Spiegelneurone und Synchronisierung von Gehirnen: Zwei halbe Mythen machen auch kein Faktum
Nachdem die berühmten Spiegelneurone eine jahrelange Achterbahnfahrt der Seriosität hinter sich haben, droht die Soziale Neurowissenschaft den nächsten Hype vom Zaun zu brechen: Die Interpersonelle Synchronisation von Gehirnzellen macht sehr ähnliche Versprechen wie einst die Spiegelneuronenforschung. Von dieser sollte sie etwas lernen.
‚Die‘ Spiegelneurone gibt es wahrscheinlich nicht
Die Soziale Neurowissenschaft beschäftigt sich mit den neuronalen Grundlagen unseres Sozialverhaltens (und, ehrlicherweise, noch häufiger mit dem Sozialverhalten von Labortieren, von dem aus man dann Rückschlüsse auf menschliches Verhalten zieht). Der wahrscheinlich größte Meilenstein der Sozialen Neurowissenschaft dürfte die Entdeckung der sogenannten ‚Spiegelneurone‘ sein. Bereits im Jahr 1991 entdeckte ein Forschungsteam um Vittorio Gallese durch Zufall, dass bestimmte Nervenzellen von Affen nicht nur aktiv wurden, wenn diese nach Objekten griffen (1). Dieselben Neuronen wurden auch aktiv, wenn die Affen nur zusahen, wie die Forscherinnen und Forscher nach den Objekten griffen. Den zuständigen Zellen wurde bald der griffige Name Spiegelneurone gegeben – ein paar Studien und Interviews später war der Hype geboren.
Kürzlich zeichnete ein Artikel im Quanta Magazine die Geschichte dieses Hypes nach (2). Nach euphorischer Berichterstattung (und Forschung) in den 90er und Nuller Jahren, wurden kritische Stimmen der Fachwelt nach der Jahrtausendwende lauter. Die Broken Mirror Theory versprach zum Beispiel, dass dysfunktionale Spiegelneurone Erkrankungen wie Autismus verantworteten und hier deshalb Therapieansätze lägen. Und das, obwohl bis dato nur motorische Zellen als Spiegelneurone identifiziert wurden – von Zellen, die Emotionen spiegelten, war damals keine Spur. Das Magazin Bild der Wissenschaft zitierte noch 2007 einen indischen Hirnforscher mit dem Satz: „Spiegelneuronen werden für die Psychologie tun, was die DNA für die Biologie getan hat“ (3). Von da an wurde die Kritik lauter und die Gegenevidenz gewichtiger. Unter anderem Läsionsstudien zeigten, dass die Bedeutung der Spiegelneurone überschätzt worden war.
Im Jahr 2013 gipfelte der in die Jahre gekommene Hype in einer öffentliche Debatte zwischen Gallese und seinem bekanntesten Kritiker, Gregory Hickok. In der öffentlichen Wahrnehmung entschied sich der Streit zu Gunsten Hickok’s, welcher mit seinem Buch Der Mythos der Spiegelneurone deren finale Grabesrede hielt. Wurden damals (2013) noch 300 Fachartikel zu Spiegelneuronen publiziert, so waren es 2020 nur noch halb so viele. Die Spiegelneuronenforschung war zu einem dörrenden Forschungszweig geworden.
Endlich: neue Forschung mit einem realistischen Blick
Dennoch darf man sich nicht täuschen: Es gibt durchaus Neurone, welche die Eigenschaft besitzen, Dinge zu spiegeln. Nur sind das nicht allein die Neurone im prämotorischen Kortex. Neuere Forschung konnte zeigen, dass verschiedene Hirnareale, über die Hirnrinde (Kortex) hinaus teilweise spiegeln können, z.B. der Hypothalamus bei Aggression (4). Hickok’s eigene Forschungsergebnisse zeigten eine Aktivierung von Hirnarealen der Sprachproduktion durch das bloße Hören von Sprache. Dieses Prinzip wurde früh ‚hörenden‘ Spiegelneuronen zugeschrieben, was Hickok schon damals widerlegen konnte. Doch seine führen Entdeckungen passen in das heutige Bild: einige Anteile komplexen Verhaltens können kleinere, neuronale Untergruppen tatsächlich ‘spiegeln.’
Zugleich wurden auch Anti-Spiegelneurone entdeckt (5). Das sind Zellen, die sich gegensätzlich zum Aktivitätsmuster der Spiegelneurone verhalten – wie Agonist (Spieler) und Antagonist (Gegenspieler) bei Muskeln. Die spannende Aufgabe der zukünftigen Forschung ist nun, herauszufinden, warum das Gehirn nur manche Aspekte von Verhalten spiegelt. Und natürlich, was die Spiegelung am Ende tatsächlich bewirkt – eine nachhaltige Verhaltenssteuerung durch so wenige Zellen ist nur schwer vorstellbar.
Der eine Hype ist vorbei, der nächste schon in den Startlöchern
Eigentlich bildet die Geschichte der Spiegelneuronen ein schönes Unterkapitel der Wissenschaftsgeschichte. Ein experimenteller Zufallsbefund löst eine Kaskade an Forschung mit hoher Relevanz aus, führt dann aber zu überhöhten Erwartungen und naiven Fehlinterpretationen. Aus diesen Fehlern lernte die Wissenschaft jedoch und betrieb mit verbesserten Methoden und nüchterner Attitude wieder hochwertige und relevante Forschung. So weit, so gut. Doch das Quanta Magazin, das diese Geschichte nachzeichnete, hat nur Tage zuvor einen Artikel zu einem ganz ähnlichen Thema veröffentlicht. Dieser Beitrag liest sich bemerkenswert ähnlich zu den frühen News über Spiegelneuronen. Es geht dabei um das erstaunliche Phänomen, dass sich die Gehirne von kooperierenden Menschen tatsächlich synchronisieren (6).
Die Gehirne von kooperierenden Menschen synchronisieren sich
So zitiert Quanta den Sozialen Neurowissenschaftler Guillaume Dumas: „Wenn wir verstehen, wann und wie sich unsere Gehirne synchronisieren, könnte uns das helfen, effizienter zu kommunizieren, bessere Klassenzimmer zu gestalten und die Zusammenarbeit von Teams zu verbessern.“ Au weh. Das kommt uns doch bekannt vor. Tatsächlich benutzen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die zur interbrain synchrony forschen, häufig den Begriff ‚Spiegelung‘. Synchrone Aktivierungsmuster – das sind schließlich nichts anderes als gespiegelte Aktivitäten. Meist misst man die Hirnaktivität dabei mittels EEG und vergleicht diese zwischen den kooperierenden Probanden. Dabei zeigte sich, dass Lächeln, Blickkontakt und gemeinsame Ziele die Synchronizität erhöhen, Gegnerschaft (z.B. in einem Spiel) sie vermindert. Und wie wir alle ahnten: per Videokonferenz findet, anders als im persönlichen Kontakt, keine Synchronisierung statt.
Allerdings mag die Definition von ‚synchron‘ im Fach aktuell etwas beliebig erscheinen. Häufig sind während der Kooperation nicht nur gleiche Aktivitäten zu beobachten (beim EEG die zackigen Spikes), sondern teilweise ganz gegensätzliche. Auch das firmiert dann jedoch unter Synchronizität. Zudem hört man bisweilen, selbst in diesem frühen Stadium, natürlich das Wort ‚Kausalität‘. Dass die Synchronizität unserer Gehirne erst soziale Interaktion ermögliche bzw. verursache, ist eine zu starke Aussage für so eine unterentwickelte Forschung. Und obwohl die Literatur und die Evidenz wachsen, sind die Forschungsergebnisse nicht einheitlich. Von der Dunkelziffer nicht veröffentlichter oder abgelehnter Null-Ergebnissen einmal abgesehen.
Die schwierige Balance zwischen Hype und Hoffnung
Dennoch ist das Phänomen erstaunlich. Wir reden im Jahr 2024 über einen Zweig der Hirnforschung, der bislang als Esoterik oder Pseudowissenschaft galt. Sollten sich die Forschungsergebnisse erhärten, und die Synchronisation von interagierenden Gehirnen ein verhaltensrelevanter, vielleicht sogar tragender Mechanismus von sozialem Verhalten sein, dann wäre das wohl das wichtigste Resultat, das uns die Soziale Neurowissenschaft bislang gebracht hat. Vielleicht, so kann man hoffen, erklärt sich sogar im Lichte der Synchronisierungsforschung endlich das Phänomen der Spiegelneurone.
Quellen
(1) Di Pellegrino, G., Fadiga, L., Fogassi, L., Gallese, V., & Rizzolatti, G. (1992). Understanding motor events: a neurophysiological study. Experimental brain research, 91, 176-180.
(2) Willcoxon, M. (2024). Overexposure Distorted the Science of Mirror Neurons. Quanta Magazine vom 2.4.2024. https://www.quantamagazine.org/overexposure-distorted-the-science-of-mirror-neurons-20240402/
(3) Degen, R. (2007). NervenBrücke Zwischen Du und Ich? Bild der Wissenschaft vom 18.12.2007. https://www.wissenschaft.de/gesellschaft-psychologie/nervenbruecke-zwischen-du-und-ich/
(4) Yang, T., Bayless, D. W., Wei, Y., Landayan, D., Marcelo, I. M., Wang, Y., … & Shah, N. M. (2023). Hypothalamic neurons that mirror aggression. Cell, 186(6), 1195-1211.
(5) Mukamel, R., Ekstrom, A. D., Kaplan, J., Iacoboni, M., & Fried, I. (2010). Single-neuron responses in humans during execution and observation of actions. Current biology, 20(8), 750-756.
(6) Zaraska, M. (2024). The Social Benefits of Getting Our Brains in Sync. Quanta Magazine vom 28.3.2024. https://www.quantamagazine.org/the-social-benefits-of-getting-our-brains-in-sync-20240328/
Thomas Nagel schrieb 1974 den Beitrag ´Wie es ist eine Feldermaus zu sein´ – in dem er darauf hinwies, dass wir niemals verstehen können, was ein anderes Lebewesen erlebt/empfindet.
D.h. was wir nicht verstehen können, können wir auch nicht ´spiegeln´ oder in anderen Worten: Die Spiegelneuronen waren schon widerlegt, bevor sie erfunden worden waren.
Dass sich neuronale Aktivitäten von Menschen synchronisieren, wenn sie sich einander zuwenden oder wenn sie gemeinsame Aktivitäten (Musik, Gesang) ausführen – geht auf eine Arbeitsweise zurück, die man mit dem Fachbegriff ´predictive coding/-processing´ bezeichnet.
Immer wenn wir z.B. andere Menschen und deren Verhalten, oder eine Situation beobachten, dann reaktiviert unser Gehirn sofort eine möglichst gleiche eigene ERFAHRUNG. Indem wir eine eigene Erfahrung reaktivieren, können wir passend auf eine neue Situation sofort und schnellstens reagieren.
Das ist unsere allerwichtigster Überlebensmechanismus, da er eine sofortige, schnellste Reaktion ermöglicht. Diese erste Reaktion kann allerdings auch falsch sein, da sie nur auf Grundlage unseres EIGENEN Wissens erfolgt.
(Wenn wir aber nicht sofort reagieren müssen, können wir ein aktuelles Erlebnis gedanklich verarbeiten und reagieren eventuell anders. Prof. Kahnemann beschrieb diese zwei Strategien als ´thinking fast and slow´)
Eine ERFAHRUNG besteht in unterschiedlichen Anteilen aus den Komponenten a) Faktenwissen, b) Körper-Reaktion, c) Sinnes-Reaktion, d) Immunsystem-Reaktion und e ) Emotionen.
Und dies ist auch der Grund, warum der Effekt der Synchronisation auftritt. Weil wir möglichst gleiche eigene Erfahrungen reaktivieren – die zu einer beobachteten Situation passen, gleichen wir uns daran an.
Diese Synchronisation hat aber Grenzen: Wenn wir z.B. das Verhalten von Menschen eines anderen Kulturkreises beobachten oder Situationen, für die wir keine eigenen Erfahrungen haben – können wir keine vergleichbaren eigenen Erfahrungen reaktivieren: dann kann die erste/schnellste Reaktion ein Vorurteil sein.
z.B. sind Autisten oft nicht in der Lage, das beobachtete Verhalten anderer Menschen einzuschätzen – dann gibt es auch keine Synchronisation.
Kurz gesagt: man muss sich mit der Arbeitsweise ´predictive coding/-processing´ beschäftigen, dann versteht man die Ursache dafür, warum der Effekt von Synchronisierung entsteht.
Im Moment synchronisieren sich unsere Hirne, indem ich Ihren Artikel lese, und Sie den Quark, den ich hier absondere: Wir tauschen Spiegelbilder aus, wie zwei Bakterien Genstränge. Und wenn Sie sehen, dass Genetik auch so eine Art Spiegelung ist, dass wir im Grunde nur unsere Spiegelbilder mögen, denn wir pflanzen uns mit ihnen fort, suchen ständig nach Gemeinsamkeiten und können Fremdes nicht ausstehen oder es ist uns egal – sehen Sie, dass Sie hier an etwas dran sind, das das ganze Leben bestimmt, und ganz gewiss nicht mit ein paar Spiegelneuronen abgehakt werden kann.
Kraft und Gegenkraft sind Bereiche der Physik. Spiegelung ist eine Eigenschaft der Materie. Und selbst wenn wir uns auf die Aspekte beschränken, die nur die Menschen betreffen – alle anderen Aspekte, diejenigen, die für alle Materie und alles Leben zutreffen, bleiben erhalten und wirken dabei immer mit, ohne sich je darum geschert zu haben, was was ist – sie interagieren, sind Teil eines großen Ganzen, das keinen Sinn ergibt, wenn Sie nur ein Puzzlestück daraus betrachten, aus dem Kontext gerissen.
Wir sind die Borg – emotionale Synchronisation macht aus der Gesellschaft ein kollektives Raubtier. Ähnlich wie unsere Körper bei unseren Zellen, verhindert dieses Raubtier, dass wir ihm dazwischen funken, indem es unsere Nutzungsdauer beschränkt: Staaten handeln in Jahrzehnten, Jahrhunderten, Zeiträumen, die zu lang sind, als dass sie einen Menschen ernsthaft interessieren könnten. Ähnlich wie unsere Zellen, kümmern wir uns also praktisch nur um das Hier und Jetzt, das Handeln des Ganzen bestimmen erst die Reaktionen größerer Menschengruppen über – für uns Eintagsfliegen – sehr lange Zeiträume. Zehn, hundert unserer Jahre können für den Staat nur eine Stunde sein, genau berechnet habe ich’s nicht.
Ich nenne das spaßeshalber Dämonologie, denn wenn wir bemerkten, wie sehr solche kollektiven Denkweisen unsere Psyche dominierten, sprachen wir in weniger abergläubischen Zeiten öfter von Engeln, Offenbarungen, Dämonen. Interessant ist, dass diese Viecher etwa die Intelligenz von Amöben zu haben scheinen, wenn Sie sich ihr Wirken über Jahrhunderte ansehen. Im Zeitraffer des Geschichtsbuches.
Vergleichen Sie doch die Art, wie sich Erregungszustände und Stimmungen in der Gesellschaft verteilen mit der Art, wie sie sich in Hirn und Körper verteilen. Jede Größenebene öffnet Ihnen die Augen für ihre Spiegelbilder auf anderen.
Kraft und Gegenkraft ist Physik, aber wir haben zusätzlich Hirne und Körper, die auf eine bestimmte, selektive und spezialisierte Art spiegeln. Das ist auch noch so eine Sache – wenn unser größtes Sinnesorgan die Haut ist, und sie voller Nervenzellen ist, und wir ständig von Anfassen und Betatschen quatschen, wird sie wohl an sozialer Interaktion beteiligt sein.
Wir denken und fühlen mit dem ganzen Körper, mit der Gesellschaft, mit der Umwelt – individuell und kollektiv. Wenn die Sonne scheint, ist es das Wetter, das uns alle gleichzeitig auf die Straße treibt, wir reagieren auf einen Impuls, der uns alle trifft, ohne erst mal miteinander zu kommunizieren, und werden auf diese Weise synchronisiert. Weil aber die Reaktion durchaus nach Personen und Personengruppen unterschiedlich sein kann, können Sie Wetter unter „Hormone“ verbuchen – die wirken so ähnlich, ein Hormon flutet den Körper und löst, je nach Zelle, unterschiedliche Reaktionen aus, die aber alle aufeinander eingespielt sind.
Dann hat auch Sprache viel mit Spiegelung und Synchronisation zu tun, denn um sie zu nützen, müssen wir alle etwa das gleiche Hirn im Kopf haben – eine Art ideales Standardhirn, das zwar nirgendwo zu finden ist, aber von allen gespiegelt wird. Wenn die Information, die Sie übermitteln wollen, schon da ist, kostet es nur wenige akustische Fingerzeige, um Sätze daraus zu bauen.
Das Problem ist hier, diverse Formen von Synchronisation und Spiegelung sind viel zu alltäglich, um sie zu bemerken. Meist denken wir erst daran, wenn sie fehlen, aber anscheinend fehlen sie viel zu selten, um viel Aufmerksamkeit auf sich zu ziehen. Es brauchte einen Newton, um Schwerkraft zu bemerken, einen Einstein, um Zeitdilatation zu bemerken, eben weil diese Dinge immer und überall um uns sind. Die Erde kann keine Kugel sein, weil sonst die Dinge auf der anderen Seite herunterfallen würden – das ist die Art Denken, vor der man sich hier hüten muss. Ich muss mir keine mysteriöse Schwerkraft aus den Fingern saugen, weil die Dinge eh nach unten fallen, die Theorie wird dadurch widerlegt, dass sie wahr ist. Hüten Sie sich vor semantischen Fallen, wo einer neuen Art der Beschreibung durch eine andere widersprochen wird, obwohl sie beide mehr oder weniger das Gleiche meinen.
Ich würde das Pferd anders rum aufzäumen – schauen Sie, wo sich Menschen, Tiere, Sensationen synchronisieren, ihr Verhalten, Denken, Fühlen, kopieren oder kompatibel machen. Viele der Mechanismen, die das bewirken, kennen Psychologie, Soziologie, Ökonomie, Biologie schon. Und dann behandeln Sie die Vorgänge im Hirn als Teil dieser Mechanismen.
Aus Elektroniker Sicht scheint die interpersonelle Synchronisation von Gehirnzellen, die sich auf das Phänomen bezieht, dass die Gehirnaktivität zwischen zwei oder mehr Personen durch das wahrgenommene reale Geschehen „synchronisiert“ werden kann, relativ banal erklärbar.
Menschen sind auch so etwas wie „Wahrnehmungsmaschinen“. Das bedeutet, sie sind mit einer sehr ähnlichen Sensorik (Augen, Ohren, ….) und einem ähnlichen Auswertesystem (neuronales System) „ausgerüstet“.
Wenn mehrere Menschen „gleiche Wahrnehmungen“ haben, weil sie der „gleichen Situation ausgesetzt sind“, hat das ähnliche neuronale Prozesse zur Folge. Natürlich kann die Wahrnehmung auch gewaltig bis krankhaft unterschiedlich sein.
Spiegelneuronen sind „gewöhnliche“ Neuronen, aber manche bezeichnen sie „Spiegelneuronen“ weil es so scheint, dass sie „Information“ spiegeln. Das kann man sich so vorstellen, wie man einen gewöhnlichen Lichtschalter „Nachtschalter“ nennt, weil er immer in der Nacht „eingeschaltet“ wird.
Dass gewisse Synchronitäten im Gehirn auftreten, wenn z.B. einer von einem Hund gebissen wird und ein anderer hat Glück gehabt, ist naheliegend. Die Wahrnehmungen und Reaktionen sind teilweise ähnlich, daher die Synchronitäten. Selbst wenn sich einer gegen den Hund real wehrt und der nicht Gebissene ebenfalls eine Abwehr vorbereitet. Der Gebissene hat offensichtlich zusätzliche, z.B. Schmerz Wahrnehmungen. Aber selbst da könnte es aus anderen psychologischen Gründen Synchronitäten geben …
Spiegelneurone gibt es offensichtlich nicht, sehr wohl aber „gewöhnliche Neuronen“ die Information sozusagen „spiegeln“. Dass Neuronen Information “abbilden“ und verarbeiten ist klar.
Es ist interessant, wenn messbare Zusammenhänge bestimmter neuronaler Aktivitäten an bestimmten Örtlichkeiten, z.B. mit Wahrnehmungen bestehen. Dadurch wird letztlich das „Assembly Konzept“ vom Prof. Singer bestätigt.
Um 1965 gab es ein „Gatterkonzept“ auch noch in der Elektronik. Bei meinem Einstiegsjob in die Elektronik wurde mir dieses Konzept vertraut und mir sind Ähnlichkeiten mit dem Assembly Konzept von Prof. Singer aufgefallen. Allerdings wurde es in der Elektronik schnell von der Prozessortechnik abgelöst.
Die Chemie spielt natürlich in der Biologie eine große Rolle. In Systemen der Elektronik darf die Chemie außer bei der Produktion keine Rolle spielen…
Wenn sich Neurone gegensätzlich zum Aktivitätsmuster der Spiegelneurone verhalten – wie Agonist (Spieler) und Antagonist (Gegenspieler) bei Muskeln, so ist das Systemimmanent. Sie gehören dazu, die NICHT Funktion zu realisieren. Neben der UND Funktion ist unbedingt die NICHT Funktion nötig um die Turing Berechenbarkeit zu sichern.
Das McCulloch Konzept weist zwar einen Möglichkeit zur Realisierung der NICHT Funktion über den Remanenzeffekt (ein Neuron braucht nach dem Triggern „Erholungszeit“ ehe es wieder triggern kann) nach, was z.B. beim „Hirnschrittmacher“ wichtig ist. Aber effizienter ist es, wenn über das Schaltungskonzept der „Brückenschaltung“, wie bei den „Symmetrischen Schaltungen“ die den Neurologen bestes bekannt sind, die NICHT Funktion realisiert wird.
Der Effekt dass sich Gehirne stärker synchronisieren ist eher umso stärker, je ähnlicher die “Hardware“ ist und die Erfahrungen im Leben waren. Natürlich sind Störeffekte immer möglich.
Interessant ist die Synchronisation beim Tanz. Besonders die Effekte, die bei „Assynchronität“ auftreten….
Wenn wir andere Menschen beobachten, werden sofort gleichartige EIGENE Erfahrungen reaktiviert (predictive coding/processing).
Das ist z.B. eine Grundlage für das Entstehen von Empathie.
Wenn das Reaktivieren einer vergleichbaren Erfahrung auch nur teilweise gestört/unterdrückt wird – dann mindert dies auch die Empathieempfindung:
DOI: 10.1016/j.toxocon.2016.04.044 Deeper than skin deep – The effect of botulinum toxin-A on emotion processing
DOI: 10.1093/san/nsw057 From painkiller to empathy killer: Acetaminophenon (Paracetamol) reduces empathy for pain
Wenn man sich mit anderen Menschen unterhält und sich teilweise mit Bewegungen an das Verhalten der anderen Person angleicht – dann wird man oft als sympatisch empfunden: wenn dieses Angleichen aber zu deutlich/offensichtlich ist, dann tritt ein gegenteiliger Effekt ein; weil sich die andere Person veräppelt fühlt.
D.h. eine zu deutlich erkennbare Synchronisation kann negative Wirkung haben
Was ist Synchronisation ?
Wenn ich mich -per Gefühl- in sie hineinversetze hat das wenig mit Erfahrungen zu tun sondern mit “fühlen”. Evolutionär wichtig denn schon Babys praktizieren das. Man synchronisiert also Empfindungen. Im richtigen realen Leben ist das überlebenswichtig denn Betrüger ,Geschäftsleute, Partner, Werbung, Politik etc. leben davon in dem sie IHRE Gefühle erkunden um sie zu ERKENNEN bzw. um ihre Vorteile durchzusetzen. Gefühle können wir nur spiegeln nicht lernen. So gesehen ist SPIEGELN ein realer Zustand den sie besonders beim Sehen von Spielfilmen erfahren. Spiegeln in der Mimik und Gestik. Ein guter Mime spiegelt sie und ihr Unterbewusstsein perfekt, ohne das sie es merken.