Die entscheidenden Neuronen

Hängen unsere Entscheidungen an ein paar wenigen Neuronen? Und wenn ja, können wir sie manipulieren? Gabriel Kreiman ist auf dem besten Weg, das herauszufinden.

Gabriel Kreiman war auf der Suche nach etwas, das noch nie jemand zuvor beobachtet hatte: die neuronale Grundlage des freien Willens. Entscheidet sich ein Mensch zu einem willkürlichen Zeitpunkt, einen Knopf zu drücken – gibt es dann ein einzelnes Neuron, das diese Entscheidung auslöst?

Um das herauszufinden, hätte man Versuchspersonen die Schädeldecke öffnen und mit Elektroden in ihren Gehirnen herumstochern müssen. Ein Ding der Unmöglichkeit, wie Kreiman, Neurowissenschaftler an der Harvard Medical School in Boston, lange Zeit glaubte. Dann, in den späten Neunzigern, fiel ihm ein Paper von Itzhak Fried in die Hände, Neurochirurg an der University of California in Los Angeles. Dieser suchte nach der Ursache von Epilepsie-Anfällen, indem er Elektroden in die Hirne seiner Patienten einführte. "Bis dahin dachte ich, Elektroden im Hirn wären nur etwas für Ratten und Affen", sagt der 42-Jährige.

Er nahm Kontakt zu Fried auf, und vor vier Jahren begannen sie ein gemeinsames Experiment mit Kreimans Mentor Christof Koch vom Allen Institute for Brain Science in Seattle. Fried führte mehrere Sonden mit je acht haardünnen Elektroden in die Hirne von zwölf Epilepsie-Patienten ein. Diese hatten der Untersuchung zugestimmt und blieben währenddessen bei Bewusstsein. Als die Sonden am Platz waren, wiederholten die Wissenschaftler das klassische Experiment von Benjamin Libet (1916–2007) aus den späten 1970er-Jahren.

Der US-Physiologe wies seine Versuchspersonen an, zu einem beliebigen Zeitpunkt einen Knopf zu drücken. Anhand eines schnell laufenden Sekundenzeigers sollten sie angeben, wann genau sie die Entscheidung dazu getroffen hatten. Gleichzeitig maß Libet per EEG die Gehirnströme seiner Probanden. Dabei zeigte sich Erstaunliches: Das Gehirn veranlasste die Bewegung im Schnitt schon 300 Millisekunden vor dem Zeitpunkt, an dem sich die Probanden nach eigenem Bekunden dazu entschlossen hatten.

Schnell galt das Experiment als Beweis dafür, dass ein freier Wille nicht existiert. Das Bewusstsein wäre demnach nicht mehr als eine Marionette unbewusster Vorgänge, die es erst im Nachhinein absegnet. Doch Libets Experiment ist bis heute umstritten. Kritiker bezweifeln unter anderem, dass die Selbstauskunft der Versuchspersonen exakt genug ist für solche weit reichenden Aussagen. Andere Verfahren wie die funktionelle Magnetresonanztomografie fMRI haben die Ergebnisse Libets zwar tendenziell bestätigt. Doch auch sie ist ein vergleichsweise ungenaues Werkzeug, schließlich kann sie nur die gemeinsame Aktivität von Millionen Neuronen messen.

Kreiman hingegen hatte einzelne Nervenzellen im Visier. In Frieds Daten fand er tatsächlich ein verräterisches Feuern einzelner Neuronen in Bereichen der Großhirnrinde, die für Bewegung, Motivation und Aufmerksamkeit zuständig sind. Die Aktivität fand einige Hundert Millisekunden bis mehrere Sekunden vor dem Zeitpunkt statt, an dem die Versuchspersonen eigenen Angaben zufolge die bewusste Entscheidung getroffen hatten.

Freier Wille? Der gebürtige Argentinier hat die Gewohnheit, lange über eine Frage nachzudenken, um sie dann umzuformulieren und ausführlich zu beantworten. "Es gibt nichts wirklich Freies beim freien Willen. Letztlich unterliegen die Neuronen den Gesetzen der Physik und der Mathematik. Es gibt keinen Gott in der Maschine – nur feuernde Neuronen." Er leugnet nicht, dass wir lernen und unser Verhalten ändern können. "Aber unser Verhalten wird von den gleichen Regeln bestimmt wie eine geworfene Münze. Sie basieren auf Physik und sind chaotisch." Niemand würde behaupten, eine Münze "wolle" auf eine bestimmte Seite fallen.

Nun plant er, der Münze in gewisser Weise beim Fallen zuzusehen. Kreiman will die vorbewussten Signaturen in Echtzeit messen, um herauszufinden, ob und wie lange sich Entscheidungen danach noch stoppen lassen. Dazu hat er sich mit Ed Boyden zusammengetan. Der Neuroforscher vom Massachusetts Institute of Technology hat neue Werkzeuge entwickelt, um Hirnschaltkreise zu analysieren. Unter anderem arbeitet er mit dichter gepackten Hirnsonden für Mäuse, die bis zu 100-mal so viele Neuronen erfassen. Damit wollen die Wissenschaftler die Nervenzellen identifizieren, die daran beteiligt sind, ein "Entscheidungs"-Neuron zu aktivieren. "Das wäre, wie dem Hirn bei der Entscheidungsfindung zuzuschauen", sagt Boyden.

Bedeuten die Experimente aber wirklich, dass wir uns vom Konzept des freien Willens verabschieden müssen? Schließlich verfügen Gesunde über Selbstkontrolle. Für Hilary Bok, Philosophin an der Johns Hopkins University, ist die Idee der Hoheit über die eigenen Entscheidungen daher noch lange nicht vom Tisch. Freiheit erfordere keinen obskuren Geist aus der Maschine. "Wenn ich über freien Willen nachdenke, ist ein Teil davon die Fähigkeit, unsere eigenen Aktionen zu kontrollieren." Wenn unsere neuronalen Schaltkreise es uns ermöglichen, Optionen abzuwägen und die richtigen auszuwählen, könnten wir immer noch einen freien Willen besitzen.

Patricia Churchland, Philosophin an der University of California in San Diego, sieht das ähnlich: "Selbstkontrolle ist ein reales Hirnphänomen." Sie liest aus den bisherigen Daten "recht klar, dass es signifikante neuronale Unterschiede gibt zwischen Leuten, die Handlungen unterbinden oder Belohnungen aufschieben können, und denen, die das nicht können." Wenn also Selbstkontrolle tatsächlich ein Schlüsselelement ist, "haben wir in der Tat freien Willen".

Den Einfluss dieser Selbstkontrolle untersucht James Fallon, Neurowissenschaftler an der University of California in Irvine, am eigenen Leib. Er hatte festgestellt, dass sein eigener fMRI-Scan Ähnlichkeiten mit dem bekannter Psychopathen hatte – er zeigte niedrige Aktivitäten in den Hirnregionen für Selbstkontrolle und Empathie. Fallon beschrieb, wie er nun bewusst darauf achtet, seine alltäglichen Entscheidungen und Verhaltensweisen zu modifizieren – etwa die Tendenz, seine jungen Enkelkinder beim Spielen schlagen zu wollen.

Kreiman selbst glaubt, dass auch die Mechanismen der Selbstkontrolle fest eingebaut sind in die Schaltkreise, die ihn durchs Leben führen. Findet er die Nervennetze dafür, kommt er dem Mechanismus der Entscheidungsfindung einen weiteren großen Schritt näher. Jenseits philosophischer Debatten könnten Kreimans Experimente dann auch einen konkreten Nutzen für psychisch Kranke haben.

Sein Kompagnon Christof Koch nährt diese Hoffnung, wenn er sagt: "Wir müssen die neuronalen Grundlagen der freien Entscheidungsfindung – und ihren pathologischen Gegenpart – verstehen, um Menschen mit Suchtkrankheiten oder Zwangsstörungen zu helfen. Viele von ihnen wissen ganz genau, dass ihr Verhalten dysfunktional ist, fühlen sich aber machtlos, es abzustellen." (bsc)