Elektromagnetische Feldtheorien des Bewusstseins
Kurz gesagt: Feldtheorien besagen, dass Bewusstsein das ist, was die elektrische Aktivität des Gehirns als Ganzes tut, nicht das, was einzelne Neuronen berechnen. Die Daten zu Gehirnwellen sind stark, aber Korrelation ist keine Kausalität. Die offene Frage ist, warum diese Feldmuster und nicht andere.
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Dieser Teil beschäftigt sich mit Bewusstsein über elektromagnetische Felder, neuronale Oszillationen und Gehirnwellen. Die Idee in all diesen Modellen ist, dass Bewusstsein nicht einfach das ist, was Neuronen berechnen. Es ist das, was ihre elektrische Aktivität zusammen macht, als Feld.
Felder und Resonanz
David Jones hat sich angeschaut, wie große elektromagnetische Muster im Gehirn das sein könnten, worauf Erleben hinausläuft. Sein Punkt ist: Ein einzelnes Neuron, das feuert, ist nötig, aber es reicht nicht. Worauf es ankommt, ist das Feld, das all dieses Feuern erzeugt, wenn es zusammenhängt.
Das verschiebt den Blick vom Neuron zum Feld. Und es ist wichtig für Binding, also dafür, wie das Gehirn einzelne Merkmale zu einem Erlebnis zusammensetzt.
Tam Hunt und Jonathan Schooler haben eine Resonanztheorie des Bewusstseins. Sie sagen, es taucht überall dort auf, wo Dinge in Resonanz schwingen, in Gehirnen, zwischen Lebewesen und vielleicht in jeder Materie. Resonanz ist das „Binding“, das kleine bewusste Teile zu größeren bewussten Dingen zusammenzieht.
Es ist eine Art Panpsychismus, die aus der Physik kommt und nicht aus der Metaphysik. Die Schwachstelle ist, dass „Resonanz“ so breit ist, dass man die Theorie vielleicht gar nicht widerlegen kann.
Gehirnwellen und Gamma-Sync
Gehirnwellen-Ansätze sind die große Gruppe von Theorien, die ein bestimmtes Wellenmuster mit einem bestimmten Geisteszustand verknüpfen. Alphawellen (~10 Hz) gehen mit entspannter Aufmerksamkeit einher, Gamma (~40 Hz) mit fokussierter Aufmerksamkeit und Binding, und Theta mit Gedächtniskonsolidierung.
Die Datenlage hier ist stark, weil EEG, MEG und ECoG immer wieder Wellen zeigen, die mit Bewusstsein einhergehen. Aber die Lücke ist, dass Korrelation nicht Kausalität ist. Und die Leute streiten immer noch darüber, welches Band wichtig ist und warum.
Wolf Singer und Lucia Melloni sagen, dass Gamma-Band-Synchronisation (~30 bis 70 Hz) zwischen weit auseinanderliegenden Hirnregionen das ist, wie wir zu bewusster Wahrnehmung kommen. Wenn getrennte Gruppen von Neuronen phasengleich schwingen, wird das, was sie ausgeben, zu einem Ding gebunden, das du wahrnimmst. Wenn sie asynchron feuern, bleibt es unbewusst.
Tests zum visuellen Binding stützen das ziemlich stark. Die Kritik ist, dass Gamma-Sync vielleicht nur Aufmerksamkeit anzeigt oder wie hart das Gehirn arbeitet, und nicht das Bewusstsein selbst.
Pockett und McFadden, Bewusstsein als das Feld
Susan Pockett sagt, Bewusstsein ist buchstäblich das elektromagnetische Feldmuster, das neuronale Aktivität erzeugt. Es ist kein Nebeneffekt von Berechnung, es ist dasselbe wie bestimmte Formen des Feldes. Manche EM-Muster in Raum und Zeit sind also einfach Erleben, und das ist eine radikale Behauptung.
Es ist einfacher als Epiphänomenalismus, weil es keine kausale Lücke gibt, und im Prinzip kann man es testen. Der schwierige Teil ist zu sagen, welche Feldformen bewusst sind und welche nicht, ohne sich im Kreis zu drehen.
Johnjoe McFaddens Conscious Electromagnetic Information (CEMI) Feldtheorie sagt, das EM-Feld des Gehirns ist der Ort, wo Information zusammenkommt. Jedes Neuron trägt zum Feld bei, und das Feld wirkt zurück und verändert, wie Neuronen feuern. Bewusstsein ist also die integrierte Information im Feld und nicht in den Neuronen.
Das löst das Binding-Problem auf saubere Weise, weil das Feld von Natur aus ein Ding ist. Die Schwachstelle ist, dass noch niemand sicher ist, ob die Rückwirkung vom Feld aufs Neuron in dem Maßstab real ist, den es braucht.
Llinás, Thalamus-Schleifen und ephaptische Kopplung
Rodolfo Llinás bindet Bewusstsein an Schleifen, die zwischen Thalamus und Kortex laufen, und vor allem an 40-Hz-Gammawellen. Der Thalamus erzeugt sie und sie hallen durch den Kortex. Der Thalamus funktioniert wie ein Schrittmacher, und Bewusstsein ist das laufende Gespräch zwischen Thalamus und Kortex.
Wenn du diese Schleifen unterbrichst, mit Anästhesie, Tiefschlaf oder Läsionen, verschwindet das Bewusstsein. Tests stützen das gut. Die Grenze ist, dass es hauptsächlich auf Thalamus und Kortex schaut und anderen Teilen des Gehirns vielleicht zu wenig Gewicht gibt.
Ephaptische Kopplung bedeutet, dass Neuronen über lokale elektrische Felder miteinander reden und nicht über Synapsen. Neuronen nebeneinander drücken über das Feld außerhalb der Zelle aufeinander, ganz ohne Synapse.
Das ist ein Mechanismus und keine Bewusstseinstheorie. Aber es ist wichtig, weil es den Feldtheorien oben einen echten physikalischen Kanal gibt. Wenn ephaptische Effekte stark genug sind, um Aktivität über große Teile des Gehirns zu synchronisieren, bekommen EM-Feldtheorien einen konkreten biophysikalischen Mechanismus.
Binding durch Timing
Andreas Engel und Wolf Singer haben die temporale Binding-Hypothese weiterentwickelt. Bewusstsein braucht exaktes Timing, also Sync, über Gruppen von Neuronen, die über das Gehirn verteilt sind. Phase-Locking im Gamma-Bereich bindet das, woran verschiedene Teile des Kortex arbeiten, zu einem Objekt, dessen du dir bewusst bist.
Ihre Arbeit hat das ganze Forschungsprogramm zum Binding durch Wellen aufgestellt. Die offene Debatte ist, ob Sync bewusste Verarbeitung verursacht, nur mit ihr einhergeht oder aus ihr herauskommt.
Lewis und MacGregor haben Computermodelle gebaut, wie Netzwerke von Neuronen, die schwingen, einen Zustand erzeugen können, der für das ganze Gehirn gilt. Ihre Arbeit verbindet Neurowissenschaft und dynamische Systemtheorie. Sie zeigt, wie kleine lokale Wellen koppeln und hirnweite Muster erzeugen, die für Bewusstsein wichtig sind.
Der Wert ist, dass sie zeigt, dass Ordnung im ganzen Gehirn aus lokalen Regeln entstehen kann, ohne zentralen Boss. Das stützt Theorien, die auf Feldern basieren und auf keinem einzelnen Zentrum, gegenüber Cartesian-Theater-Modellen.
Zhang schaut sich an, wie Wellendynamik mit der Art zusammenhängt, wie das Gehirn Information verarbeitet, und mit bewussten Zuständen. Also Phasenbeziehungen, Cross-Frequency-Coupling und Traveling Waves. Cross-Frequency-Coupling, wie Gamma in Theta verschachtelt, könnte die Art sein, wie das Gehirn Information in Schichten über die Zeit stapelt.
Das fügt den Feldtheorien eine zeitliche Struktur hinzu. Bewusstsein ist nicht nur Sync auf einer Frequenz, es sind viele Skalen, die zusammenspielen.
Was sie teilen
Die elektromagnetischen und Gehirnwellen-Ansätze teilen also eine Kernidee. Bewusstsein ist etwas, das das Feld tut, und nicht etwas, das eine Zelle tut. Die starken Versionen, McFadden und Pockett, sagen, Bewusstsein ist das Feld selbst. Die schwächeren Versionen benutzen Wellen als Korrelate oder Mechanismen.
Die Datenseite ist ausgereift, und die Wellensignaturen des Bewusstseins sind gut bekannt. Aber die Lücke in der Theorie ist immer noch da. Warum diese Feldmuster und nicht andere?