Selbstorganisation geht!

Von selbstorganisierenden Systemen im Gehirn und zwischen Gehirnen

Fett ist keine sonderlich komplexe Sorte von Molekülen, und sicherlich wird niemand Fett für intelligent halten. Aber wenn man einen Topf mit Öl auf die Herdplatte stellt und erhitzt, kann man dabei zuschauen, wie sie Flüssigkeit sich in wabenartige Strukturen gliedert. Das Fett erzeugt aus sich heraus eine höhere Ordnung, bloß indem man ihm Energie zuführt.

Die mathematischen "Zellen", aus denen das Game of Life besteht, denken ebenfalls nicht sehr weit. Sie befolgen nur ein kleines Set von sehr einfachen Regeln, wann sie sich teilen und wann sie verschwinden. Doch siehe da: Je nach Startmuster entstehen pulsierende Sterne, feuernde Weltraumraketen, sogar selbstreplizierende Muster. Aus einfachen, lokalen Regeln entsteht globale Ordnung.

Überspringen wir ein paar Stufen von den einfachsten Beispielen selbstorganisierender Systeme zum komplexesten, das wir kennen: dem Gehirn. Das menschliche Denkorgan besteht aus rund 100 Milliarden Nervenzellen, die je rund 1.000 Kontakte, sogenannte Synapsen, ausbilden. Selbst wenn das gesamte menschliche Genom mit seinen ca. 40.000 Genen nur dazu da wäre, die zu verknüpfenden Verbindungen des Gehirns zu kodieren, käme doch nur ein Gen auf 2,5 Milliarden Synapsen. Also muss unser Zentralnervensystem andere Wege kennen, sich funktionstüchtig zu organisieren.

An Präparationen des Gehirns kann man solche Mechanismen beobachten und sie später in Computersimulationen überprüfen. Beträufelt man etwa einen Teil eines Rattengehirns mit einem Stoff, der die Aktivität der Nervenzellen hemmt, dann bieten die Nervenzellen vermehrt Eingänge (Rezeptoren) für erregende Verbindungen aus. Nimmt man nun einen erregenden Nerv von anderswo (viele Neurobiologen haben einen Hang zum Basteln), dann verbindet sich dieser mit den neu entstandenen Kontakten - was er sonst nie getan hätte.

Die Göttinger Forscher um Joachim R. Wolff, welche diese Experimente vor 20 Jahren unternahmen, folgerten damals daraus: Jede Nervenzelle ist ein homöostatisches, also selbstregulierendes Gebilde. Sie strebt einem Sollwert an Aktivität zu. Über- oder unterschreitet sie diesen, so ergreift sie Gegenmaßnahmen (nach ethologischen Theorien, die auf D.O. Hebb zurückgehen, tun Tiere und Menschen im sozialen Umfeld übrigens dasselbe). Das Wunderbare, das wir in unserer Arbeitsgruppe an simulierten Netzwerken zeigen können, ist: Netze aus homöostatischen Neuronen streben als Ganzes einem stabilen, ausgewogenen Zustand zu, in dem ihre Aktivität komplex und ihre Lernfähigkeit optimal ist.

Das Gehirn besteht aus unzähligen lokalen Netzwerken, die sich regional zu Funktionsmodulen verbinden - wie etwa dem somatosensorischen Kortex, der die Körperwahrnehmung repräsentiert, dem semantischen und syntaktischen Sprachzentrum (Wernicke- und Broca-Areal) oder dem Präfrontalkortex, der für komplexe Handlungsplanung zuständig ist. Diese Gebiete wiederum kommunizieren über ein dichtes Gewebe langer Nervenfasern, welche die Hauptmasse des Gehirns ausmachen. Genau genommen sind es erst diese Verbindungen, bzw. die Aktivitäten, die durch sie fließen, welche es den jeweiligen Zielgebieten ermöglichen, ihre Funktion und Gestalt angemessen auszuformen. Das zeigt ein anderes Bastelexperiment von Neurobiologen: Lenkt man den Sehnerv zu jener Zwischenstation, die normalerweise Höreindrücke in die Hörrinde weiterleitet, dann bildet sich in der Hörrinde die typische Anatomie des visuellen Kortex, und das Tier kann sehen.

Die Ordnung des Gehirns ist nicht vorgegeben. Sie organisiert sich aus den Aktivitäten, die durch das Nervensystem fließen. Je mehr die Aktivitäten das Netzwerk formen, desto mehr entsteht aus dem Neuronenfilz eine geordnete Struktur. Von künstlichen Netzwerkarchitekturen, in denen jedes Neuron prinzipiell mit jedem anderen verknüpft ist, unterscheidet sich das Gehirn in mehrerlei Hinsicht: Die promiskuitive Jeder-mit-Jedem-Verknüpfung wird im Laufe der Reifung zurückgestutzt auf diskrete Bahnen. Dadurch entstehen abgegrenzte Regionen, die in sich sehr dicht vernetzt sind, nach außen aber nur mit ausgewählten anderen Regionen kommunizieren: Arbeitsteilung entsteht, die sich, wie am Beispiel der Sehrinde gezeigt, in der Anatomie niederschlägt.

Im Zuge dieser Arbeitsteilung entsteht schließlich sogar eine Art Hierarchie - sofern dieses kulturelle Konzept im Gehirn eine Wirklichkeit hat. Ein abgegrenztes Ich innerhalb einer Umwelt zu repräsentieren, Handlungen in Raum und Zeit zu planen, moralische Regeln zu berücksichtigen, abgewogene Entscheidungen zu treffen, all das fällt in die Zuständigkeit des Präfrontalen Kortex. Wenn zum Beispiel die Amygdala, jener Kern, der bedrohliche Muster erkennt und mit einer Angstreaktion beantwortet, Fehlalarm gibt, dann kann der Präfrontale Kortex diesen ausschalten. In Freudschen Termini ist er so etwas wie Ich und Über-Ich in einem. Solange er intakt ist, sorgt er dafür, dass das ganze Palaver aus 100 Mrd. Neuronen nach außen als ein räumlich und zeitlich kohärentes Ich erscheint.

Kommunizierende Gehirne

Damit verlassen wir das Gehirn und betreten eine neue Ebene: Systeme, die sich als "Ich" erleben, treffen aufeinander. Gehirne kommunizieren miteinander. Menschen bilden Gemeinschaften und organisieren ihre Belange. Neuronale Systeme erschaffen soziale Systeme. Vieles scheint nun anders zu werden, denn die Psyche eines Menschen deucht komplizierter als die Physiologie eines Neurons. Und doch bleibt vieles gleich.

Man hat Ameisenstaaten als Gesamtorganismus, als wimmelndes Gehirn betrachtet. Versuchen wir doch einmal dasselbe mit menschlichen Gemeinschaften. Wie organisieren sie sich, wenn sie sich selbst überlassen werden? Bilden auch sie komplexe Strukturen? Wenn ja: Wo ist die Grenze zwischen Selbstorganisation und Planung?

In sozialen Gemeinschaften aus wenigen hundert Beteiligten - Dorfgemeinschaften, Genossenschaften, Internetforen, Jahrgangsstufen, Kollegien - können die Stimmungen, Entscheidungen und Handlungen jedes Einzelnen durch seine Beziehungen zu anderen die Stimmung, Entscheidungen und Handlungen der Gemeinschaft beeinflussen. Auch wenn es in Gemeinschaften dieser Größe vordergründige Hierarchien gibt, herrscht tatsächlich eine weitgehende Gleichberechtigung, denn auch der Dorfvorsteher oder Direktor ist wirtschaftlich und emotional von anderen abhängig und steht unter sozialer Kontrolle. Vor allem mit Blick auf solche "Gruppen von Betroffenen" hat Ralf Burnicki seine Theorie von "Anarchismus und Konsens" (Verlag Edition AV) entwickelt: Alle, die von einem Problem betroffen sind, verhandeln miteinander, wobei jeder ein Vetorecht hat, so dass Entscheidungen nur einstimmig getroffen werden können. Indem jeder Einzelne egoistisch seine Interessen vertritt, kann, wie Ralf Burnicki zeigt, am Ende eine für alle befriedigende Lösung gefunden werden.

Solch überschaubare Gemeinschaften erinnern an die locker verteilten Neuronennetze, die man bei Hohltieren findet - also Quallen, Schwämmen und Polypen. Wie wir wissen, ist die Evolution nicht bei diesen kognitiven Ausnahmeerscheinungen stehen geblieben. Und auch soziale Systeme umfassen oft mehr als ein paar Hundert Leute.

Auf wachsende Größe finden Gehirn und Gesellschaft ähnliche Antworten: Arbeitsteilung und Spezialisierung. Im Gehirn gibt es Neuronenverbände, die sich nur mit der Repräsentation eines Fingers befassen, mit dem Sehen von Kanten oder mit dem Verstehen von Sprache. In großen Sozietäten gibt es Berufsverbände, die sich nur mit Haareschneiden, mit Tomatenzüchten oder mit Waffenschmieden beschäftigen. Gerade wegen ihrer Spezialisierung sind diese Gruppen außerordentlich aufeinander angewiesen. Das Wernickezentrum kann nichts verstehen, wenn die Hörrinde streikt, ebenso wie Bäcker nichts backen können, wenn die Getreideernte ausfällt.

Es scheint eine Regel zu sein, dass sich Komplexität diesen Grades in der Struktur niederschlägt: Während Quallen-Nervennetze und Dörfer noch sehr gleichförmig aussehen, ist das Gehirn eines Säugetiers ein Leckerbissen für Anatomen, wie es die Architektur, Stadtbilder, Verkehrswege einer Hochkultur für den Archäologen sind. Mit der Arbeitsteilung verschwindet die Gleichheit - verschwindet notwendigerweise auch die Gleichberechtigung?

Hierarchie vs. Gleichberechtigung?

Im Gehirn finden wir - oder sagen wir lieber: sehen wir - eine Hierarchie, die vor allem durch Informationsflüsse zustande kommt: Informationsbruchstücke werden kombiniert und weitergereicht, bis eine vollständige, dreidimensionale, multimodale Repräsentation der Umwelt entsteht, anhand derer die "höchsten" Zentren, also v.a. der Präfrontale Kortex, ihre Entscheidungen treffen. Das scheint der Funktionsweise eines Großkonzerns oder modernen Staates zu ähneln - müssen wir diese also als selbstorganisierte System anerkennen? Oder müssen wir umgekehrt einräumen, dass Selbstorganisation ab einer gewissen Komplexität nicht mehr funktioniert?

Weder noch. Wir müssen vielmehr genauer hinschauen. Das Stirnhirn ist nicht das Weiße Haus; es sitzt kein Diktatorneuron darin. Vielmehr sind im Gehirn immer mehrere Gebiete aktiv, wenn ein Verhalten ausgeübt wird. Aus ihrer Kommunikation entsteht die Entscheidung. Der Präfrontale Kortex ist hier nur primus inter pares - er macht sozusagen auch nur seinen Job. In das, was andere besser können - sehen, hören, riechen, laufen, sprechen, lernen, Hunger, Angst, Begehren hervorrufen -, mischt er sich nicht ein. Die Neuronen des Präfrontalen Kortex bekommen auch nicht mehr Ressourcen als andere, und können anderen nichts zuteilen. Es findet keine Planung interner Vorgänge statt. Das ganze Spiel von Energieversorgung, Homöostase und selbstorganisierenden Nervennetzen läuft lokal und regional ungestört, ganz egal, was die "höheren Zentren" entscheiden.

Das also könnten wir vom Gehirn lernen: Auch in arbeitsteiligen und hierarchischen Systemen können und sollten lokale Belange lokal entschieden werden. Abstrakt gesprochen: Jedes Element eines Systems hat nur unvollständige Informationen über die Voraussetzungen und möglichen Folgen seines Handelns. Es kann sein Handeln daher nur in Bezug auf seine lokale Umgebung optimieren - das gilt für ein Neuron ebenso wie für einen Staatschef. Offensichtlich hat aber ein Irrtum eines Neurons beträchtlich weniger schwerwiegende Folgen als der Irrtum eines Staatschefs. Und mehr noch: Die Summe der Informationen, welche alle Elemente zusammengenommen über die Bedingungen ihres Handelns haben, kommt der Vollständigkeit viel näher, als die Informationsflut selbst des besten Geheimdienstes. Somit wird ein selbstorganisierendes System, das der lokalen Optimierung aller Elemente freien Lauf lässt, stets flexibler und angepasster agieren als ein zentral gesteuertes System.

Wie das praktisch aussehen könnte? Nehmen wir beispielsweise die Energieversorgung des Systems - seinen Blutkreislauf, seine Wirtschaft. Im real galoppierenden Kapitalismus haben wir eine Zentralbank, die mehr schlecht als recht versucht, die Geldmenge zu steuern. Wir haben ein Bundesfinanzministerium, das hilflos versucht, den Bundeshaushalt beisammen zu halten, und ein Bundeswirtschaftsministerium, das händeringend bemüht ist, das Bruttosozialprodukt zum Wachstum zu prügeln. Lauter zentrale Instanzen, die der Komplexität des Geschehens nicht ansatzweise gewachsen sind, trotz wachsenden Verwaltungsaufwandes und wuchernder Aktenberge.

Dabei geht es anders: Überall auf der Welt schießen Regiogelder aus dem Boden - intelligent konstruiert, lokalen Bedürfnissen angepasst, flexibel. Einige geben jegliche zentrale Kontrolle aus der Hand und legen die Geldmengensteuerung in die Hände der Wirtschaftsteilnehmer: Geldscheine kommen als unbefristete, übertragbare Wechsel in Umlauf, die jeder Gewerbetreibende ausstellen kann. Er deckt sie mit seiner Leistung - womit sonst wollte man Geld decken? Mehr Scheine auszugeben, als er leisten kann, empfiehlt sich daher nicht, denn irgendwann kommen sie zu ihm zurück. So können regional funktionierende Wirtschaftskreisläufe entstehen, die in überregionalen Austausch treten und, da sie ihre Probleme selbst regeln, keine der genannten Bundesinstitutionen brauchen.

Ähnliches gilt für das kulturelle Leben: RTL ließe sich verlustfrei durch freie Theatergruppen und einheimische Bands ersetzen. Mit etwas Phantasie kann man sich auch selbstorganisierte Bildungsformen, Energieversorgung oder Telekommunikation denken. Wie, gibt es schon? Na also.

Selbstorganisation geht also - natürlich geht sie. Und nicht nur in der Fettpfanne, sondern auch in hochgradig arbeitsteiligen Systemen. Wir müssen es nur versuchen.