Wie macht sich das Gehirn ein Bild von der Welt? Der Frankfurter Hirnforscher Wolf Singer hat darauf eine Antwort.
Ein klarer, kalter Tag, ein langer Waldweg. Laub raschelt unter den Füßen. Ich bin auf meinem wöchentlichen „langen Lauf” und nun, nach einer Stunde, im gewohnten Rhythmus. Die Beine funktionieren automatisch, der Geist ist entspannt. Unvermittelt steigen vor meinem inneren Auge Bilder eines Gesprächs mit einem Wissenschaftler auf. Sein Büro – ein mit Papierstapeln gefüllter Schreibtisch. Ein großer, schlanker Mann mit feingliedrigen Händen. Gut aussehend, auch wenn das Alter schon ein paar Falten legt. Aus dem Neuronenmeer steigen immer mehr Bilder auf, wie Luftblasen, die im Wasser emporperlen und über der Oberfläche zerplatzen. Das Gespräch liegt schon Wochen zurück. Nun scheinen sich plötzlich die verschiedenen Eindrücke zu einem Bild zu ordnen. Die Persönlichkeit erhält markante Züge: ein hoch gebildeter, sehr intelligenter Mann. Eloquent und denkfreudig. Ein Schöngeist, der auch die Kunst liebt. Hat etwas von einem Intellektuellen der französischen Sorte: scharfsinnig, pointiert, diskussionsfreudig. Und dann legt sich über diese Bilder die erstaunte Frage: Wieso tauchen diese Gedanken, ohne mein Zutun, plötzlich in meinem Kopf auf? Warum erhalte ich Antworten auf Fragen, die ich noch gar nicht gestellt habe?
Der Gegenstand dieser Überlegungen, mein Gesprächspartner, sollte dazu einiges sagen können. Es ist Wolf Singer, einer der renommiertesten Hirnforscher weltweit. Also, lieber Herr Prof. Singer, was ist da in meinem Kopf beim Laufen abgelaufen?
Singer, Direktor am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main, kennt das Phänomen. Auch ihn fasziniert, wie aus „bloßem Neuronengebrabbel” stimmige Zustände entstehen. „Es hat mit Rhythmik zu tun, mit gleichförmiger Wiederholung etwa durch Laufen oder durch Musik. Irgendetwas kommt dabei im Gehirn in einen Metazustand, der mehr Zusammenhänge hat als der Normalzustand”, sagt er. Und man merkt ihm, der sich seit drei Jahrzehnten mit dem Gehirn beschäftigt, dabei deutlich an, wie sehr er sich immer wieder aufs Neue über dieses Stück grauer Materie wundern kann.
Wolf Singer, 1943 in München geboren, begann seine Forscherkarriere als Schüler – Motto: Jugend forscht. „Mein Zimmer sah immer aus wie ein Labor”, erinnert sich Singer. Er begann mit Elektronik, bastelte Radios und Funkgeräte. Ein selbstgebautes Maschinchen zog morgens bei Sonnenschein die Fenstervorhänge auf: Der junge Forscher hatte entdeckt, dass Transistoren lichtempfindlich sind, wenn man die Farbe von ihrer Oberfläche abkratzt. Irgendwann wandte er sich der Biologie zu. Mikroskope erhielt er von seinem Vater, der als Landarzt eine große Praxis in der Nähe von München betrieb.
Letztlich waren es philosophische Fragen, die den Schüler zur Lebenswissenschaft brachten. „Ich hatte immer das Gefühl, dass die Welt ein Ganzes sein müsste”, so Singer. „Und die Biologie könnte mir erklären, wie das, was ist, geworden sein kann.” Die Suche nach dem Zusammenhang der Dinge treibt Singer auch heute noch an. Nach der Schule führte sie ihn zur Medizin: „Nicht, weil der Herr Papa Mediziner war und ich die Praxis übernehmen wollte” , sagt Singer. Er suchte den „ganzheitlichen Blick auf die Welt”, und da schien ihm der Mensch als „höchste Entwicklungsstufe der Evolution” das geeignete Studienobjekt zu sein.
Von 1962 bis 1968 studierte er Medizin in München und Paris. Bei Otto Creutzfeldt, einem renommierten Neurophysiologen am Münchener Max-Planck-Institut für Psychiatrie, promovierte er über Hirnforschung. 1970 erhielt er die Zulassung als Allgemeinarzt und darf seitdem Rezepte schreiben. Noch bis 1981 arbeitete er regelmäßig zweimal die Woche für ein paar Stunden in der Praxis seines Vaters – „kleine Chirurgie, Gesprächstherapie und was man sonst so als Landarzt macht”. Es war eine Art Ausgleich zur wissenschaftlichen Arbeit, Kontakt zur normalen Welt.
Ein halbes Jahr arbeitete Singer auch als Stationsarzt in der Psychiatrie, doch diese Welt konnte er mit der Wissenschaft nur schwer vereinbaren: „Als Arzt muss ich auf der Grundlage dürftiger Daten klare Entscheidungen fällen und diese dann durchhalten”, sagt Singer. „Als Wissenschaftler mache ich das genaue Gegenteil: Trotz überzeugender Daten muss ich immer noch zweifeln und alles dreimal hin und her wenden.” Singer forschte in München, zunächst bei Creutzfeldt. Dessen Einfluss war prägend. „Er verstand es, junge Leute auszusuchen und zu fördern. Wer einigermaßen fleißig und nicht ganz dumm war, der ist weitergekommen, denn damals expandierte das Wissenschaftssystem noch”, sagt Singer. Zweifellos eine Untertreibung, denn zu Creutzfeldts Schülern zählen Nobelpreisträger wie Bert Sakmann und Erwin Neher.
Damals, in den sechziger und siebziger Jahren, herrschte unter den Neurobiologen Optimismus: Wie das Gehirn funktioniert, glaubte die Mehrzahl, würde man bald enträtselt haben. Wie viele andere Forscher auch, setzte Singer am Sehapparat an. An Katzen untersuchte er, wie Signale von der Netzhaut über den Thalamus zur Großhirnrinde (Cortex) weitergeleitet werden. Doch der anfängliche Optimismus schwand schnell dahin. „Als wir zum Cortex kamen”, erinnert sich Singer, „waren wir erschlagen von der Vielfalt der neuronalen Antworten und der Komplexität der Verschaltung.”
1982 wurde Singer zum Direktor des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung in Frankfurt berufen. Hier arbeitet er heute am Bindungsproblem, dem größten noch ungelösten Problem der Hirnforschung. Dahinter steht die Frage, wie unser Gehirn aus all den Sinnesreizen, die auf es einströmen, ein schlüssiges Gesamtbild erstellt. Wie das geschieht, dazu hat Singer eine entscheidende, vielleicht sogar nobelpreiswürdige Entdeckung gemacht: Die Bindung weit verstreuter Nervenzellen erfolgt durch Synchronisation, die Zellen schließen sich kurzzeitig zu einem „ synchron schwingenden Ensemble” zusammen, einer Art Welle im Gehirn. Pate dieser Idee war, im Jahr 1986, der Zufall. Singer machte Ableitungen mit Mehrfachelektroden an Katzen. Beim Einstellen der Elektroden hörte er plötzlich einen Brummton aus dem angeschlossenen Lautsprecher, hervorgerufen durch eine Schwingung im Gehirn. Das konnte nur passieren, wenn sehr viele Zellen gleichzeitig feuerten.
Einige Forscher hatten dazu schon theoretische Überlegungen angestellt, unter anderem Christoph von der Malsburg, der wie Singer bei Creutzfeldt geforscht hatte. „Mir war deshalb klar”, erinnert sich Singer, „dass wir auf etwas Wichtiges gestoßen waren.” Andreas Kreiter, in den neunziger Jahren Singers Mitarbeiter und heute Leiter des Instituts für Hirnforschung der Universität Bremen, bewundert diesen „raschen Klick” in Singers Gehirn: „Er kann subtile Aspekte eines Versuchs dort identifizieren, wo andere nur Störgeräusche wahrnehmen.”
Singer änderte sein Forschungsprogramm. Zusammen mit Charles Gray, einem amerikanischen Neurobiologen, begann sein Team, das Phänomen am Katzenhirn zu untersuchen. Ein paar Monate später hatten sie den Nachweis: Tatsächlich feuert eine große Zahl von Zellen in der Sehrinde gleichzeitig, wenn die Katze einen Gegenstand wahrnimmt.
Die Entdeckung dieser „reizabhängigen Oszillation in der Sehrinde” brachte erst einmal viel Ärger. Ein Artikel, den die Forscher Ende 1987 bei der Fachzeitschrift Nature einreichten, blieb über ein Jahr liegen. Mehrere Gutachter sprachen sich gegen eine Veröffentlichung aus – zu neu war die Idee. In Deutschland hingegen nahmen Forscher eines benachbarten Labors die neuen Befunde schnell wahr und wiederholten die Experimente. Sie bestätigten die Ergebnisse und publizierten sie „auf kurzem Weg” – noch bevor der Artikel in Nature erscheinen konnte und ohne den Frankfurtern davon etwas mitzuteilen. Es gab natürlich „ erhebliche Irritationen”, sagt Singer. Und man merkt ihm an, dass ihn diese alte Geschichte noch heute schmerzt.
Der eigentliche wissenschaftliche Streit aber begann, nachdem schließlich der Nature-Artikel 1989 erschien. „Man erhält prächtig Prügel”, sagt Singer, „wenn man versucht, einen Paradigmenwechsel durchzusetzen.” Von der Malsburg, der als Professor in Bochum und Los Angeles arbeitet, hat miterlebt, wie Singers Idee vor allem in den USA auf enormen Widerstand stieß. Es gab wütende Artikel. Einige Forscher bauten ihre ganze Karriere darauf auf, das neue Konzept zu widerlegen. „Es ist Singer hoch anzurechnen”, sagt von der Malsburg, „dass er diese Idee unbeirrt durchgekämpft hat.”
Inzwischen haben viele Labors die Theorie nachvollzogen. Überzeugend sind Versuche des jüngst verstorbenen Biologen Francisco Varela am menschlichen Gehirn. Die Versuchspersonen schauten sich Schwarzweiß-Bilder an. Auf einigen dieser Bilder waren Gesichter im Profil zu erkennen, die übrigen enthielten gestaltlose Muster. Über ein dichtes Netz von Elektroden maß der Forscher dabei die Hirnströme. Sobald die Versuchsperson ein Gesicht erkannte, traten über der Sehrinde kurze, hoch synchrone Wellen im Bereich von etwa 40 Hertz auf. Konnte der Proband keine Struktur identifizieren, war das nicht der Fall.
Wissen wir also allmählich, wie das Gehirn funktioniert? Im Gegenteil: „Wir haben heute mehr Zweifel als noch vor 15 Jahren”, sagt Singer. „Denn das Hirn ist viel dynamischer, als wir es uns vorgestellt haben.” Eine ganz wichtige Einsicht aber habe die Hirnforschung bereits erbracht: Im Gehirn gehe es mit „rechten Dingen” zu. Man brauche also keine bisher noch nicht bekannten Gesetze, um zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert. „Mit dem, was wir wissen”, so Singer, „werden diese Leistungen erklärbar sein. Das ist das aufregendste Ergebnis der Forschung der letzten 20 Jahre.”
Im Verschiedenen das Gemeinsame erkennen, ist Singers Leitsatz. Deshalb führt er auch gerne fachfremde Diskussionen, hält Vorträge vor Schülern, diskutiert mit den Karlsruher Bundesrichtern, spricht auf einem Historikerkongress oder schreibt für die FAZ einen Artikel zum 11. September. Gerne geht er zu den Philosophen. Denn die Philosophen sollten es sein, die das „Wissbare neu ordnen”. Allerdings, so verlangt Singer, müssten sie dann neue Ergebnisse aus der Forschung auch zur Kenntnis nehmen. So hätten die Naturwissenschaftler inzwischen viel zu Themen zu sagen, wo es anfange „zu menscheln”. Das gehe nicht ohne Reibungen: „Unser heutiges Wissen zwingt uns zur Preisgabe für heilig gehaltener Domänen, etwa des Konzepts des freien Willens und der Verantwortlichkeit”, sagt Singer.
Alles Verhalten beruhe schließlich auf Hirnfunktionen, und – ganz gleich, ob wir es anders wahrnehmen – auch eine „freie Entscheidung” sei ein neuronaler Vorgang. „Wir müssen verstehen und akzeptieren, dass wir nun einmal das Produkt eines ungerichteten evolutionären Prozesses sind”, sagt Singer.
Letztlich ist der Frankfurter Hirnforscher ein Pragmatiker. Darin gleicht er dem Gehirn. Das hoch komplexe Gehirn hat sich im Überlebenskampf der Evolution entwickelt, ohne Gesamtplan, ohne zentrale Steuerung, vielmehr als Ergebnis vieler pragmatischer Lösungen für praktische Probleme. Nicht anderes funktioniert eine Gesellschaft. Dirigistische Systeme und Idealgesellschaften müssen deshalb, so sieht es Singer, immer aufs Neue scheitern: „ Die nichtlineare Dynamik einer Gesellschaft erlaubt keine langfristigen Vorhersagen.” Da wir aber ständig handeln müssen und komplexe Systeme sich nur bedingt lenken lassen, brauchen wir eine „Irrtumskultur”. Irrtümer einzugestehen, dürfe nicht als Makel, sondern müsse als hoher moralischer Wert angesehen werden.
Welche Leidenschaften gibt es außer der Wissenschaft noch in Ihrem Leben, Herr Professor? „Das Leben selbst, meine Frau, meine Kinder, meine Freunde.” Gerne fährt er Ski. Zur Arbeit kommt er auf dem Fahrrad. Er liebt Frankreich, hat eine französische Frau und eine kleine Wohnung in Paris. Unverzichtbar aber ist ihm Kunst: Malerei, Theater, Musik. Er legt sich auf keine Kunstrichtung fest. Ihn faszinieren die nicht-rationalen Ausdrucksmöglichkeiten von Kunst.
Ganz wichtig ist es ihm, dass auch Kinder diese Kommunikationsmöglichkeiten entwickeln – frühzeitig, denn als Neurobiologe weiß er, dass junge Gehirne nur in ganz bestimmten Phasen für ganz bestimmte Erfahrungen offen sind. Ohnehin sieht er Bildung als „das höchste Gut, das wir haben” und wünscht sich die besten Leute als Lehrer. Doch da hapere es: „Wir sind ein problematisches Volk geworden. Wir setzen zu viel auf Wohlstand, auf oberflächlichen Glanz und vernachlässigen so viel Wesentliches. Das schlägt nun auf uns zurück.”
Kompakt
• Geboren: 1943 in München.
• Studium: Medizin in München und Paris.
• Beruf: seit 1981 Direktor des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung in Frankfurt am Main.
• Forschungsprojekt: Das „Bindungsproblem”: Wie vereinigt das Gehirn unterschiedliche Reize und Erfahrungen zu einem Gesamtbild?
• Wissenschaftlicher Leitsatz: „Im Verschiedenen das Gemeinsame entdecken.”
• Intellektuelle Vorliebe: Schätzt die Diskussion mit Philosophen, denn „die Naturwissenschaft hat den Geisteswissenschaften heute viel zu sagen”.
• Aufregendste wissenschaftliche Erkenntnis: Im Gehirn geht es mit rechten Dingen zu.
Heinz Horeis
