. Und wenn wir umgekehrt in uns selbst oder in anderen Menschen bestimmte bevorzugte Bahnen anlegen, dann verhalten wir uns bzw. sie sich diesen Bahnen entsprechend.

Aus neurophysiologischer Sicht gibt es niemals so etwas wie einen freien Willen. (Die Reaktion des Lesers auf diese Aussage ist eine Folge seiner augenblicklich bevorzugten Bahnen!) Die einzig sinnvolle Bedeutung, die wir der Vorstellung eines freien Willens einräumen können, besteht darin, daß wir neue bevorzugte Bahnen anlegen können, indem wir uns bestimmten Veränderungen der Umwelt aussetzen und wohlüberlegt unser Denken in entsprechende Richtungen lenken. Wir werden sehen, daß das für viele Menschen schon seit langem notwendig wäre, doch es muß noch einiges vorausgeschickt werden, bevor wir zu diesem Punkt zurückkehren können.

Alles beginnt im Laboratorium.

21-22

#