Sie frieren ein, versuchen zu Atem zu kommen, und in Ihrem Kopf gibt es nur einen Gedanken: "Wie habe ich das gemacht?"
Wir haben alle eine ähnliche Situation erlebt. Obwohl es immer noch häufiger darum geht, versehentlich einen neuen hochmodernen Mikrowellenherd einzuschalten, indem man zufällig auf die Knöpfe drückt. Unabhängig davon, ob Sie Ihr Leben retten oder nur Lebensmittel aufwärmen möchten, muss Ihr Gehirn zwei Probleme gleichzeitig lösen, um zu verstehen: Aktion X führt zu Ergebnis Y.
Künstlerproblem: Habe ich es getan?
Aktion versus Ergebnisproblem: Welche der Dinge, die ich getan habe, haben das Ergebnis Y verursacht?
Die Fragen sind nicht einfach. Wir machen viele Dinge und all dies führt zu etwas. Darüber hinaus finden ständig einige Ereignisse um uns herum statt, von denen nur ein kleiner Teil von uns abhängt. Daher muss das Gehirn das Ergebnis Y vom allgemeinen Ereignisfluss trennen. Dann muss er feststellen, ob wir etwas mit dem zu tun haben, was passiert ist. Gleichzeitig kommen Informationen von den Sinnen erst, nachdem Aktionen ausgeführt wurden, die den Vorfall verursacht haben könnten. Dopamin, die erste Geige in Symphonien vieler kognitiver Theorien, ist für diese Prozesse verantwortlich.
Wir haben eine Hypothese, die den neuronalen Prozess der Korrelation einer Aktion mit ihrem Darsteller und Ergebnis detailliert beschreibt. Diese Hypothese beruht auf zwei Grundgedanken.
Erstens hat das Gehirn ein Modell dafür, wie die Außenwelt funktioniert - basierend darauf versucht es ständig zu erraten, was als nächstes passieren wird. Wenn die Vorhersage nicht wahr wird, entsteht eine Überraschung, und das Ereignis, das sie verursacht hat, hebt sich vom Strom gewöhnlicher und vorhersehbarer Phänomene ab.
Werbevideo:
Zweitens zeichnet das Gehirn alles auf, was wir gerade getan haben, was bedeutet, dass jedes unerwartete Ereignis mit der Kette der letzten im Speicher gespeicherten Aktionen korreliert werden kann. Sobald eine Verbindung gefunden wurde, kann die Aktion wiederholt werden - und prüfen, ob sie zum gleichen Ergebnis führt. Eine positive Antwort weist auf einen Kausalzusammenhang hin.
In keinem Fall können wir auf unseren alten Freund - Dopamin - verzichten. Auf den ersten Blick ist dieser Neurotransmitter der schlechteste aller möglichen Helfer, wenn es darum geht, Aktionen mit Ergebnissen zu korrelieren. Dopamin wird in großen Mengen in mehreren Bereichen des Gehirns gleichzeitig produziert. Diese Methode ist völlig ineffektiv, um eine einzelne Verbindung zwischen einer Reihe von Neuronen zu isolieren - beispielsweise zwischen den Verantwortlichen für die Aktion X und dem Ergebnis Y. Tatsächlich ist dies jedoch ein äußerst ausgefeilter Mechanismus. Die Freisetzung von Dopamin kann mit der Ausstrahlung eines Funksignals verglichen werden. Mit seiner Hilfe wird die folgende Nachricht sofort an verschiedene Teile des Gehirns gesendet: „Etwas sehr Ungewöhnliches ist direkt außerhalb des Gehirns passiert. Wie viele von euch werden die Verantwortung dafür übernehmen?"
Eine Person während dieser Sendung ist überrascht. Dieses Gefühl tritt auf, wenn das Gehirn einen Fehler in seinen Vorhersagen macht. Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass Dopamin-Neuronen dazu dienen, einen Fehler zu signalisieren, wenn das Gehirn die Wahrscheinlichkeit berechnet, eine Belohnung zu erhalten. Wenn Ihr Gehirn davon ausgeht, dass bald keine Belohnung mehr zu Ihnen kommt und plötzlich ein völlig Fremder Ihnen einen Donut gibt, werden Dopamin-Neuronen vorübergehend aktiviert. Sie vermitteln dem Rest des Gehirns die Überraschung, dass etwas unerwartet Gutes passiert ist. Die Neuronen scheinen zu schreien: "Es ist egal, wer von euch uns einen Donut besorgt hat, aber es muss wiederholt werden!"
Das Gehirn kann sich in mehr als nur der Wahrscheinlichkeit einer Belohnung irren. Wir wissen auch, dass Dopamin-Neuronen bei der Vorhersage eines unerwünschten Ergebnisses voreingenommen sind. Dinge, die Sie vermeiden möchten, z. B. das Drücken eines Knopfes, der einen Schlangenabwurf in Ihrem Badezimmer auslöst. Eine falsche Einschätzung der Vergangenheitsform nach einem kürzlichen Ereignis. Und auch, dass Sie nicht so singen, wie Sie es möchten. Sie wussten wahrscheinlich nicht, dass Sie einen Musikkritiker in Ihrem Mittelhirn haben?
Alle diese Mechanismen, durch die verschiedene Fehler die kurzfristige Freisetzung von Dopamin auslösen, haben eine einfache Erklärung: Dopamin-Neuronen sind für die Übertragung von Überraschungen verantwortlich. Und vor allem tritt diese Freigabe immer unmittelbar nach einem unerwarteten Ereignis Y auf und dient als Zeitstempel.
Ihr Gehirn hat also bemerkt, dass in der umgebenden Welt etwas Cooles passiert ist, und Dopamin benachrichtigt den Rest seiner Teile darüber. Jetzt müssen Sie feststellen, ob eine Ihrer Aktionen der Grund für diesen Zug war. In diesem Fall klebt das Gehirn sozusagen die Aktion und das Ergebnis und stärkt so die lokale Verbindung zwischen ihnen.
Dazu müssen Sie Informationen zu der Aktion oder den Aktionen suchen, die vor der Aufzeichnung der Informationen zum Ergebnis ausgeführt wurden. Am Ende kann die Kommunikation nur von Ursache zu Wirkung gehen und nicht umgekehrt. Nehmen wir an, im Raum geht ein Licht an - warum? Es ist unwahrscheinlich, weil Sie das Erscheinen von Licht mit einem speziellen rituellen Tanz auf einem Bein markiert und gleichzeitig ein totes Huhn geschwungen haben. Der Grund ist eher, dass Sie am Eingang den Schalter umgelegt haben (natürlich mit der Hand, in der sich kein Huhn befand).
Die Hauptaufgabe der kurzfristigen Dopaminfreisetzung besteht darin, unter den jüngsten Maßnahmen die richtige zu finden. Wenn ein elektrischer Impuls entlang des Axons verläuft und eine Nachricht an die Empfängerneuronen übermittelt, beginnt im Neuron ein langer Prozess, bei dem sich die Konzentrationen mehrerer Moleküle, insbesondere von Kalzium, ändern. Darüber hinaus hinterlässt die Aktivität bei jeder eingehenden Verbindung zu diesem Neuron auch Spuren von Kalzium, was diese Eingabe als potenziell wichtig kennzeichnet.
Dopamin wirkt auch an der Verbindung zweier Neuronen. Angenommen, ein Neuron gab einen Befehl zum Ausführen einer Aktion, die zu einem bestimmten Ergebnis führte, und ein anderes Neuron, das sich mit dem ersten verbindet, meldet: "Ich wurde zu diesem Zeitpunkt aktiviert." Jetzt werden die Informationen in diesem Zusammenhang verschlüsselt: "Machen Sie dasselbe, wenn ich wieder aktiviert werde." Wenn das für die Aktion verantwortliche Neuron als Reaktion auf die Aktivierung des zweiten Neurons ausgelöst wird, verbleiben Spuren von Kalzium darin. Sie werden als Erinnerung daran dienen, dass diese bestimmte Verbindung und dieses bestimmte Neuron beteiligt waren. In Gegenwart von Kalzium wird die Verbindung zwischen diesen Neuronen durch Dopamin verstärkt. Daher wird der Gedanke "Mach dasselbe, wenn ich wieder aktiviert werde" nur verstärkt, wenn beide Neuronen zum richtigen Zeitpunkt aktiviert werden.
Noch überraschender ist die Tatsache, dass die Kausalität genau in die Regeln eingebaut ist, nach denen sich die Stärke der Verbindungen zwischen zwei getrennten Neuronen ändert. Anscheinend erinnert sich die Verbindung zwischen den Neuronen A und B daran, in welcher Reihenfolge sie abgefeuert wurden. Wenn Neuron A direkt vor Neuron B aktiviert wird, kann dies logischerweise zu dessen Aktivierung führen. Diese Verbindung ist mit Kalzium markiert und diese Bindung kann in Zukunft verstärkt werden.
Wenn jedoch Neuron A unmittelbar nach Neuron B aktiviert wird, kann dies nicht länger die Ursache für die Aktivierung von B sein. Im Gegenteil, eine solche Verbindung muss geschwächt werden, da in diesem Fall die Aktivierung von Neuron A das Neuron B stört. Wenn Neuron A lange vor oder lange nach Neuron B aktiviert wird, ändert sich die Stärke der Verbindung nicht. In der Tat scheinen die Regeln für die Änderung der Stärke der Verbindung speziell darauf ausgelegt zu sein, das Gehirn zu trainieren, um kausale Zusammenhänge herzustellen.
Auf diese Weise löst das Gehirn das Problem der Korrelation von Aktion und Ergebnis. Er findet die Aktion X, die das Ergebnis Y verursacht hat, indem er ein Signal sendet, dass etwas Ungewöhnliches außerhalb des Gehirns passiert ist, und indem er das Ereignis mit einem Zeitstempel versehen. Dieses Signal wird nur an der Stelle empfangen, an der das für die Aktion verantwortliche Neuron gerade aktiviert wurde. Dies wird durch die molekularen Spuren bestimmt, die nach der Aktivierung verbleiben. Wenn diese Verbindung erneut ausgelöst wird, ist es wahrscheinlicher, dass die Aktionsneuronen X aktiviert werden. Dies bedeutet, dass die Person selbst in einer ähnlichen Situation mit größerer Wahrscheinlichkeit genau die Aktion X ausführt. Auf diese Weise bestimmen wir, ob X tatsächlich Y aufruft, und optimieren unser Verständnis der Außenwelt.
Es bleibt das Problem der Korrelation der Aktion mit dem Darsteller zu lösen, und jetzt ist es einfacher geworden, dies zu tun. Woher weiß das Gehirn, dass Sie nichts mit dem zu tun haben, was passiert? Das Dopaminsignal zeigt keine Spuren von Aktivität in Neuronen. Das Fehlen von Spuren bedeutet: "Ich habe nichts damit zu tun."
Es kann aber auch passieren: Die für die Aktion verantwortlichen Neuronen wurden kurz vor dem Ergebnis aktiviert, waren aber nicht die Ursache dafür. Deshalb muss die Aktion wiederholt werden. Wenn die Aktion X absichtlich wiederholt wird und kein Ergebnis Y verursacht, gibt es keinen Hinweis darauf, dass eine Verbindung zwischen beiden besteht.
Die Prinzipien, nach denen das Gehirn die Kausalität feststellt, sind einer der Hauptarbeitsbereiche der modernen Neurowissenschaften, aber im Allgemeinen bleibt dieser Bereich rätselhaft und wenig erforscht. Elemente der Theorie der Wahrnehmung von Kausalzusammenhängen tauchen in der Literatur von Zeit zu Zeit auf, aber die Autoren selbst konzentrieren sich nicht darauf. In diesem Bereich ist es also hypothetisch möglich, viele Entdeckungen zu machen, wenn man bedenkt, wie viele Fragen darin enthalten sind, die noch nicht beantwortet wurden. Schauen wir uns eine dieser Fragen an. Wie nutzt das Gehirn diese Informationen in Zukunft?
Die Wahrnehmung von Kausalität basiert auf der Idee, dass unser Gehirn ein Vorhersagemodell der Welt verwendet. Wenn ja, dann müssen wir auch ein umgekehrtes Modell haben, das die Frage "Wie kann man die Welt verändern?" Beantwortet. Wir können sagen: "Ich möchte Ergebnis Y" und das inverse Modell verwenden, um die erforderliche "Aktion X" zu finden, die zum gewünschten Ergebnis führt.
Dies bedeutet, dass wir ständig zwei Modelle anpassen müssen: prädiktiv (wenn Sie dies tun, ändert sich dies in der Welt) und invertiert (damit sich etwas in der Welt ändert, müssen Sie dies tun). Es ist sehr wahrscheinlich, dass Dopamin für die Abstimmung jedes dieser Schaltkreise verantwortlich ist. Aber wo findet die Anpassung selbst statt? Ändern sich diese Modelle zusammen oder getrennt? Wir haben keine Ahnung davon. Wie viele verschiedene Modelle der Außenwelt das Gehirn erschafft, wie sie miteinander interagieren und wie sie sich ergänzen - all dies sind unbeantwortete Fragen.
Die Fähigkeit, durch Versuch und Irrtum kausale Zusammenhänge herzustellen, wurde bei verschiedenen Arten beobachtet. Nicht nur bei Tieren, sondern auch bei Vögeln. Diese Fähigkeit verbindet einzelne Ereignisse in einer Sequenz: Wenn ich eine Aktion X ausführe, folgt ein Ergebnis Y. Einige Arten können durch Nachahmung eine Kausalität feststellen. Wenn Sie ihre Verwandten beobachten, können Blaumeisen aus der Familie der Meisen lernen, die Verschlüsse von Milchflaschen abzuschrauben (im Ernst, es ist besser, diese Vögel nicht zu verärgern).
Aber der Mensch hat einen Vorteil - die Sprache. Dank ihm müssen wir keine Energie mehr für die endlose Beobachtung von Handlungsketten verschwenden und uns nur auf unsere eigene Erfahrung beschränken. Mit Hilfe der Sprache können wir Kausalzusammenhänge erklären und abstrakt vermitteln: in Büchern, Zeitschriften, Dokumentationen. Oder nehmen Sie eine mehrstündige YouTube-Anleitung, wie Sie einen V8 durchgehen. Wir können unsere Beobachtungen aufzeichnen und Lücken hinterlassen, in denen nicht genügend Glieder in der Kette zwischen X und Y vorhanden sind (dies wird als "Wissenschaft" bezeichnet). Wir können Informationen austauschen und Kausalzusammenhänge in größerem Maßstab und in größeren Stichproben finden, als es einem Einzelnen zur Verfügung steht.
Die Tatsache, dass Menschen die Ursachen für komplexe Phänomene wie das Aussterben von Arten oder die globale Erwärmung identifiziert haben, ist ein Beweis für unsere Fähigkeit, die Welt jenseits der individuellen Erfahrung zu erfassen. Nur das menschliche Gehirn kann nicht nur verstehen, was sich selbst verursacht hat, sondern auch, was wir alle verursacht haben.
Mark Humphries
