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Wie wir denken, fühlen und die Welt erleben, ist für andere Menschen oft ein Rätsel. Neue Technologien könnten dabei helfen, einen Einblick zu bekommen.

Technisch gesehen sind Neurowissenschaftler schon seit Jahrzehnten in der Lage, Gedanken zu lesen. Das ist allerdings nicht einfach. Zuerst müssen sich Probanden in die enge Röhre eines riesigen funktionellen Magnetresonanztomografen (fMRI) legen, vielleicht stundenlang, während sie sich Filme ansehen oder Hörbücher hören. Unter lauten hämmernden und klopfenden Geräuschen zeichnet das Gerät auf, wie sich das Blutflussmuster ihres Gehirns verändert, als Indikator für die neuronale Aktivität. Dann füttern die Forscher, für deren Experiment man sich freiwillig gemeldet hat, eine Software mit den sekundenweise erstellten Paaren aus Blutflussmuster sowie Filmbildern oder gesprochenen Wörtern, damit das Programm die Besonderheiten der Gehirnreaktion auf das lernt, was es sieht und hört.

All dies kann natürlich nicht ohne Zustimmung geschehen. Auf absehbare Zeit werden Gedanken privat bleiben, wenn man das möchte. Aber wenn sich jemand entscheidet, die klaustrophobischen Stunden im Scanner zu ertragen, hilft das der Software, eine maßgeschneiderte Rekonstruktion dessen zu erstellen, was er gesehen oder gehört hat – indem sie einfach analysiert, wie sich das Blut durch das Gehirn bewegt hat.

2011 trainierten Neurowissenschaftler der University of California in Berkeley ein solches Programm, um etherisch aussehende Doppelgänger [1] der Videos zu erstellen, die ihre Probanden gesehen hatten. In jüngerer Zeit haben Forscher generative Künstliche Intelligenz wie Stable Diffusion und GPT eingesetzt, um weitaus realistischere, wenn auch nicht ganz genaue Rekonstruktionen von Filmen [2] und Podcasts [3] auf der Grundlage neuronaler Aktivitäten zu erstellen. Angesichts des Hypes und der finanziellen Investitionen, die generative KI angezogen hat, wird sich diese Art von Stimulus-Rekonstruktionstechnologie unweigerlich weiter verbessern – vor allem, wenn es Elon Musks Neuralink gelingt, Gehirnimplantate für die breite Masse verfügbar zu machen. [4]

Doch so aufregend die Idee auch sein mag, einen Film aus der Gehirnaktivität eines Menschen zu extrahieren, so ist es immer noch eine sehr begrenzte Form des Gedankenlesens. Um die Welt wirklich mit den Augen eines anderen zu sehen, müssten die Wissenschaftler nicht nur wissen, welchen Film man sieht, sondern auch, was man darüber denkt, wie man sich dabei fühlt und woran er einen erinnert. Diese inneren Gedanken und Gefühle sind weitaus schwieriger zu erfassen. Wissenschaftlern ist es zwar gelungen, aus zwei Möglichkeiten auf ein spezifisches Objekt zu schließen, von dem jemand geträumt hat [6], aber in einem weniger eingeschränkten Umfeld sind solche Ansätze schwierig.

Das liegt daran, dass Algorithmen zum maschinellen Lernen sowohl Gehirnsignale als auch Informationen darüber, was sie bedeuten, in perfekter Synchronisation benötigen, um zu lernen, was die Signale bedeuten. Bei der Untersuchung des inneren Erlebens können sich die Wissenschaftler nur auf das stützen, was die Menschen sagen, was in ihrem Kopf vor sich geht, und das muss dann auch zuverlässig sein. "Es ist nicht so, als würde man direkt messen, was die Menschen erlebt haben", sagt Raphaël Millière, der als Dozent für Philosophie an der australischen Macquarie University arbeitet.

Sprache ist schlüpfrig und ungenau

Um die Gehirnaktivität mit dem subjektiven Erleben in Verbindung zu bringen, muss man sich mit der Schlüpfrigkeit und Ungenauigkeit der Sprache auseinandersetzen. Vor allem dann, wenn sie eingesetzt wird, um den Reichtum des eigenen Innenlebens zu erfassen. Um dieser anspruchsvollen Aufgabe gerecht zu werden, verbinden Wissenschaftler wie Millière moderne künstliche Intelligenz mit jahrhundertealten Techniken, von philosophischen Interviewstrategien bis hin zu alten Meditationspraktiken. Nach und nach beginnen sie, Gehirnregionen und -netzwerke zu ergründen, die bestimmte Dimensionen des menschlichen Erlebens hervorbringen.

"Das ist ein Problem, bei dem wir einige Fortschritte machen können und auch gemacht haben", sagt Millière. "Ich behaupte nicht, dass es einfach ist. Aber ich denke, es ist auf jeden Fall überschaubarer als die Lösung des großen Rätsels des Bewusstseins."

Vor über 300 Jahren stellte der Philosoph John Locke die Frage, ob die Farbe Blau für alle Menschen gleich aussieht, oder ob eine Erfahrung von "Blau" vielleicht näher an der Gelb-Erfahrung von jemand anderes liegt. Die Beantwortung solch subtiler Fragen könnte ein weit entfernter Horizont sein, auf den die Neurowissenschaft der Erfahrung zusteuern könnte. In ihrem derzeitigen, frühen Stadium muss sich das Feld jedoch mit viel dramatischeren Formen der Erfahrung befassen. "Wenn wir besser verstehen wollen, was die gewöhnlichen, wachen Zustände in unserem täglichen Leben auszeichnet, ist es nützlich zu sehen, was passiert, wenn man einen Übergang in eine andere Art von Zustand erlebt", sagt Millière.

Meditation und intensive Halluzinationen

Einige Wissenschaftler konzentrieren sich deshalb auf tiefe Meditationszustände oder intensive Halluzinationen. Millière ist besonders daran interessiert, das Selbstbewusstsein zu verstehen. Jenes Bewusstsein also, ein denkendes, fühlendes Individuum an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Zeit zu sein. Dafür untersucht er, was im Gehirn eines Menschen während eines psychedelischen Trips geschieht. Durch den Vergleich der Antworten von Versuchspersonen auf Aussagen wie "Ich habe eine Auflösung meines 'Selbst' oder 'Ichs' erlebt" mit ihren Gehirnaktivitätsmustern haben die Forscher einige Veränderungen entdeckt, die mit dem Verlust des Selbstbewusstseins zusammenhängen könnten. Das Default Mode Network (DMN) zum Beispiel – eine Gruppe von Hirnregionen, die alle aktiv werden, wenn Menschen in Gedanken versunken sind – neigt dazu, seine typische Koordination zu verlieren [7].

Die Einnahme einer hohen Dosis von Psychedelika ist sicherlich der einfachste Weg, das Selbstbewusstsein im Wachzustand zu verlieren. Aber wenn man keine Drogen nehmen will, gibt es eine andere Möglichkeit: Zehntausende von Stunden mit Meditation verbringen. Hochqualifizierte Praktizierende der buddhistischen Meditation können sich freiwillig in einen Zustand begeben, in dem die Grenze zwischen ihnen und der Welt durchlässig zu werden beginnt oder sogar ganz verschwindet. Interessanterweise sind solche Zustände auch mit Aktivitätsveränderungen in einigen Kernregionen des Standardmodus-Netzwerks [8], wie dem sogenannten posterioren cingulären Kortex, verbunden.

Weil aber der potenzielle Probandenpool so viel kleiner ist, kann die Untersuchung von Meditierenden der schwierigere Weg sein, um an extreme Erfahrungen heranzukommen. Allerdings haben Meditierende auch einige besondere Vorteile als Versuchspersonen, sagt die Psychiaterin Sara Lazar von der Harvard Medical School. Erfahrene Meditierende sind Meister ihres eigenen Innenlebens. Sie können spontan Gefühle tiefer Dankbarkeit hervorrufen oder in Zustände tiefer Konzentration abtauchen, und sie neigen dazu, viel detaillierter über ihre inneren Erfahrungen zu berichten als ungeübte Menschen. "Das liegt daran, dass wir so viel Zeit damit verbringen, einfach nur zuzuhören und darauf zu achten, was tatsächlich in uns vorgeht", sagt Lazar, die selbst eine erfahrene Meditierende ist.

Nicht-Meditierenden ist manchmal so wenig bewusst, was in ihrem eigenen Kopf vor sich geht, dass sie das – recht häufige – Abschweifen ihrer Gedanken nicht einmal bemerken. Um zu untersuchen, wie sich das Gehirn in solchen Momenten verhält, musste Kalina Christoff, Psychologin an der University of British Columbia, ihre Probanden in regelmäßigen Abständen dazu auffordern, darüber nachzudenken, ob ihre Gedanken in diesem Moment abschweiften und ob sie bemerkt hatten, dass sie ihre Konzentration verloren hatten. Häufig hatten sie das nicht bemerkt. Die Standardmodus-Netzwerke der Versuchspersonen waren aktiver, wenn ihre Gedanken abschweiften [9], vor allem, wenn sie sich dessen nicht bewusst waren.

Erkennen, dass man abschweift

Um den Beginn des Abschweifens der Gedanken genauer zu untersuchen, musste Christoff sich deshalb an erfahrene Meditierende wenden, die es in dem Moment erkennen konnten, in dem es auftrat. Nur mit deren Hilfe konnte sie feststellen, dass das DMN in den Momenten kurz vor dem Abdriften besonders aktiv [10] ist.

Insgesamt ergibt sich aus diesen Ergebnissen ein recht kohärentes Bild. Wenn man sich fragt, was es zum Abendessen geben soll, oder wenn man sich wegen einer Meinungsverschiedenheit mit einem Freund Sorgen macht, schaltet sich das DMN ein. In Phasen intensiver, selbstloser Konzentration aber wird das Netzwerk deaktiviert oder desynchronisiert.

Das bedeutet jedoch nicht, dass Wissenschaftler anhand der Hirnaktivität feststellen können, ob man sich seiner selbst bewusst ist oder ob der Kopf eines Probanden in den Wolken schwebt. In einer Studie waren die Forscher in der Lage, bestimmte innere Zustände zu dekodieren, beispielsweise die Konzentration auf den Atem, die Konzentration auf Geräusche und das Umherschweifen der Gedanken. Das gelang ihnen zwar mit einer höheren Rate als zufällig zu erwarten wäre, aber sie lagen trotzdem mehr als die Hälfte der Zeit falsch. Deshalb zeichnen diese groben Beschreibungen der inneren Zustände von Menschen kaum ein vollständiges Bild davon, wie es ist, sie selbst zu sein.

Dennoch glaubt Lazar, dass die Gehirndaten helfen könnten, eigene Erfahrungen besser zu verstehen. Die Deaktivierung des Standardmodus-Netzwerks und insbesondere des hinteren cingulären Kortex wird mit Zuständen "müheloser Konzentration" [11] in Verbindung gebracht, die Meditationsanfänger oft nicht erreichen können. Daher testen einige Forscher, ob das Betrachten von Live-Daten ihres eigenen Gehirns in einem Prozess, der Neurofeedback genannt wird, Menschen beim Erlernen der Meditation helfen könnte. "Wenn man den richtigen Zustand wenigstens ein- oder zweimal gespürt hat, dann weiß man: Okay, das ist es, was ich anstrebe, das ist es, was ich erreichen will", sagt Lazar. "Jetzt weiß ich, wie sich das anfühlt."

Die richtigen Fragen stellen

Für Neurowissenschaftler, die sich für subjektives Erleben interessieren, sind es gerade interessante Zeiten: Die Forschung zu Psychedelika [12] und Meditation [13] ist in den letzten zehn Jahren geradezu explodiert. Zudem werden nichtinvasive Neuroimaging-Technologien immer leistungsfähiger und präziser. Aber die Daten bedeuten wenig, wenn man nicht genau weiß, was die Versuchsperson erlebt, und die einzige Möglichkeit, diese Informationen zu erhalten, ist zu fragen. "Wir können einfach nicht auf Berichte verzichten", sagt Millière.

Ein Ansatz dafür sind psychologische Fragebögen. Sie sind auf bequeme Weise quantitativ und einfach zu handhaben, aber sie verlangen von den Probanden, dass sie ihre transzendenten Erfahrungen in vorgegebene und möglicherweise unpassende Kästchen einordnen. Zu den Alternativen gehört die Phänomenologie, jener Zweig der Philosophie, der versucht, die Erfahrung der ersten Person in rigorosen, exakten Details zu analysieren. Sie hatte über ein Jahrhundert Zeit, ihre Techniken zur Gewinnung solcher Berichte zu verfeinern, und damit dreimal so lange, wie es das fMRI-Gerät gibt. Millière hat für seine Kollegen aus den Neurowissenschaften Schulungen in "Mikrophänomenologie" organisiert. Das ist eine philosophische Interviewmethode, mit der man einer Versuchsperson so viele Erfahrungsinformationen wie möglich zu entlocken versucht, ohne die Antworten in eine bestimmte Richtung zu lenken.

Lange Textbeschreibungen, wie sie bei einem mikrophänomenologischen Interview entstehen, sind jedoch viel schwieriger zu analysieren als Fragebögen. Forscher können jede Antwort manuell nach den Attributen bewerten, die sie interessieren, aber das kann ein unordentlicher und arbeitsintensiver Prozess sein. Er beraubt Interviews auch eines Großteils ihrer Nuancen, die sie so wertvoll machen.

Algorithmen zur Verarbeitung von natürlicher Sprache, wie sie in ChatGPT [14] zum Einsatz kommen, bieten möglicherweise eine effizientere und konsistentere Alternative, da sie große Textmengen schnell und automatisch auf bestimmte Merkmale hin analysieren können. Millière hat bereits mit Algorithmen zur Verarbeitung natürlicher Sprache experimentiert und sie Berichte über psychedelische Experimente aus Online-Datenbanken wie "Erowid" [15] untersuchen lassen. Dabei hat er festgestellt, dass die daraus resultierenden Charakterisierungen gut mit Daten aus Fragebögen übereinstimmen.

Selbst mit Hilfe der Mikrophänomenologie ist es jedoch eine gewaltige Aufgabe, das, was in Köpfen vorgeht, in ein ordentliches verbales Paket zu verpacken. Anstatt die Versuchspersonen zu bitten, ihre Erfahrungen in Worte zu fassen, versuchen einige Wissenschaftler, diese Erfahrungen mit Hilfe von Technologien zu reproduzieren. Auf diese Weise müssen die Versuchspersonen nur noch bestätigen oder verneinen, dass die Reproduktionen mit dem übereinstimmen, was in ihrem Kopf vorgeht.

Neuronale Netze simulieren Halluzinationen

In einer noch nicht begutachteten Studie hat ein Team von der University of Sussex im Vereinigten Königreich versucht, eine solche Frage zu beantworten, indem es visuelle Halluzinationen mit tiefen neuronalen Netzen simulierte [16]. Sogenannte Convolutional Neural Networks (CNN), die ursprünglich vom menschlichen Sehsystem inspiriert wurden, wandeln normalerweise ein Bild in nützliche Informationen um, zum Beispiel in eine Beschreibung des Bildinhalts. Wenn man das Netzwerk jedoch rückwärts laufen lässt, kann man es dazu bringen, Bilder zu erzeugen: phantasmagorische Traumlandschaften, die Hinweise auf die innere Funktionsweise des Netzwerks liefern.

Google machte die Idee 2015 in Form eines Programms namens DeepDream [17] bekannt. Wie Menschen auf der ganzen Welt begann auch das Team in Sussex aus Spaß mit dem System zu spielen, sagt der Neurowissenschaftler Anil Seth, einer der Koautoren der Studie. Doch schon bald erkannten sie, dass sie den Ansatz nutzen könnten, um verschiedene ungewöhnliche visuelle Erfahrungen zu reproduzieren.

Auf der Grundlage mündlicher Berichte von Menschen mit Halluzinationen verursachenden Krankheiten wie Sehkraftverlust und Parkinson sowie von Menschen, die kürzlich Psychedelika eingenommen hatten, entwickelte das Team ein umfangreiches Menü aus simulierten Halluzinationen. Auf diese Weise konnten sie eine umfassende Beschreibung dessen erhalten, was in den Köpfen der Probanden vor sich ging, indem sie ihnen eine einfache Frage stellten: Welches dieser Bilder passt am besten zu Ihrer visuellen Erfahrung? Die Simulationen waren nicht perfekt, obwohl viele der Probanden eine ungefähre Übereinstimmung finden konnten.

Anders als bei der Dekodierungsforschung wurden bei dieser Studie keine Gehirnscans durchgeführt. Trotzdem könnte sie Seth zufolge etwas Wertvolles darüber aussagen, wie Halluzinationen im Gehirn funktionieren. Einige tiefe neuronale Netze leisten beachtliche Arbeit bei der Modellierung der inneren Mechanismen der visuellen Regionen des Gehirns, und so könnten die Anpassungen, die Seth und seine Kollegen am Netzwerk vorgenommen haben, den zugrunde liegenden biologischen "Anpassungen" ähneln, die die Probanden halluzinieren ließen. "In dem Maße, in dem wir das tun können", sagt Seth, "haben wir eine Hypothese auf Computerebene darüber, was in den Gehirnen dieser Menschen passiert, die diesen unterschiedlichen Erfahrungen zugrunde liegt."

Dieser Forschungszweig steckt noch in den Kinderschuhen, aber er deutet darauf hin, dass die Neurowissenschaften eines Tages mehr leisten könnten, als uns nur zu sagen, was jemand anderes erlebt. Durch den Einsatz von tiefen neuronalen Netzen konnte das Team die Halluzinationen seiner Versuchspersonen in die Welt hinaus tragen, so dass jeder an ihnen teilhaben konnte.

Die Externalisierung anderer Arten von Erfahrungen wäre wahrscheinlich viel schwieriger. Tiefe neuronale Netze sind gut darin, Sinne wie Sehen und Hören zu imitieren, aber sie können noch keine Emotionen oder geistiges Abschweifen modellieren. Wenn die Technologien zur Modellierung von Gehirnen weiter fortschreiten, könnten sie jedoch eine radikale Möglichkeit mit sich bringen: Menschen könnten nicht nur wissen, was im Kopf eines anderen vor sich geht, sondern es auch miterleben.

(jle [18])

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https://www.heise.de/-9530593

Links in diesem Artikel:
[1] https://news.berkeley.edu/2011/09/22/brain-movies
[2] https://mind-video.com/
[3] https://www.nature.com/articles/s41593-023-01304-9
[4] https://www.heise.de/news/Musks-Neuralink-sucht-erste-Probanden-fuer-Hirn-Computer-Schnittstelle-9310539.html
[5] https://www.heise.de/Datenschutzerklaerung-der-Heise-Medien-GmbH-Co-KG-4860.html
[6] https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1234330
[7] https://doi.org/10.1073/pnas.1518377113
[8] https://doi.org/10.3389/fnhum.2013.00582
[9] https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.0900234106
[10] https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.04.034
[11] https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnhum.2013.00440/full
[12] https://www.heise.de/hintergrund/Fuer-mehr-Kreativitaet-Forschung-an-Psychedelika-4590634.html
[13] https://www.heise.de/hintergrund/Meditation-Abkuerzung-mit-Ultraschall-6293491.html
[14] https://www.heise.de/thema/ChatGPT
[15] https://www.erowid.org/
[16] https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.02.13.528288v1.abstract
[17] https://www.heise.de/hintergrund/Was-denkt-sich-die-KI-3851996.html
[18] mailto:jle@heise.de

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