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Computergrafik des menschlichen Gehirns

December 20, 2018, 6:19 pm

Type: Wissenschaft

       




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Quelle Image:  Computergrafik des menschlichen Gehirns mit dem rot markierten Hippocampus. (imago/Science Photo Library)

„Human Brain Project“ heißt ein großes Forschungsvorhaben der Europäischen Kommission. Es hat zum Ziel, das derzeit verfügbare Wissen über das menschliche Gehirn zu vereinen und in computergestützten Simulationen nachzubilden.  

Die Hirnforscherin Katrin Amunts ist Scientific Research Direktorin dieses Projektes. Sie beschrieb im Deutschlandradio Kultur Möglichkeiten und Grenzen dieser wissenschaftlichen Arbeit. Die Simulation über mathematische Modelle sei zunächst einmal ein Werkzeug zum besseren Verstehen der Abläufe im menschlichen Gehirn: 

„Wir wissen natürlich schon sehr viel über bestimmte Prozesse, die zum Beispiel auf der Ebene von Nervenzellen vor sich gehen oder auf der Ebene von großen funktionalen Systemen. Und dieses Wissen versuchen wir nun, in Simulationen zu integrieren, um dann wieder aus diesen Simulationen etwas zu lernen, was wir dann im Labor überprüfen können.“

 




 

Wie weit darf die Wissenschaft gehen?

Es gibt warnende Stimmen, die vor einem Missbrauch von Technologien warnen: Menschen versuchten, mittels der Wissenschaft auch gleichsam göttliche Fähigkeiten zu erlangen. Die Einschätzung von Amunts zu dieser Problematik lautet:
 
„Ich habe darüber keine Sorgen, wenn ich jetzt an die nächste Simulation denke, die wir vielleicht in zehn Jahren haben. Aber dieses Problem ist ein ganz starkes, die Gefahr ist sicherlich da. Nicht unbedingt aus der Simulation heraus kommend, sondern aus ganz anderen Entwicklungen in der Naturwissenschaft, in der Medizin, die wir im Moment haben. Und wo wir uns ganz genau fragen müssen: Wie weit wollen wir gehen? Was wollen wir zulassen? Und wo sagen wir ‚Stop‘? Das betrifft unser innerstes Menschsein. Und das wollen wir so nicht.“ 

 

Computer gegen Mensch 

Gängige Vergleiche zwischen dem Gehirn und dem Computer machten keinen Sinn, sagt Amunts: Das seien zwei völlig unterschiedliche Dinge:

„Der Computer ist dafür gemacht, dass er etwas berechnet, basierend auf mathematischen Modellen und Algorithmen. Das Gehirn – das ist ein Teil von uns, von uns, von uns  Menschen. Und wir sind ja nicht nur das Gehirn, wir haben ja noch eine gewisse Peripherie. All das macht uns als Persönlichkeit aus. Und das Organ Gehirn ist darin eingebettet und hat sich über eine lange Evolution entwickelt.“

Es gibt nicht das Gehirn an sich“ – Modelle suchen nach Variabilität

Die Definition dessen, was den Menschen mit seinen kognitiven und emotionalen Fähigkeiten wirklich ausmache, sei schwierig, machte Amunts deutlich. Das habe bisher in einem Computer noch gar nicht realisiert werden können. Schließlich sei jeder Mensch „extrem individuell“:

„Denn es gibt letztendlich nicht das Gehirn an sich, sondern es gibt ganz viele Gehirne – so wie es eben in der Welt auch ist. Und unsere Modelle müssen versuchen, auch genau diese Spannbreite, also Variabilität  irgendwie widerzuspiegeln.“

Katrin Amunts, Scientific Research Direktorin beim „Human Brain Project“ der EU, ist Professorin für Hirnforschung und Leiterin des Instituts für Neurowissenschaften und Medizin am Forschungszentrum Jülich. Sie wurde 2012 in den Deutschen Ethikrat berufen.

 




 

Das Interview im Wortlaut:

Ute Welty: Blicken wir den Tatsachen ins Gesicht: Per se macht das Gehirn gar nicht so viel her. Knapp anderthalb Kilo Gewicht, ein guter Liter Volumen, aber dann ist da doch so einiges, was das Gehirn von einer Tüte Milch oder einer Flasche Cola unterscheidet. Untergebracht sind nämlich im Gehirn 5,8 Millionen Kilometer Nervenbahnen. Das reicht, um 145-mal die Erde zu umrunden. Mit Bezugsgrößen wie Fußballfeld oder Saarland kommen wir also an dieser Stelle nicht weiter. Das Gehirn besser verstehen, das will Katrin Amunts, die Professorin für Hirnforschung arbeitet am Forschungszentrum in Jülich, sitzt im Deutschen Ethikrat, und sie ist Scientific Research Director beim Human Brain Project der EU, und dieses Projekt hat es sich zum Ziel gesetzt, das menschliche Gehirn im Computer zu simulieren. Guten Morgen, Frau Amunts!

 

Katrin Amunts: Ja, guten Morgen!

 

Welty: Korrigieren Sie mich, aber ich bin bislang davon ausgegangen, dass vieles im Gehirn noch nicht vollständig erklärt werden kann. Ist es dann nicht etwas vermessen, zu sagen, wir haben es zwar noch nicht verstanden, aber wir bauen es nach?

 

Amunts: Eine Simulation ist ja erst mal ein Weg oder ein Werkzeug, noch mehr zu verstehen vom Gehirn, und eine Gehirnsimulation, das ist ein mathematisches Modell, was versucht, bestimmte Prozesse, die im Gehirn ablaufen, wenn wir etwas sehen oder etwas hören, nachzubilden, und wir wissen natürlich schon sehr viel über bestimmte Prozesse, die zum Beispiel auf der Ebene von Nervenzellen vor sich gehen oder auch auf der Ebene von großen funktionalen Systemen, und dieses Wissen versuchen wir nun in Simulationen zu integrieren, um dann wieder aus diesen Simulationen etwas neu zu lernen, was wir dann im Labor überprüfen können.

 

Welty: Lässt sich in einem Satz zusammenfassen, wonach Sie eigentlich suchen, was die Welt und dann vielleicht auch die Welty im Innersten zusammenhält?

 

Amunts: Wir wollen verstehen, wie dieses komplexe Organ Gehirn, was auf ganz vielen Ebenen sich organisiert, Moleküle, Zelle, Schaltkreise, funktionale Systeme, wie das zusammenhängt. Wir wollen es verstehen, begreifen, wie es funktioniert, wie es organisiert ist.

 

Welty: Der Vergleich drängt sich ja auf: Gehirn und Computer, das sind die Hardware, aber was genau macht die Software des Menschen aus? Ist das so etwas wie Intelligenz, Geist, Bewusstsein?




 

 

Amunts: Also diese Vergleiche zwischen dem Computer und dem Gehirn, die scheinen natürlich erst mal ganz toll und sehr naheliegend zu sein, aber das sind schon zwei völlig unterschiedliche Dinge. Ein Computer ist dafür gemacht, dass er etwas berechnet, basierend eben auf mathematischen Modellen, basierend auf bestimmten Algorithmen. Das Gehirn, das ist ein Teil von uns, von uns Menschen, und wir sind ja nicht nur das Gehirn. Wir haben ja noch eine gewisse Peripherie: Wir haben Arme, Beine, Organe – all das macht uns ja als Persönlichkeit aus, und das Organ Gehirn ist darin eingebettet und hat sich über eine ganz lange Evolution entwickelt mit ganz vielen vielleicht auch Irrwegen, nicht immer geradeaus, und das ist also etwas, was keine Maschine ist, die da ist, sondern die sich eben entwickelt hat. Es ist schon ziemlich kompliziert, wenn wir allein formulieren wollen, was denn uns mit unseren kognitiven oder emotionalen Fähigkeiten, was uns wirklich ausmacht, und das finden wir in einem Computer im Moment noch gar nicht realisiert.

 

Welty: Wenn das so kompliziert ist und auch so komplex, wie Sie das beschreiben, wie simuliert man das dann?

 

Amunts: Man versucht sich ganz vorsichtig, Schritt für Schritt, ranzupassen. Also einige von uns im Projekt, die sagen, wir fangen an mit der Zelle. Wir wissen, wie so eine Nervenzelle aussieht, was die für Fortsätze hat, die heißen Axone oder Dendriten, und wir bauen dann aus diesem Wissen, aus der Form der Zelle mit ihren Fortsätzen, wir bauen dann ganze kleine Netzwerke, und wir geben denen dann Eigenschaften, wie diese Netzwerke agieren, wie sie also feuern, sagen wir, und lernen darüber dann etwas, wie vielleicht auch die wirklichen Zellen in unserem Gehirn funktionieren. Das ist ein Ansatz, den würden wir bottom up, also von Boden anfangen zu bauen …

 

Welty: Von unten nach oben.

 

Amunts: Von unten nach oben nennen, genau. Und es gibt andere, die sagen, wir haben eine ganz gute Vorstellung, was passiert, wenn ein Seheindruck auf unsere Netzhaut kommt und dann ins Gehirn kommt, wie er dann weiterverarbeitet wird und wie wir Formen, Farben, zum Beispiel, oder Bewegungen oder Gesichter unterscheiden, und wir bauen darauf ein Modell. Dann kann man eben auch über so eine Simulation wiederum etwas lernen, wie vielleicht sehen bei uns wirklich verarbeitet wird.

 

Welty: Glauben Sie, dass sich am Ende dieses Prozesses auch ein bestimmtes menschliches Gehirn simulieren lässt, was vielleicht bei Albert Einstein wünschenswert wäre, während sich dieser Gedanke bei Adolf Hitler nicht unbedingt aufdrängt?

 

Amunts: Albert Einstein ist letztendlich das geworden, was er ist, weil er eine bestimmte Biografie hat, weil er vielleicht mal im Patentamt in Bern gearbeitet hat, weil er die Bücher gelesen hat, die er gelesen hat. Jeder Mensch ist ja extrem individuell, und ich kann mir schwer vorstellen, dass man mit einer Simulation überhaupt anstreben sollte, ein ganz konkretes Gehirn nachzubauen, denn es gibt ja letztendlich nicht das Gehirn an sich, sondern es gibt eben ganz viele Gehirne, so wie es halt in der Welt eben auch ist, und unsere Modelle müssen versuchen, auch genau diese Spannbreite, also Variabilität, irgendwie widerzuspiegeln, denn sonst wissen wir ja nicht, ob wir so einen Sonderfall vielleicht simuliert haben, den es dann überhaupt nicht geben kann.

 

Welty: Wobei, selbst wenn das möglich wäre, stellt sich ja dann auch die Frage, ob wir das dann tun dürfen, ob wir auf diese Art und Weise den Tod beispielsweise austricksen können und wollen.

 




 

Amunts: Aber das sind ganz verschiedene Sachen. Also eine Simulation ist ja kein wirkliches Gehirn. Eine Simulation ist eine Beschreibung eines Gehirns. Also das ist, was ein Kollege gesagt hat: Im Computer regnet es nicht. Also wenn ich eine große Klimarechnung mache, wie das Wetter hier in Jülich gerade sein sollte, dann heißt es nicht, dass es jetzt im Computer auf einmal grau wird oder anfängt zu nieseln. Das ist es ja genau nicht. Ich glaube, wir müssen ganz klar unterscheiden einerseits zwischen der physischen Welt – das wäre das Gehirn, die auf Grundlage von physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen abläuft, das ist letztendlich die Realität –, und die Mathematik, die Beschreibung, das Modell, das ist letztendlich eine ganz andere Ebene. Es ist nämlich nur diese Beschreibung der Realität und nicht unbedingt die Realität selber.

 

Welty: Der israelische Historiker Yuval Harari, mit dem wir diese Woche auch schon gesprochen haben, der warnt ja sehr eindringlich: Er warnt davor, dass Menschen immer mehr versuchen, göttliche Fähigkeiten zu erlangen. Wenn ich Sie recht verstehe, dann ficht Sie diese Warnung nicht an, weil Sie eben auf einer anderen Ebene unterwegs sind.

 

Amunts: Ich habe darüber keine Sorgen, wenn ich jetzt an die nächste Simulation denke, die wir vielleicht mal in zehn Jahren haben. Da habe ich keine Sorgen, aber dieses Problem ist natürlich ein ganz starkes. Die Gefahr ist sicherlich da, nicht unbedingt jetzt aus der Simulation heraus kommend, sondern eben aus ganz vielen anderen Entwicklungen in der Naturwissenschaft, in der Medizin, die wir im Moment haben, und wo wir uns eben ganz genau fragen müssen, wie weit wollen wir gehen, was wollen wir zulassen, und wo sagen wir stopp. Das betrifft unser innerstes Menschsein, und das wollen wir so nicht.

 

Welty: Überlegungen zum Verhältnis von Mensch und Maschine im Allgemeinen, von Gehirn und Gigabyte im Besonderen – Katrin Amunts war das, Scientific Research Director beim Human Brain Project der EU. Haben Sie herzlichen Dank für das Gespräch!

 

Amunts: Vielen Dank für das Interview!


Quelle: Deutschlandfunkkultur



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