Dr. Wolfgang Stegemann
Dr. Wolfgang Stegemann

Funktionelles organismisches Modell

Um Krankheiten, deren Entstehungen nicht lokal eindeutig zugeordnet werden können, besser zu verstehen, soll hier ein reduktionistisches  Modell vorgestellt werden, das den Informationsfluss im Organismus abbilden kann. Es handelt sich um einen systemtheoretischen Ansatz, der organische Prozesse unter einem Makroaspekt betrachtet.

Der menschliche Organismus als System besteht aus Teilsystemen, die regulativ sind. Sie sind phylogenetisch entstanden und repräsentieren jeweils die führende Rolle bei der Auseinandersetzung mit der Umwelt sowie der Anpassung an diese. Die eukariotische Zelle ist der Ursprung, auch als Basis unseres Organismus, der Zellverband, Organe sowie das Zentralnervensystem sind die regulativen Ebenen, in denen und durch die hindurch organismische Information verarbeitet wird bis hinunter zum Genom.

Diese Teilsysteme sind kausal miteinander verbunden. Um diese Kausalität zu verstehen, bietet sich das Konzept der kausalen Emergenz an, das Eric Hoel und andere anhand von künstlichen neuronalen Netzen entwickelt und mathematisch begründet haben. Daraus ergeben sich vor allem zwei Konsequenzen: 1. werden in Systemen die Einzelteile durch das System bestimmt. Als Beispiel kann das Leben selbst dienen, das etwa Moleküle „zwingt“, Dinge zu tun, die sie in der unbelebten Natur nicht tun würden. 2. entsteht in einem System eine hierarchische Struktur, bei der die „höchste“ Ebene die Steuerung der anderen übernimmt. Diese zeichnet sich durch die höchste Informationsdichte aus, was auf der Funktionsebene etwa der höchsten Komplexität der Verbindungen in einem Netzwerk entspricht.

Übertragen wir dieses Modell auf den gesamten Organismus, so können wir als Regulationsebene mit der höchsten Informationsdichte das Zentralnervensystem angeben, welches nicht nur die führende Rolle in der externen Informationsverarbeitung übernimmt, sondern auch regulativ auf die „unteren“ Ebenen wirkt.

Betrachtet man in diesem Modell Krankheit, dann läßt sich diese allgemein als Störung der Systemintegrität beschreiben, die auf jeder Ebene induziert werden kann (physikalische, chemische und biologische Einwirkungen in Form von Gewalt, Strahlen, Toxinen, Viren u.a. auf zellulären und organischer Ebene, sensorische Einwirkungen und ihre zentralnervöse Modulierung, wie wir es aus der Psychosomatik kennen).  Je weiter unten die Einwirkung, desto unmittelbarer die Wirkung. Bei positiven Einwirkungen verhält s sich ebenso, je höher die Einwirkungsstufe, desto mehr fluktuiert der positive Effekt (siehe Placebo).

Jeder Impuls entfaltet auf der jeweiligen Ebene seine Wirkung gemäß der Ebenenspezifik und bewirkt auf der „darunter“ liegenden Ebene bestimmte Effekte. Für das Verständnis der Signalwegung nach unten kann auf den Formalismus der Schrödingergleichung zurückgegriffen werden. Man stelle sich den Signalweg wie einen Entscheidungsbaum nach unten vor. An jeder Verzweigung wird ein Überlagerungszustand nach Maßgabe der Umgebungsvariablen „aufgelöst“. Die Auflösung der Interferenz bedeutet die Aufrechterhaltung der Systemintegrität und damit dem systemkonformen Entropieexport. Wird die Überlagerung nicht bzw. pathogen aufgelöst, entsteht in der Ebene darunter Chaos. Dieses Chaos bedeutet, daß einzelne Elemente (z.B. Gene) nicht mehr zielgerichtet im Sinne des Organismus arbeiten, sondern sie verhalten sich zufallsgesteuert, was zu dem phänomenologischen Effekt des An- und Abschaltens von Genen führt. In Bezug auf die Krebsentstehung wäre also die Steuerungs- bzw. Nichtsteuerungsebene diejenige, die über der einzelnen Zelle liegt, also der Zellverband. Hier könnte nach krebsneutralen Stoffen gesucht werden, die beim Krebspatienten vorhanden sind aber beim Gesunden nicht oder umgekehrt und die möglicherweise als Therapeutika gelten könnten.

Während in diesem Modell die top-down Richtung regulativ ist, ist die bottom-up Richtung konstitutiv. In dieser Weise ergibt sich ganz oben ein plastisches neuronales Netz, dessen Plastizität vom phylogenetischen und ontogenetischen Alter abhängen dürfte, unten finden wir ein ebenso plastisches Mosaik an Genen, dessen Plastizität ebenso mit jüngeren Strukturen zunehmen dürfte.

Ein solches Modell kann sowohl Aussagen zu psychosomatischen Krankheiten und deren Therapie machen wie auch zu solchen, an denen genetische Strukturen wesentlich beteiligt sind. Sowohl für die Systembiologie wie auch die Epigenetik erweitert sich die Sichtweise auf den gesamten Organismus. Ziel könnte es sein, ein solches Modell quantitativ und qualitativ zu erweitern, um möglichst viele empirische Daten integrieren zu können.