Wie Network Neuroscience eine neue Ära der Gedankenkontrolle schafft

Komplexe Netzwerke bilden das Rückgrat der modernen Gesellschaft: das Internet, das Luftfahrtnetzwerk, das Verbindungsmuster zwischen Individuen. Und es tauchen ständig komplexere Beispiele auf – die Art und Weise, wie Gene in Zellen interagieren, wie Informationen durch das Bankensystem und das Ökosystem fließen.

Je komplexer das System, desto schwieriger ist es zu kontrollieren. Dennoch üben Informatiker, Ärzte, Wirtschaftswissenschaftler und dergleichen ein gewisses Maß an Kontrolle über viele dieser Netzwerke aus.

Und das wirft eine interessante Frage auf: Ist es möglich, die gleiche Art von Kontrolle über das komplexeste Netzwerk auszuüben, das wir kennen: das menschliche Gehirn?

Heute erhalten wir eine Art Antwort, dank der Arbeit von John Medaglia von der University of Pennsylvania in Philadelphia und einigen Freunden, die die Disziplin bewerten, die an der Schnittstelle zwischen Netzwerkneurowissenschaften und Netzwerkkontrolltheorie entsteht. Eine entscheidende Frage … ist, wie man ein menschliches Gehirnnetzwerk modulieren kann, um kognitive Defizite zu behandeln oder geistige Fähigkeiten zu verbessern, sagen sie. Wir gehen davon aus, dass Netzwerkkontrolle grundlegend mit Bewusstseinskontrolle zusammenhängt.

Die Grundidee hinter dieser Art der Steuerung ist einfach. Das Einspeisen von Energie in einen Teil eines Netzwerks sollte die Aktivität in anderen Teilen des Netzwerks beeinflussen.

Im Gehirn wird diese Art der Manipulation bereits in Techniken der tiefen Hirnstimulation eingesetzt, wie sie beispielsweise bei der Parkinson-Krankheit verwendet werden. Dabei wird Energie in einen Teil des Gehirns geleitet, der als Basalganglien bezeichnet wird und an der Bewegung beteiligt ist. Dadurch wird die Bewegungseinschränkung reduziert.

Eine ähnliche Technik wird auch bei Zwangsstörungen angewendet, bei denen Menschen einen überwältigenden Drang verspüren, sich auf sich wiederholendes Verhalten einzulassen. Dies ist oft mit einer ungewöhnlichen elektrischen Aktivität in den frontostriatalen Schaltkreisen des Gehirns verbunden. Die Tiefenhirnstimulation kann diese Aktivität normalisieren und die Lebensqualität erheblich verbessern.

Trotz des Erfolgs dieser Art von Techniken weisen Medaglia und Co darauf hin, dass es erhebliche Herausforderungen bei der Kontrolle anderer Verhaltensweisen gibt. Ein Problem besteht darin, dass die Stimulation nicht nur einen Teil des Gehirns beeinflusst, sondern auf schwer zu charakterisierende Weise über viele Bereiche kaskadiert.

Aus diesem Grund ist das Verständnis der Konnektivität im Gehirn ein wichtiges Ziel für die Zukunft. Dies ist das Ziel der verschiedenen Connectome-Projekte auf der ganzen Welt: die strukturellen Bahnen durch das Gehirn zu kartieren.

Und es deutet sich bereits an, dass das Gehirn unterschiedliche Steuerungsstrategien anwendet. Jede dieser Strategien ist ein potenzielles Ziel für Gedankenkontrolle.

Zum Beispiel glauben Neurowissenschaftler, dass das fronto-parietale System unsere Fähigkeit steuert, zwischen Aufgaben zu wechseln. Seltsamerweise ist dieses System nicht stark mit anderen Teilen des Gehirns verbunden, aber theoretische Arbeiten haben bereits gezeigt, dass es zu funktionieren scheint, indem es das Gehirn entlang einer Art Energielandschaft in schwer erreichbare Zustände versetzt. Ein Weg zur Gedankenkontrolle könnte also darin bestehen, Energieinjektionen zu verwenden, um das Gehirn durch diese Landschaft zu führen.

Wie dies bewerkstelligt werden kann, ist nicht ganz klar, aber es gibt mehrere Technologien, die Potenzial haben. Dazu gehören die transkranielle Magnetstimulation, bei der ein externes Magnetfeld verwendet wird, um Ströme in Teilen des Gehirns zu induzieren, sowie verschiedene implantierte Stimulatoren, die Energie direkt injizieren. Die Verbesserung der Auflösung dieser Art von Energieeintrag ist ein wichtiges Ziel für die Zukunft.

Keine Diskussion über Gehirnkontrolle wäre vollständig ohne eine Erwähnung der Ethik. Medaglia und Co verbringen einige Zeit damit, aktuelle Überlegungen zu diesem Thema zu skizzieren. Sie stützen ihre Diskussion auf die vier Grundprinzipien der Medizin- und Forschungsethik: Schadensvermeidung, Wohltätigkeit, Gerechtigkeit und das Recht auf Selbstbestimmung.

Dies ist ein Bereich, der sich weiterentwickeln muss, wenn neue Techniken auftauchen. Mit fortschreitender Wissenschaft der Gedankenkontrolle wird es wichtig sein, akzeptable Kontrollpraktiken in Bezug auf unsere grundlegende Natur und Selbstidentität zu klären, sagen Medaglia und Co.

Ein weiteres zum Nachdenken anregendes Ziel ist es, die Verbindung zwischen neuronaler Kontrolle und psychologischer Kontrolle zu verstehen. Die Zuordnung zwischen Gehirndynamik und spezifischen kognitiven Prozessen wird entscheidend sein, um die psychologische (d. h. „Geistes-“) Kontrolle zu informieren, sagen Medaglia und Co.

Und darin liegt ein bedeutender blinder Fleck in dieser Arbeit – die Rolle der Information. Die Prozesse des Geistes sind eindeutig informationsbasiert. Und ein Großteil der Psychologie hat sich darauf konzentriert, wie Informationen den Zustand des Gehirns verändern können. Zum Beispiel, den emotionalen Zustand einer Person durch einen Kinobesuch oder durch das Lesen eines Buches zu verändern.

Das ist informationsbasierte Gedankenkontrolle. Und doch erwähnen Medaglia und Co diese Art von informationsbasierten Effekten nicht.

Vielleicht ist das verständlich. Die Rolle von Informationen in Gehirnprozessen ist kaum verstanden. Neurologen verstehen nicht einmal die neuralen Codes, die in unserem Gehirn am Werk sind.

Bis sie dieses Verständnis und mehr haben, werden die heutigen Techniken grob erscheinen. Im Vergleich dazu würde niemand versuchen, ein defektes Smartphone zu reparieren, indem er es mit einem Strom von ein paar Elektroden zappt. Sie würden auch keine abgestürzte Website mit einem starken externen Magnetfeld reparieren.

Tatsächlich könnte nur ein winziger Bruchteil möglicher Fehlfunktionen von Informationstechnologien auf diese Weise angegangen werden.

Und so ist es wahrscheinlich auch mit dem menschlichen Gehirn. Ein informationsbasierter Ansatz dürfte viel wirkungsvoller sein.

Die Verbindung zwischen Information und Geist ist heute kaum verstanden. Wenn ein verbessertes Verständnis ein Vermächtnis dieser Art von Arbeit ist, wird es ein bedeutender Schritt nach vorn gewesen sein.

Ref: arxiv.org/abs/1610.04134 : Mind Control: Grenzen bei der Führung des Geistes

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