Dr. Wolfgang Stegemann
Dr. Wolfgang Stegemann

Stichworte zu einem systemtheoretischen Modell des Menschen

  1. Vorbemerkung

Warum Modellbildung

Modelle sind sinnvoll, um Komplexität zu vereinfachen, komplexe Zusammenhänge einfach darzustellen. Aber nicht nur das. Modelle können helfen, empirische Daten zu sortieren und damit neue Blickwinkel zu setzen. Ein solches umfassendes Modell fehlt in den Humanwissenschaften. Es gibt dort nur lokale oder lokalisierbare Ansätze, aber keinen Gesamtüberblick, weder in struktureller noch in funktioneller Hinsicht. Einen Ansatz für ein solches Modell kann die Systemtheorie liefern. Sie ist kein speziell humanwissenschaftlicher, sondern ein allgemeiner Zugang zu dem komplexen Thema (menschlicher) Organismus.

Systemtheorie als Bindeglied.

Naturwissenschaftliche und nichtnaturwissenschaftliche Herangehensweisen an das Thema scheinen nicht kompatibel zu sein bzw. werden zu können. So stehen sich etwa neurophysiologische Begriffe wie ‚neuronale Erregungsmuster‘ und ‚Denken‘ aus der Psychologie gegenüber, ohne dass man ersteren hinreichend mit letzterem beschreiben könnte und umgekehrt. Hier kann die Systemtheorie eine Verbindung dieser „zwei Welten“ schaffen, indem sie Begriffe beider Seiten übersetzt und so zusammenführt. Auf diese Weise werden psychologische Begriffe letztlich physikalisch erklärbar, ohne einen bloßen Reduktionismus anzuwenden.

Ein solches systemtheoretisches Modell des (menschlichen) Organismus führt Strukturen und Funktionen auf ihre einfachsten Zusammenhänge zurück. Dasselbe gilt für die Kategorien, die sie beschreiben. Um dies umzusetzen, müssen Strukturen und Begriffe von Anfang an entwickelt werden. Es ist also notwendig, die Grundfrage der Humanwissenschaft neu zu stellen: Was ist Leben?

 

  1. Was ist Leben

Selbstorganisation als Wachstum

Das Paradigma der Selbstorganisation beschreibt Leben als autopoietisches System, das sich selbst reproduziert und damit auch repariert, beginnend mit den ersten stabilen Reaktionszyklen im Übergang zum Leben bis hin zu komplexen Denkmustern beim Menschen. Was aber ist Selbstorganisation? Sie basiert auf einem einfachen Naturprozess, nämlich Wachstum und in der Folge Reduktion. Dieses Prinzip zeigt sich in allen Lebensäußerungen, vom Stoffwechsel-  bis zum Denkprozess. Es läßt sich wahlweise bezeichnen als Energieaustausch zwischen Organismus und Umwelt oder aber als Entropieimport bzw. –export in der Terminologie der Informationstheorie Shannons. Es ist dasselbe Prinzip, für das Jean Piaget für das Denken die Begriffe Assimilation und Akkomodation verwendet hat. Wie aber kommt es zu Wachstum? Es handelt sich um die Assoziation oder besser Agglomeration von Gleichem bzw. Kompatiblem. Auf Stoffwechselebene ist dies die Nahrungsaufnahme, auf der Ebene des Denkens das assoziative Denken, als Basis aller Denkprozesse.
Wachstum und Reduktion sind die Triebfedern der Evolution. Die Umwelt stellt dem Organismus Möglichkeitsräume zur Verfügung, in welche dieser je nach Umstand mehr oder weniger „hineinwächst“. Mutation und Selektion sind dabei phänomenologische Beschreibungen. Mutation erscheint als eine von mehreren Möglichkeiten, Selektion als deren Realisation. Agglomeration, also Wachstum, ist das „Sammeln“ von Elementen, Reduktion deren Zusammenfassung. Dieser Prozess erfolgt im Sinne der Aufrechterhaltung der Systemstabilität. Er ist nichtlinear, gekennzeichnet durch Symmetriebrüche, einzelne Attraktoren treten als Regler auf, also gewissermaßen als Differential, welches die Systemintegrität garantiert. Es ist ein emergentes System mit eigener Logik und es ist offen und damit entwicklungsfähig.

Der reine Zufall in der Evolutionstheorie ist ein Konstrukt, das einleuchtend erscheint. Es wurde gebraucht, um sich von Theisten und Teleologen abzugrenzen.

Genetische Veränderung verläuft im Sinne einer Störung als Auflösung von Ordnung und Entstehung von Chaos, in dem dann tatsächlich Zufall regiert.

Systemkonforme genetische Veränderung aber basiert auf dem genetischen Mosaik einerseits und einer diskreten Interaktion zwischen Genom und Umwelt. Entwicklung mit Übersteigungen (Piaget) führt dazu, dass entsprechende Impulse von außen schnell umgesetzt werden können (response), so dass mitunter extrem schnelle und effektive Adaptionen erfolgen können.

 

  1. Regulationsebenen

Von der Zelle zum ZNS

Ein lebendes System in seiner Umwelt regelt also seinen Austausch mit dieser selbst. Die Elemente dieses Systems eignen sich für die Art und Weise, wie das System die Umweltbeziehung gestaltet. Wir können also von einem Regulationssystem sprechen, das nach innen, hinsichtlich seiner Elemente, derselben Logik folgt, wie nach außen. In der Entwicklung des Lebens evolvieren diese Regulationssysteme und differenzieren neue Logiken aus. Der Ursprung des heutigen Lebens, die eukariotische Zelle, betrieb ihre Regulation auf der Basis der Bildung von Proteinen. Sie war die Grundlage des Energie- bzw. Entropieaustausches. Der nächste Differenzierungsschritt waren Mehrzeller. Die Logik könnte man plasmatisch nennen, da dies die Art und Weise des Energieaustausches darstellt. Mehrzeller finden sich in Form von Gewebe im Körper und bilden eine eigene Regulationsebene. Die nächste Stufe der Regulation bilden die Organe, man könnte ihre Logik hormonell nennen, da sie steuernd für Stoffwechsel, Kreislauf und Nerven wirkt. Schließlich entsteht das zentrale Nervensystem als bislang differenzierteste Form der Regulation. Es repräsentiert den Gesamtorganismus und hat die führende Rolle inne, nicht nur, weil es in jeden Winkel des Körpers reicht, sondern, weil es alle anderen in sich vereinigt. Es besteht aus Zellen, Gewebe und ist schließlich „Organ“.

  1. Kausale Emergenz

Makro beats (regulates) Micro, Top-Down Regulation, Bottom-Up Konstitution

Welche Beziehungen bestehen zwischen den einzelnen o.g. Regulationsebenen? Die kausale Emergenztheorie von Eric Hoel beantwortet dies. Sie trifft zwei Aussagen: Zum einen die, daß das Makro das Mikro schlägt, zum anderen, daß die höchste Systemebene die darunterliegenden kontrolliert. [Eine aktuelle Untersuchung unterstützt dies (Berto u.a.). Demnach wurde der Genregulator für Gedächtnis SMAD3 nicht in den Neuronen gefunden, sondern in den Gliazellen]. 
Während die erste schon von Aristoteles formuliert wurde, ist die zweite hochinteressant. Der Unterschied zu Aristoteles ist dabei, daß Hoel diese Theorie mathematisch herleitet, auf Grundlage der Shannonschen Informationstheorie und unter Verwendung von Markov-Ketten mittels künstlicher neuronaler Netze. Hoels Ansatz ist bereits im Paradigma der Selbstorganisation angelegt, wenn etwa neue Regimes die einzelnen Elemente zwingen, nach ihren Regeln zu agieren. Verallgemeinert könnte man sagen, Leben zwingt Moleküle, Dinge zu tun, die diese in der unbelebten Natur nicht tun würden (und auch nicht könnten). Es handelt sich möglicherweise um ein allgemeines Prinzip, das für das ganze Universum gültig sein könnte. Und es gilt nicht nur auf der Funktions-, sondern auch auf der Betrachtungsebene: Ein hoch geordnetes System verfügt über ein hohes Maß an effektiver Information und es sendet diese Information auf der uns adäquaten Skala an uns aus. Dies könnte der Grund dafür sein, daß uns die mesoskopische Welt, in der wir leben, vertraut ist und wir sie und ihre Gesetzmäßigkeiten schnell erkennen. Effektive Information kann auch beschrieben werden als minimale Entropie bzw. als hochgeordneter Zustand.

Überträgt man Hoels Theorie auf den gesamten Organismus und seine Entwicklung, läßt sich dies zeigen als stufenweise Generierung von Systemzuständen, die jeweils Kontrollfunktion haben. Dabei kann es sein, daß die größte effektive Information erreicht ist und die nächsthöhere Stufe keinen Zuwachs bringt oder die effektive Information wieder abnimmt. Dies könnte eine Rolle spielen bei der Frage, welcher Teil des Gehirns für den Gesamtorganismus die größte effektive Information enthält.

Nimmt man das Gehirn mit seinen drei Teilen Stammhirn (Vitalfunktionen), Mittelhirn (gemeint ist hier und im Folgenden der gesamte Bereich, der sich aus dem Mittelhirnbläschen bildet) und Großhirn (abstraktes Denken), so hat sicherlich das Großhirn die höchste EI (effektive Information), denn es ist der Bereich, mit dem wir hauptsächlich mit der Umwelt interagieren. Bezogen auf den Gesamtorganismus liegt die größte EI für das Individuum wahrscheinlich im Mittelhirn, da hier Informationen aus Großhirn (gesellschaftliche Bedeutungen) und Stammhirn (Befindlichkeit) zusammenfließen und bewertet werden.

Ich ergänze Hoels Theorie, indem ich sage, die höchste Systemebene reguliert die darunterliegenden, während die „unteren“ die oberen konstituieren.

Die Sichtweise der kausalen Emergenztheorie widerspricht der klassischen naturwissenschaftlichen Methode, nach der die „Wahrheit“ auf immer kleineren Skalen zu suchen ist und nach der es eine Linearität vom Mikro zum Makro gibt, welche als Erklärungsrichtung gilt. Und sie ergänzt sie auch.

 

  1. Informationsverarbeitung

Schnittstellen, Störung, Grenzzyklen, Zufall

Wie sind diese Regulationsebenen miteinander verbunden? Regulative Impulse von oben werden auf die nächste Ebene übersetzt, also bioelektrische Signale in hormonelle, diese in plasmatische und schließlich in proteinbildende. In umgekehrter Richtung erfolgt die Rückmeldung. Erfolgt auf einer Ebene eine Störung verliert die Ebene ihre Kontrollfunktion und auf der nächstunteren Ebene entsteht Chaos. Chaos bedeutet, dass der Zufall regiert und das System in Grenzzyklen gerät, die, wenn sie dauerhaft die Stabilitätsgrenzen des Systems überschreiten, Krankheit auslösen. Induktoren können psychisch, toxisch oder durch Strahlen verursacht sein. Entsteht auf der der Zelle übergeordneten Ebene (extrazelluläre Matrix oder Zellverband) eine Störung, gerät der Zellstoffwechsel außer Kontrolle, die Genregulation wird chaotisch, Krebsgene werden (zufallsbedingt) aktiv und lösen Krebs aus (wobei Art und Anzahl entscheidend sind).

Diese Art der Informationsverarbeitung zeitig einerseits Störungen, andererseits entsteht auf demselben Weg Gesundheit. Das o.g. Differential regelt Störungen zurück. Allerdings fluktuiert es evolutionär aufgrund zunehmender Komplexität, es arbeitet also nicht so direkt, wie etwa auf Zellebene.  Auf der Ebene des ZNS kann es unterstützt werden. Wir nennen das Ergebnis dieser Unterstützung Placeboeffekt. Es gibt allerdings keine lineare und direkte Kausalität. Nehmen Sie zwei miteinander verbundene Systeme (was in der Natur der Normalfall ist), dann übt System A einen Einfluss auf Elemente des Systems B aus, wie sich aber die Elemente im System B verhalten, weiß man nicht. Man weiß nur, dass es einen Einfluss gibt. Und dieser ist nichtlinear. Organische Schnittstellen induzieren immer nichtlineares Verhalten. Dasselbe gilt für Systeme C und D. Bezeichnen wir System A als Zentralnervensystem bis D die einzelne Zelle, dann ist dies das nichtlineare Funktionssystem des Oganismus. Bei einer hohen Informationsdichte von A ergibt sich eine Kausalität in Richtung B und so weiter (AB).

 

  1. Chronizität

Redundante, sich überlagernde Schleifen auf allen Regulationsebenen, wiederkehrende Grenzzyklen als Krankheit

Selbstorganisation, also Wachstum und Reduktion, verläuft in sich überlagernden asymmetrischen redundanten Zyklen. Es gibt unzählige Taktgeber, die diese Zyklen triggern. Die "Informationsverarbeitung" über die einzelnen Regulationsebenen hinweg verläuft über die Schnittstellen als zyklische Synchronisation der unterschiedlichen Modi. Dasselbe gilt nicht nur für „intakte“ Zyklen, sondern ebenso für Grenzzyklen. Krankheiten könnten beschrieben werden als zyklische Überschreitung der Stabilitätsgrenzen der jeweiligen Regulationsebene und deren Verstetigung. Aus anderer Sicht könnte man sagen, einzelne Elemente des Gesamtsystems verlieren tendenziell ihre Emergenz. Deren Elemente sind nicht mehr synchron und werden chaotisch. Das System oszilliert divergent. Neben der zweidimensionalen Regulationsebene und der dreidimensionalen Überlagerung der Ebenen erhält das System also eine vierte Dimension, nämlich die Zeit.

 

  1. Bewusstsein und Ich

Die Vorstellung, dass neuronale Netzwerke, Muster oder Cluster Denken und Bewußtsein bestimmen, ist nahezu trivial. Selbstorganisation wirkt hier ebenso und ist die Erklärung für Ich, Bewußtsein und Denken. Das Ich entsteht aus der Überschneidung von Afferenzen aus dem Großhirnbereich, dort wo die gesellschaftlich induzierte Symbolik verarbeitet wird, sowie aus dem Stammhirnbereich, aus dem Informationen über den Körperstatus eingehen, gesteuert durch die genetischen Programmierung. Es ist eine teilautonome Instanz, ein Teil befindet sich oberhalb, ein anderer unterhalb der Bewußtseinslinie. Das (bewußte und unbewußte) Ich orchestriert das Denken und „wächst“ durch das Denken selbst. Es ist gleichzeitig Filter, das eingehende Informationen nach Bedeutungshaftigkeit sortiert und bewertet (limbisches System). Ohne die Instanz des Ich lassen sich neuronale Prozesse nicht begreifen. Sein Kern liegt vermutlich im Bereich des Mittelhirns, aber es erstreckt sich letztlich über das gesamte Gehirn. Wenn es „wächst“, wachsen neuronale Verbindungen, es ist mehr oder weniger stabil, Schizophrenie ließe sich erklären als ein mehr oder weniger duales Wachstum des Ich als desintegriertes System. Es reorganisiert, es spiegelt sich selbst, es empfindet. Denkbar ist ein neuronales Muster, welches die Aktivität des Ich intern abbildet und als Basis des reflexiven Ichs gesehen werden kann, möglicherweise durch die sogenannten Spiegelneuronen. Die Afferenzen bilden neuronale Muster, die assimiliert und akkomodiert (Fouriertransformation) werden und sich "schichtweise" zu einem immer tieferen Netzwerk verbinden. Das Ich ist nicht physisch verortet, es ist holographisch und akzentuiert je nach Tätigkeit verschiedene Areale. Und ebenso holographisch ist das Bewußtsein. Wir erleben uns und die Welt immer ganzheitlich. Zur Erzeugung eines Hologramms wird ein Objekt mit Laserlicht beleuchtet. In der Fotoplatte treffen die vom Laser ausgehende Lichtwelle und die vom Objekt reflektierte Lichtwelle aufeinander und überlagern sich zu einem Interferenz-Muster. Nach diesem Prinzip könnten sich Ich und Bewusstsein aufbauen.

Das Ich ist also ein Zentrum maximaler effektiver Information. Damit schließt sich eine Erklärungslücke, die weder Neurowissenschaft noch Behaviorismus füllen können. Wenn man komplexe Handlungen, wie etwa das Führen eines philosophischen Gesprächs, nicht mit einem einfachen Reiz-Reaktionsschema begründen will, braucht es eine Instanz, die dies steuert. Neuronale Netze liefern diese Begründung nicht aus sich selbst heraus. Dort kennt man gerade das Problem der Black-Box.

Mit diesem Ansatz eines Steuerzentrums mittels maximaler effektiver Information lässt sich jedes biologische System erklären, auch der Übergang zum Leben. In primitiven Reaktionszyklen entstehen „Inseln“ maximaler effektiver Information, welche steuernd wirken. Bei der Entstehung von Gedanken wäre die Frage interessant, ob die Informationsverarbeitung im Gehirn in der Weise eines virtuellen Hologramms geschieht. D.h. Denken und Bewusstsein werden nicht nur ganzheitlich erlebt, sondern auch so gespeichert, indem die Komplexität der Verbindungen sowie ihre Rückkoppelung auf das ICH, also das Zentrum maximaler EI eine virtuelle Verfügbarkeit einzelner Inhalte im gesamten (Groß-) Hirnbereich erlaubt. Es wäre ein analoges Prinzip zum optischen Hologramm.

Das Gehirn arbeitet multimedial und multimodal, indem es alle Regulationsebenen vereinigt: es ist Organ, besteht aus Gewebe und aus Zellen, es arbeitet proteinbildend, plasmatisch, hormonell und bioelektrisch. Ich bezeichne es als Integral. Also ist es weit komplexer als jede bisherige KI.

Der oben beschriebene Informationsfluss über alle Regulationsebenen bewirkt die teilweise Veränderung des Genoms, also die Programmierung des Organismus. Beide Seiten, Genom und Konnektom, sind zum Teil hoch plastisch.

 

  1. Therapeutischer Ansatz bei mental verursachten Krankheiten

Überzeugung (konstruktive Gesundheit), Fokussierung (Aufmerksamkeit), Neuausrichtung (Ich bin gesund), Gesten und Kognition, Aktivierung des Differentials, Handlungsorientierte Narrative.

Dass somatische Prozesse durch mentale verursacht werden können, weiß man in der Psychosomatik und der Placeboforschung gut genug. Mit dem systemtheoretischen Ansatz der kausalen Emergenztheorie wird dies aber erst erklärbar. Wie genau funktioniert dies? Das Mittelhirn bzw. das Ich besitzt die maximale effektive Information für das Individuum. Über das Ich erfolgt die (unbewusste) Steuerung somatischer Prozesse. Da das o.g. Differential nicht auf dieselbe direkte Weise arbeitet wie auf Zellebene, muss es unter Umständen unterstützt werden, indem mit der Sprache des Unterbewusstseins gearbeitet wird. Es sind dies Symbole oder Narrative, denen eine positive Bedeutung zuerkannt wird. Gegenüber der bloßen Autorität die Arztes bei der Verabreichung eines Placebos sind handlungsorientierte Techniken nicht nur gezielter anwendbar, sie können auch nach etwas Übung vom Patienten selbst durchgeführt werden. Solche Techniken findet man in einigen fernöstlichen Heilmethoden (z.B. Pranamethode). Sie funktionieren nicht etwa wegen ihres spirituellen Inhalts, sondern aufgrund der bildhaften Symbolsprache, die in den handlungsorientierten Techniken zum Ausdruck kommen. Wir kennen die besondere Verbindung von Gesten und Kognition aus der Forschung. Das Ich „konstruiert“ seine eigene Gesundheit mittels Überzeugung und Fokussierung und initiiert über die Schnittstelle zur „hormonellen“ Informationsverarbeitung den oben beschriebenen Kontrollprozess.

 

  1. Ausblick

Mathematisierung

Eine Systemtheorie des menschlichen Organismus mit kausal emergentem Ansatz könnte durch Mathematisierung der vertikalen und horizontalen Prozesse objektiviert werden. Vor allem aber kann sie nahezu unbegrenzt erweitert werden, um einen ganzheitlichen Blick auf den Gegenstand zu werfen.

 

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Bad Iburg 2020.