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Primäre und sekundäre Bewusstseinsqualitäten: Eine EEG-Analyse des Gamma-Frequenzbands während Tagtraum und fokussierter Wachheit im Vergleich mit REM- und luziden Traumzuständen

Diplomarbeit 2012 184 Seiten

Psychologie - Sonstiges

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Theoretischer und empirischer Hintergrund
1.1 Bewusstsein und Bewusstseinsqualitäten
1.2 Normale, veränderte und pathologische Bewusstseinszustände
1.3 Theorien des Bewusstseins
1.3.1 Metzinger: Qualitatives Bewusstsein und die Selbstmodell-Theorie der Subjektivität
1.3.2 Edelman: Primäres und sekundäres Bewusstsein, Theory of Neuronal Group Selection (TNGS) und Dynamic Core Hypothesis (DCH)
1.3.3 Tononi: Integrated Information Theory of Consciousness (IITC)
1.3.4 Hobson: Brain-mind Paradigma, Theory of protoconsciousness, Activations-Synthesis- (AS) und AIM-Modell
1.4 Neuronale Korrelate des Bewusstseins (NCC): Physiologische Indikatoren
1.4.1 Präfrontaler Kortex und die Hypothese der vorübergehenden Hypofrontalität
1.4.2 Aktivierung und Kohärenzen im Gamma-Frequenzband
1.5 Wache und träumende Bewusstseinszustände
1.5.1 Tagtraum
1.5.1.1 Verwandte Konzepte
1.5.1.2 Jüngere empirische Forschungsgeschichte
1.5.1.3 Imagery und praktische Anwendung (nicht-)intendierter Imaginationen
1.5.1.4 Physiologie
1.5.2 Fokussierte Wachheit
1.5.3 REM-Traum
1.5.4 Luzider Traum
1.6 Fragestellung und Hypothesen

2 Methode
2.1 Stichprobe
2.2 Untersuchungsdesign
2.3 Instrumente und Messgeräte
2.3.1 EEG
2.3.2 Fragebogen 1 und 3: Kontrollvariablen
2.3.3 Fragebogen 2: Fokussierte Wachheit, Tag- und REM-Traum
2.3.4 Teilstandardisierte Interviews
2.4 Untersuchungsdurchführung
2.5 Datenanalyse
2.5.1 Analyse der Interview- und Fragebogendaten
2.5.2 Analyse der EEG-Daten

3 Ergebnisse
3.1 Introspektive Daten: Deskriptive und inferenzstatistische Ergebnisse
3.1.1 Stichprobenbezogene Kontrollvariablen
3.1.2 Teilstandardisierte Interviews: Bewusstseinsinhalte und Durchführung
3.1.3 Fragebogenergebnisse: Fokussierte Wachheit, Tag- und REM-Traum
3.1.3.1 Aufmerksamkeit und Wahrnehmung
3.1.3.2 Kognitionen höherer Ordnung: Volition, Evaluation und Zeitgefühl
3.1.3.3 Monitoring- und Selbst-Bewusstsein
3.2 EEG-Auswertung
3.2.1 Deskriptive Ergebnisse
3.2.2 Inferenzstatistische Ergebnisse
3.3 EEG- und introspektive Ergebnisse

4 Diskussion
4.1 Ergebnisse
4.1.1 Introspektive Ergebnisse
4.1.1.1 Inhalte
4.1.1.2 Handlungssprünge und Ortswechsel
4.1.1.3 Aufmerksamkeit
4.1.1.4 Kognitionen höherer Ordnung
4.1.1.5 Monitoring-Bewusstsein und Selbst-Bewusstsein
4.1.1.6 Fazit introspektive Ergebnisse
4.1.2 EEG-Ergebnisse
4.1.2.1 Fazit EEG-Ergebnisse
4.2 Operationalisierung und Methoden
4.2.1 Introspektive Methoden
4.2.2 EEG-Erhebung und Analyse
4.3 Offene Fragen und Ausblick
4.4 Fazit

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Anhang
Anhang A: Information für Teilnehmende
Anhang B: Einverständniserklärung
Anhang C: Fragebogen 1
Anhang D: Instruktionen Tagtraum und fokussierte Wachheit
Anhang E: Teilstandardisierte Interviews
Anhang F: Fragebogen 2.1, Tagtraum und Zusatzinstruktion für Fragebögen
Anhang G: Fragebogen 2.2, fokussierte Wachheit
Anhang H: Fragebogen 2.3, REM-Traum
Anhang I: Fragebogen 3, Tagtraumgewohnheiten
Anhang J: Tabelle 22, deskriptive Powerwerte der Rohdaten
Anhang K: Tabelle 23, zustandsbezogene Powerunterschiede der Subgruppe 2

Eidesstattliche Erklärung.

Primäre und sekundäre Bewusstseinsqualitäten: Eine EEG-Analyse des Gamma-Frequenzbands während Tagtraum und fokussierter Wachheit im Vergleich mit REM- und luziden Traumzuständen

Bewusstsein als zentraler Forschungsgegenstand der Psychologie und Philosophie (James, 1890/1983) erfuhr durch neurowissenschaftliche, methodische sowie interdisziplinäre Fortschritte in den letzten Jahrzehnten einen neuen Aufschwung und stellt nach wie vor für viele „die äußerste Grenze des menschlichen Strebens nach Erkenntnis dar ...“ (Metzinger, 2006, S. 16). Der Bewusstseins- und Tagtraumforschung gemein ist die besondere Abhängigkeit von zeitgeschichtlichen Paradigmen und wissenschaftlich anerkannten Methoden. Weder Bewusstsein noch Tagträume lassen sich behavioral erfassen, wodurch vielversprechende Forschungsansätze, z. B. die Imaginationsforschung von Titchener (1912, 1925), während der Zeit des Behaviorismus vernachlässigt und verspottet wurden (Pekala & Levine, 1981-82). Neben der Schlaf- und Traumforschung, die tragende Elemente der Hirnforschung darstellen, könnte die neurophänomenologische Untersuchung des Tagtraumzustands im Rahmen des Conscious State-Paradigmas dazu beitragen, Korrelate spezifisch menschlicher Bewusstseinsqualitäten zu identifizieren (Hobson, 1999a; McVay, Kane & Kwapil, 2009). Jüngste Forschungsergebnisse sprechen dafür, dass bewusstseinskonstituierende Funktionen von neuromodulatorischen Zuständen abhängen, in verschiedenen Hirnstrukturen zu lokalisieren sind und mit Bindungsmechanismen diffuser und synchronisierter neuronaler Mechanismen in Verbindung stehen (Bob, 2011).

Die Erforschung des Bewusstseins ist immer auch mit philosophischen Theorien verschränkt. Nach Chalmers (1996) impliziert die Bewusstseinsforschung zwei kausale Verbindungen, die auch die kognitionswissenschaftliche Methode der neurophänomenologischen Korrelation betreffen: Neurophysiologische Mechanismen werden mit psychologischen Bewusstseinsqualitäten korreliert, die gemeinsam die Grundlage für phänomenales Erleben bilden. Das hard problem der kausalen Verbindung zwischen einem physischen System und subjektiver Erfahrung spiegelt sich in der umstrittenen methodischen Erklärungslücke wider. Da bei der Untersuchung von internal erlebten Bewusstseinszuständen wie dem Tagtraum die Ausprägungen psychologischer Bewusstseinsfunktionen nur introspektiv erfahr- und berichtbar sind, ist das verschiedenartige Umgehen des hard problems unter empirisch arbeitenden Kognitionswissenschaftlern praktisch und wissenschaftslogisch notwendig, bleibt aber ungelöst: Nach Edelman (2003) ist die ontologische Begrenztheit biophysikalischer Erklärungen, welche die philosophische Erklärungslücke mitbedingt, bezüglich phänomenaler Erfahrungen genauso unangebracht wie sie es bei anderen wissenschaftlichen Untersuchungsobjekten wäre (s. a. Block, 2007; Dennett, 1988). Zeman (2001) fordert, dass Bewusstseinstheorien drei „intuitiven“ Grundannahmen des Erlebens genügen sollten: „Dass Bewusstsein ein robustes Phänomen ist, welches der Erklärung bedarf (s. a. Chalmers, 1996), dass es eng mit Gehirnaktivität verbunden ist, und dass Bewusstsein einen Unterschied ausmacht, weil es Verhalten stark beeinflusst“ (S. 1282, Übersetzung der Verfasserin [Ü. d. Verf.[1] ]; s. a. Fodor, 1992).

Vorliegende Arbeit gliedert sich in vier Teile: Die Untersuchungsgegenstände Bewusstsein, Bewusstseinsqualitäten und Bewusstseinszustände werden definiert und erklärt, der grundlagenwissenschaftliche und anwendungsbezogene Sinn der Studie wird erläutert. Es folgen theoretische Grundannahmen evolutionär-hierarchischer Bewusstseinstheorien. Die physiologischen Indikatoren werden zunächst anhand des in den letzten Jahrzehnten vorherrschenden Reaktionszeitparadigmas der Informationsverarbeitung externaler Stimuli erläutert. Auf eine Darstellung von Vor- und Nachteilen neurowissenschaftlicher Methoden wird aus Platzgründen verzichtet[2]. Definitionen, Physiologie und Ausprägungen verschiedener Bewusstseinsqualitäten in den betrachteten Bewusstseinszuständen sowie der empirische Hintergrund, Studien des Conscious State-Paradigmas, werden vornehmlich im letzten Abschnitt des Theorieteils behandelt. Das empirische Vorgehen wird im Methodenteil erläutert. Der Ergebnisteil gliedert sich in die Auswertung introspektiver und EEG-Daten, die im vierten Teil der Arbeit diskutiert werden.

1 Theoretischer und empirischer Hintergrund

Evolutionär-hierarchische Theorien gehen der Frage nach, welche zerebralen Strukturen und Funktionsmechanismen primäre und sekundäre Bewusstseinsqualitäten ermöglichen und zielen darauf ab, diese hirnphysiologisch zu quantifizieren (Voss, 2011). Besonders vielversprechend ist der empirische Vergleich der Funktionalität verschiedener hirnphysiologischer Aktivierungszustände in wachen und schlafenden Bewusstseinszuständen (Hobson, 2009a & b; Metzinger & Windt, 2007). Die Untersuchung von Bewusstseinszuständen erlaubt die Formulierung von Hypothesen, die sich gleichzeitig auf mehrere psychische Funktionen beziehen; aus erkenntnistheoretischer Perspektive ist dieser Anspruch für eine Bewusstseinstheorie unabdingbar (Voss, 2011). Auch hinsichtlich der empirischen Vorgehensweise stellt dies einen Vorteil dar, da Bewusstseinsqualitäten wie Wahrnehmung und Aufmerksamkeit sowohl theoretisch als auch bei der empirischen Operationalisierung, z. B. im Paradigma (un-)bewusster Informationsverarbeitung (Campbell, 2011; Posner, 1994), schwerlich abgrenzbar sind (Koch & Tsuchiya, 2006). Die Erforschung neurophysiologischer Korrelate in veränderten Wachzuständen wie dem Tagtraum befindet sich in einem explorativen Stadium und sollte aufgrund erkenntnistheoretischer und grundlagenwissenschaftlicher Fragen sowie deren Überschneidungen mit Studien zur anwendungsbezogenen Differentialdiagnostik quantitativer Bewusstseinsstörungen vorangetrieben werden.

1.1 Bewusstsein und Bewusstseinsqualitäten

Das deutsche Wort Bewusstsein, 1719 erstmals von Wolff als Übersetzung des lateinischen Begriffs conscientia verwendet, wird alltagssprachlich gut verankert für verschiedene Bedeutungen gebraucht: Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, Gedächtnis sowie kollektives und reflektives Wissen (Bieri, 2006; Kemmerling, 1998; Wolff, 1752). Aus wissenschaftlicher Perspektive ist das psychische Phänomen aufgrund seiner heterogenen Konnotation höchst problematisch (Metzinger, 1996). Nach Kemmerling (1998) kann Bewusstsein nicht als Begriff bezeichnet werden, da es weder eine brauchbare Bedeutungserklärung noch einen sinnvoll geregelten Gebrauch des Wortes innerhalb einer Sprachgemeinschaft gibt; auch eine einheitliche Verwendung unter Fachleuten sowie sprachübergreifende äquivalente Begriffe fehlen (Wilkes, 1988). Ähnlich des Intelligenzterminus könnte von einem begrifflichen Konzept zweiter Ordnung gesprochen werden (Wilkes, 1996). Die Vielschichtigkeit des Untersuchungsgegenstands spiegelt sich in methodischen Zugängen wider, welche das subjektive Erleben, die wahrnehmungspsychologische Untersuchung von Bewusstseinsfunktionen und die neurowissenschaftliche Erforschung neuronaler Korrelate umfassen (Gadenne, 1996). Die psychologisch-empirische Erforschung des Bewusstseins stagnierte nach einer durch William James eingeleiteten Blütezeit in den 1920er Jahren aufgrund behavioristischer Paradigmen, bekam in den 60er und 70er Jahren im Rahmen des aufkommenden Kognitivismus neue Impulse und entwickelte sich seit den 90er Jahren durch methodische Neuerungen und interdisziplinäre neurowissenschaftliche Arbeiten zu einem expandierenden Forschungsfeld (Faw, 2009). Durch Erkenntnisse der Hirnforschung der in den USA und Deutschland enthusiastisch proklamierten Dekaden des Gehirns von 1990-2010 (Jones & Mendell, 1999; Klosterkötter, 2005) werden auch klassische Themengebiete der Philosophie des Geistes, die sich traditionell mit dem Begriff des Bewusstseins auseinandersetzt, neu beleuchtet: das „Problem des phänomenalen Bewusstseins, das Leib-Seele-Problem und die Intentionalität des Mentalen“ (Metzinger, 2006, S. 11).

In der kognitiven Psychologie bezeichnet Bewusstsein einerseits globale Systemzustände im Sinne unterschiedlicher Wachheits- bzw. Arousal-, Aufmerksamkeits- und Vigilanzzustände (cf. Bewusstseinszustände), andererseits, nach einer philosophischen Systematisierung von Block (1996), Eigenschaften von Bewusstseinsinhalten sowie reflexive Bewusstseinsqualitäten:

1. Phänomenales Bewusstsein: Subjektive bzw. intrinsische „Erlebniseigenschaften von Repräsentationen“ (Kiefer, 2002, S. 183) sind Gegenstand des umstrittenen philosophischen hard problems; Qualia (z. B. die Röte des Rots) sind an die Erste-Person-Perspektive gebunden und können unter Berücksichtigung der Erklärungslücke nur zirkulär definiert werden: „Bewusst heit als solche“ (Metzinger, 2006, S. 34; Voss, 2011; Block, 1996, 2007);

2. Zugriffsbewusstsein umfasst inhaltliche Repräsentationen aufgearbeiteten Wissens, das gedanklich und für die rationale Verhaltenssteuerung, nach Block (1996) nicht notwendigerweise auch sprachlich, zur Verfügung steht;

3. Kontroll- oder Monitoring-Bewusstsein „im Sinne von Selbstaufmerksamkeit bezeichnet die innere Wahrnehmung (Introspektion) oder höherstufiges Wissen der eigenen inneren Zustände“ (Voss, 2011);

4. Selbst-Bewusstsein umfasst den „Besitz des Begriffs des Selbst und die Fähigkeit, diesen Begriff beim Nachdenken über sich selbst zu verwenden“ (Block, 1996, S. 547), wie es z. B. bei Spiegel-Experimenten mit höheren Primaten zu beobachten ist. Beim Menschen bedeutet Selbst-Bewusstsein ein relativ überdauerndes stabiles Ich, das sich dynamisch aus dem kleinkindlichen Ego, auch das „minimale phänomenale Selbst“ genannt, entwickelt (Metzinger, 2011, S. 127; s. a. Kiefer, 2002; Metzinger, 1999).

Alle Bewusstseinsarten werden durch mehrere auf neuropsychologischen Funktionsmechanismen basierenden Bewusstseinsqualitäten ermöglicht, die außer in REM- und luziden Traumzuständen Wachheit voraussetzen (Hobson, 1999a; Laureys, Boly, Moonem & Maquet, 2009). Kahn, Pace-Schott und Hobson (1997) definieren Bewusstsein „as the brain’s representation of its representations of the world and ourselves“ (S. 16). Vergleichbar mit Edelman (2007) differenzieren Hobson und Voss (2010) primäre und sekundäre Bewusstseinsqualitäten (Tabelle 1), die sich phylo- und ontogenetisch entwickeln, und deren Manifestationen vom aktuellen Bewusstseinszustand abhängen (Kahn, 2007). In Anlehnung an den Begriff der „single-mindedness of dreams“ von Rechtschaffen (1978, S. 97) wird angenommen, dass der REM-Traumzustand dem primären Bewusstsein (Ebene 1) näherungsweise entspricht.

Tabelle 1

Primäre und sekundäre Bewusstseinsqualitäten (Hobson, 1999a, S. 16, Ü. d. Verf.)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zwei historische Kerngedanken zum Bewusstsein lassen sich festhalten: Bewusstsein scheint „eine höherstufige Form des Wissens zu sein ..., die Gedanken und andere geistige Zustände begleitet“ (Metzinger, 2011, S. 45); das selektiv entstehende Bewusstsein der konstruierten Wirklichkeit jedes Einzelnen ist normalerweise integriert, bildet eine Einheit, es zentriert uns als Person und situiert uns in der Welt. Konvergent lautet die funktionalistische Beschreibung des „stream of consciousness“ von James (1890): „a process, stream or a flow of thoughts of which on is aware“ (zitiert nach Cvetkovic, 2011, S. 5).

1.2 Normale, veränderte und pathologische Bewusstseinszustände

Vigilanz- oder Aktivierungszustände werden durch die „angenommenen Werte einer (potentiell unendlichen) Menge von Variablen, die ein System oder einen Organismus beschreiben“, definiert (Rosen, 1970, zitiert nach Steriade & McCarley, 2005, S. 11, Ü. d. Verf.). Aus Praktikabilitätsgründen wird die Beschreibung auf Wertebereiche übergeordneter Indikatorvariablen beschränkt, die damit verbundene Wertebereiche untergeordneter Variablen mitbedingen, so dass ein Zustand vereinfacht als „wiederkehrende, temporär überdauernde Konstellation von Werten einer Menge von Indikatorvariablen eines Organismus“ definiert werden kann (Steriade & McCarley, 2005, S. 12, Ü. d. Verf.). In der wissenschaftlichen Praxis divergiert die Verwendung des Begriffs Bewusstseinszustand stark, sie reicht von der Bezeichnung individueller inhaltlicher Erfahrung eines bestimmten (Wach-) Zustands im (Milli-) Sekundenbereich über „veränderte normale“ Bewusstseinszustände mittlerer Dauer bis zu überdauernden Bewusstseinsgraden wie Koma oder dem Locked-In-Syndrom (Koch, 2005; Laureys, Perrin, Schnakers, Boly & Majerus, 2005). Unter der Annahme einer Gleichsetzung von Bewusstseinszustand und Gehirnzustand (Hobson, 1999b) verwundert die Fülle berechtigter Bedeutungen nicht. In vorliegender Arbeit bezieht sich der Terminus Bewusstseinszustand auf psychophysiologische Aktivierungslevel mittlerer Zeitspannen, die durch die Indikatorvariablen EEG-Aktivierung, Muskeltonus und Augenbewegungen gemessen werden können (s. Steriade & McCarley, 2005).

Menschliche Bewusstseinszustände sind kontinuierlich (Voss, Holzmann, Tuin & Hobson, 2009). In einem Koordinatensystem (Abbildung 1) lassen sich vorübergehende und überdauernde Bewusstseinszustände nach der neurophysiologischen Definition von Bewusstsein anhand der Ausprägungen des Wahrnehmungs- und Selbst-Bewusstseins und des hierfür notwendigen Arousals einordnen (Chatelle, Laureys & Schnakers, 2011).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Bewusstseinszustände (Gosseries et al., 2011, S. 31; Laureys, 2009; Ü. d. Verf.)

Tagträume zählen zu veränderten Bewusstseinszuständen, die Shapiro (1977) als „changed pattern of subjective experience and physiological responses“ definiert (zitiert nach Cvetkovic, 2011, S. 11). Bewusstseinszustände reichen von veränderten Wachzuständen (z. B. Meditation, Hypnose, außerkörperliche Erfahrungen, Trance, pharmakologisch oder substanzinduzierte Zustände) über hypnagoge und hypnopompe Zustände, Traum- und Schlafzustände bis zu Nahtoderfahrungen (Faw, 2009; Tart, 1972; Vaitl et al., 2005).

Die Erforschung physiologischer Korrelate von Bewusstseinszuständen muss zweifellos auch die Erforschung pathologischer oder gestörter Bewusstseinsfunktionen miteinbeziehen (Hobson, 2009b), die sich in verschiedensten Formen wie quantitativen, oft organisch bedingten Bewusstseins- oder Vigilanzstörungen (Paulzen & Schneider, 2012), neuropsychologischen Syndromen und Funktionsstörungen mit hirnorganischer Kausalität (Poeck & Hacke, 2006), globalen qualitativen Bewusstseinsstörungen (AMDP, 2000) und psychischen Störungen (Faw, 2009) manifestieren. Neben anwendungsorientierten Verfahren zur Messung der Schläfrigkeit (z. B. Stampi, Stone & Michimori, 1995; Weeß et al., 2000) werden objektive und introspektive Methoden zur Feststellung von Wachheitszuständen während unterschiedlich induzierter Narkosezustände verwendet, z. B. die Galvanic Skin Response (GSR), die Time to Correct Response-Methode (TCR) oder die Registrierung der P300 Komponente (Laureys et al., 2009; Pollak, 1999). Eine reliable und valide Differentialdiagnostik wird vor allem für hirnstammbedingte quantitative Bewusstseinsstörungen wie Locked-in-Syndrom, Minimally Consious State (MCS), den vegetativen Status (VS), Koma und Hirntod gebraucht (Laureys & Boly, 2009). Obwohl es heute bessere neurologische Diagnose- und Prognoseverfahren verbleibender Bewusstseinsqualitäten gibt (Bispectral Index [BIS], EEG, fMRT), führen gängige klinische Verfahren wie die auf motorischen Funktionen basierende Glasgow Coma Scale (GCS) und die erweiterte Glasgow Liège Scale (GLS) noch immer zu 20 - 40% fehldiagnostizierten VS-Fällen (Blumenfeld, 2009; Gosseries et al., 2011). EEG und MRT basierte Gehirn-Computer Schnittstellen ermöglichen schon heute Kommunikation mit Locked-in Patienten (Noirhomme et al., 2010; s. a. Chatelle et al., 2011; Laureys & Boly, 2009; Laureys et al., 2005; Owen et al., 2005).

FMRT-Studien mit VS-Patienten sprechen für den diagnostischen und prognostischen Wert physiologischer Indikatoren von Bewusstseinsinhalten wie mentalen willentlichen Imaginationen (Gosseries et al., 2011; Lopes da Silva, Goncalves & De Munck, 2009; Owen, 2011; Owen, Coleman, Boly, Davis, Laureys & Pickard, 2006). Da die Zusammenhänge inhaltlicher und zustandsbezogener neuronaler Korrelate noch nicht geklärt sind (s. Kap 1.4), ist die grundlegende Erforschung neuronaler Korrelate primärer und sekundärer Bewusstseinsqualitäten sowie die Integration der empirischen und theoretischen Forschungslage auch im Hinblick auf die anwendungsbezogene, objektive Diagnose neuropsychologischer Bewusstseinsfunktionen notwendig (Boly, Massimini & Tononi, 2009; Bruno et al., 2010; Laureys et al., 2009; Tononi, 2009a). In der Grundlagenforschung werden unterschiedlich ausgeprägte primäre und sekundäre Bewusstseinsqualitäten zur Untersuchung neuronaler Korrelate z. B. über Traumzustände operationalisiert; REM- und luzide Träume werden auch als Modelle deliranter und psychotischer Zustände diskutiert (Dawson & Conduit, 2011; Hobson, 1999b; Hobson & Voss, 2011; Scarone et al., 2008).

1.3 Theorien des Bewusstseins

Baars und Seth (2009) teilen neurowissenschaftliche Bewusstseinstheorien grob in die qualitativer und hybrider Architekturen (Baars, 2005), dynamische und Feldtheorien (Freeman, 2003; Nunez, 2000) sowie neuronal-darwinistische Modelle wie die Dynamic Core Hypothesis (DCH; Edelman, 2003) und die Integrated Information Theory of Consciousness (IITC; Tononi, 2004) ein. Eine monistische Theorie des Bewusstseins muss sowohl mit physikalischen als auch mit evolutionsbiologischen Erkenntnissen in Einklang stehen (Seth, Izhikevich, Reeke & Edelman, 2006).

Alle dargestellten evolutionär-darwinistischen Theorien konzipieren Bewusstsein als kontinuierliches, quantitativ abstufbares Merkmal, nicht als eine „all-or-none-property“ (Tononi, 2009a, S. 124; Edelman & Tononi, 2002; Hobson, 2009b); auch Bewusstseinszustände wie der REM-Traumzustand, in denen weniger Bewusstseinsqualitäten verfügbar sind als während fokussierter Wachheit, werden bewusst erlebt[3] (Metzinger & Windt, 2007). Diese Annahme steht im Gegensatz zur vornehmlich in der künstlichen Intelligenz eingesetzten Global Workspace Theory (GWT; Baars & Seth, 2009). Theorieübergreifend besteht u. a. Übereinstimmung in der Bedeutung der Formatio reticularis, da diese die einzige zerebrale Struktur ist, deren Läsion zum Verlust des für Bewusstsein notwendigen Arousals führt (Edelman & Tononi, 2002; Laureys & Boly, 2009). Das thalamokortikale System wird mit der Generierung von Bewusstsein momentan am stärksten assoziiert; trotz wachsender empirischer Datenlage sind zugrundeliegende Mechanismen jedoch ungeklärt (Boly et al., 2009; Hobson, 2009b; Koch & Tononi, 2009; Rees, 2009; Tononi & Edelman, 1998). Während die IITC Bewusstsein informationsverarbeitungstheoretisch konzipiert, quantifiziert und empirisch überprüfbare Hypothesen liefert, impliziert die DCH einen theoretischen Rahmen für phänomenales Bewusstsein (Baars & Seth, 2009). Die auf dem Activation-Synthesis und AIM-Modell beruhende Theorie von Hobson ist eine der aktuell meist verbreiteten Traumtheorien (Dawson & Conduit, 2011). Hobson (1999a) geht im Rahmen des Conscious State-Paradigmas davon aus, dass Ausprägungen von Bewusstseinsqualitäten durch zugrundeliegende Bewusstseinszustände bedingt werden und plädiert für einen holistischen Ansatz, der im Rahmen des Reaktionszeitparadigmas lange vernachlässigt wurde (s. a. Hameroff, 1998, 1999).

1.3.1 Metzinger: Qualitatives Bewusstsein und die Selbstmodell-Theorie der Subjektivität

Metzinger (2011) unterscheidet qualitative Ausprägungen von Bewusstsein wie das „minimale phänomenale Selbst“ (S. 127; z. B. bei Kleinkindern) von der subjektiv bewussten Erste-Person-Perspektive durch Fähigkeiten wie Aufmerksamkeitskontrolle, „kognitive Agentivität“ (S. 177; das Denken von Gedanken mit subjektiver Zuschreibung), Handlungskontrolle und die Verfügbarkeit eines Körperbilds in Raum und Zeit. Metzinger (2011) vermutet, „dass die Essenz des Bewusstseins darin liegt, dass es den Raum attentionaler Agentivität öffnet: Bewusste Information ist genau die Teilmenge der gegenwärtig in unserem Gehirn aktiven Information, auf die wir willentlich unsere Aufmerksamkeit lenken können, und zwar die Aufmerksamkeit der höchsten Stufe“ (S. 72). Dietrich (2003) und weitere Autoren ziehen Parallelen zwischen Bewusstsein und dem Inhalt des Arbeitgedächtnisses.

Menschen als „naive Realisten“ (Metzinger, 2011, S. 67) besitzen keine evolutionär überflüssigen Sinne, um informationsverarbeitende Prozesse der Bewusstwerdung wahrzunehmen. Die Selbstmodell-Theorie der Subjektivität besagt, dass das Erleben eines Selbst, also das Erleben eines bewussten und konsistenten Ichs über die Zeit hinweg, dadurch entsteht, dass unser phänomenales Selbstmodell ebenfalls fast gänzlich transparent ist (Metzinger, 2003). Das Erleben unseres Ich oder phänomenalen Selbst stellt den Ausgangspunkt der Erste-Person-Perspektive dar, die aus den Komponenten „Meinigkeit“, „Selbstheit oder präreflexiver Selbstvertrautheit“ und „Perspektivität“ besteht (Metzinger, 2005, S. 4). Die Erste-Person-Perspektive ist während REM-Träumen und vermutlich auch während der meisten Tagträume eingeschränkt; der luzide Traum stellt aufgrund der nichttransparenten Wahrnehmung des Traum-Ichs einen Sonderfall dar, da die Informationsverarbeitung des Traum-Ichs durch das Wach-Ich gleichzeitig beobachtet werden kann (Metzinger, 2011; Metzinger & Windt, 2007). Trotz beschränkter Wahrnehmungsmodalitäten werden wechselnde Ausprägungen primärer und sekundärer Bewusstseinsqualitäten während luzider Träume, aber auch bei der Beendigung von Tagtraumzuständen introspektiv ansatzweise erfahrbar, z. B. wird die wieder einsetzende Orientierung in der Realität bemerkt (Metzinger, 2011).

1.3.2 Edelman: Primäres und sekundäres Bewusstsein, Theory of Neuronal Group Selection (TNGS) und Dynamic Core Hypothesis (DCH)

Edelman (2007) unterscheidet evolutionär entstandene, quantitative Grade von Bewusstsein: Das primäre Bewusstsein, welches Tieren zugesprochen wird und sich durch Konkretheit auszeichnet, impliziert Fähigkeiten zu Perzeption, Emotion und Lernen, wodurch einfaches Wahrnehmungsbewusstsein ermöglicht wird. Das sekundäre Bewusstsein, das beim Menschen und vermutlich einigen Primaten zusätzlich zum primären Bewusstsein, wahrscheinlich parallel zur Entwicklung des REM-Schlafs entstanden ist, zeichnet sich auf höchster Stufe durch die Fähigkeit zu Metabewusstsein aus, welche volitionale Prozesse, rationale Abstraktionsfähigkeit (Sprache) und Selbstreflektion umfasst (Edelman & Tononi, 2002; Hobson & Voss, 2010; s. a. Gottesmann, 2007). Der Entstehung von Bewusstsein liegen empirisch untersuchbare neurobiologische Prozesse zugrunde, die sich wesentlich von festgelegten Rückkopplungsschleifen eines instruktionsbasierten Computersystems unterscheiden: Selektionale, dynamische, reentrante Interaktionen weit verteilter Neuronengruppen stellen den zentralen Mechanismus bewusster Prozesse dar (Edelman, 2003; Edelman & Tononi, 2002; Seth et al., 2006; Sporns, Tononi & Edelman, 2000). Während primäres Bewusstsein durch reentrante Wechselwirkungen zwischen Wahrnehmungs- und Gedächtnissystemen zustande kommen soll, werden zur Ausbildung des sekundären Bewusstseins weitere reentrante Schaltkreise zwischen „Sprach- und Begriffszentren“ postuliert (Edelman & Tononi, 2002, S. 151).

Die phylo- und ontogenetische Entstehung von Bewusstsein erklärt Edelman (2007) auf Basis des evolutionär-darwinistischen Ansatzes, der Variabilität und Vielfalt zur selektionalen Entwicklung in Populationen voraussetzt. Die Theory of Neuronal Group Selection (TNGS) wendet dieses Prinzip auf die Anatomie und Funktionen des Gehirns an: „Entwicklungsselektion“ (Edelman, 2007, S. 49) führt demnach zu dynamischen Verbindungen hochvarianter neuronaler Gruppen, aus der die spätere Neuroanatomie entsteht, „Erfahrungsselektion“ (Edelman, 2007, S. 49) verstärkt oder vermindert erfahrungs- und lernabhängig synaptische Verbindungen und zelluläre Aktionsbereitschaften. Der Prozess des „Reentry oder reziproke Koppelung“ (Edelman, 2007, S. 50) ermöglicht durch raumzeitliche Koordinationsmechanismen rekursiv aufeinander bezogene Repräsentationen, indem er in einer massiven Parallelschaltung die Aktivität intra- und intermodaler neuronaler Gruppen synchronisiert, verändert und dadurch auch selbst verändert wird (Contreras, Destexhe, Sejnowski & Steriade, 1996; Edelman & Tononi, 2002).

Die Dynamic Core Hypothsis (DCH) als Weiterentwicklung der TNGS überträgt diese Prinzipien auf die physikalische Entstehung bewusster Wahrnehmungsprozesse, die sich durch die beiden Haupteigenschaften Integration und Differenziertheit kennzeichnen und mit der einheitlichen und integrierten Wahrnehmung der phänomenalen Erfahrung – Qualia – konvergieren (Edelman, 2003, 2007). Die Integration von Information aus verschiedenen Modulen wird vornehmlich auf die funktionelle Konnektivität reentranter Interaktionen des vom Hirnstamm beeinflussten Thalamus zurückgeführt, und die integrierte neuronale Aktivität wird nur dann bewusst wahrgenommen, wenn sie gleichzeitig stark differenziert ist, nicht wenn sie, wie z. B. bei epileptischen Anfällen, homogen ausfällt (Edelman, 2003; Edelman & Tononi, 2002; Sporns, Tononi & Edelman, 2002). Läsionsstudien unterstützen die Notwendigkeit der Integration weiträumiger neuronaler Aktivität durch reentrante Interaktionen für die bewusste Wahrnehmung, bei der die thalamischen intralaminären Nuclei (ILN) eine besondere Rolle spielen könnten (Bogen, 1995; Gazzaniga, 1995; Kolb & Whishaw, 1993; Tononi & Edelman, 1998).

Die Korrelation unterschiedlich bewusster Erfahrungen mit Veränderungen der Aktivierung innerhalb und zwischen verschiedenen Hirnarealen zeigt sich nicht nur im Paradigma der (un-)bewussten Wahrnehmung externaler Stimuli, sondern auch bei mittelfristigen Aktivierungen unterschiedlicher Module wie Gedächtnis oder Imaginationen im REM-Traumzustand sowie bei automatisierten und nichtautomatisierten kognitiven Operationen; die empirische Beweislage letzterer ist rudimentär (Edelman & Tononi, 2002; Posner & Raichle, 1996; Tononi & Edelman, 1998). In Zuständen der Abwesenheit von Bewusstsein wie Koma oder während tiefer Narkose sind sowohl Kortex als auch Thalamus weit weniger aktiviert, und auch im bewusstseinsfernen Slow Wave Sleep (SWS) ist die zerebrale Durchblutung stark herabgesetzt (Braun et al., 1997; Maquet et al., 1996; Tononi & Edelman, 1998). Da Metabolismusraten beim Menschen mit der Aktivität einzelner neokortikaler Neurone unkorreliert sind (Steriade, Timofeev & Grenier, 2001; Tononi & Massimini, 2008), scheinen sie aus theoretischer Perspektive auf individueller Ebene kein reliabler Indikator für Bewusstsein zu sein (Boly et al., 2009).

In Anbetracht der vielfältigen, nicht voneinander unabhängigen physiologischen Parameter des Gehirns, welches nach Edelman (2007) „das komplexeste materielle Gebilde im uns bekannten Universum“ darstellt (S. 27), ergibt sich die Frage, ob es überhaupt möglich ist, Bewusstsein rein quantitativ zu messen, da eine Nichtbeachtung qualitativer Aspekte eine unzulängliche Reduktion impliziert (Seth et al., 2006; s. a. Izhikevich & Edelman, 2008). Neben den Maßeinheiten der neuronalen Komplexität (CN) und der kausalen Dichte (cd) stellt das Maß der Informationsintegration (Phi) das einzige Vorgehen dar, das dazu geeignet erscheint, kausale Interaktionen auf Basis effektiver Informationen quantitativ zu erfassen, auch wenn es die von Seth et al. (2006) vorgeschlagenen Dimensionen der räumlichen, temporalen und rekursiven Komplexität, welche sich im Raum der phänomenalen Qualia widerspiegeln, noch nicht zu genügen vermag (Baars & Seth, 2009).

1.3.3 Tononi: Integrated Information Theory of Consciousness (IITC)

Die IITC konzipiert Bewusstsein informationsverarbeitungstheoretisch, macht es theoretisch messbar (Φ) und liefert empirisch überprüfbare Hypothesen (Baars & Seth, 2009; Tononi, 2004). Ähnlich der DCH wird postuliert, dass das Ausmaß, Bewusstsein zu generieren, von den Fähigkeiten eines Systems abhängt, in jeweils einen vieler möglicher Status einzutreten – Information – der nicht in unabhängige Komponenten unterteilt werden kann – Integration (Tononi, 2004). Die theoretische Konzeptualisierung netzwerkbasierter Bewusstseinsfunktionen, z. B. der Kognition, basiert auf Ergebnissen neurobiologischer Studien, die funktionale Segregation und Integration in multiplen räumlichen und zeitlichen Dimensionen als Hauptorganisationsprinzipien in der Großhirnrinde ausgemacht haben (Sporns, Tononi & Kötter, 2005). Tononi (2004) stellt zwei Grundfragen bezüglich des Bewusstseinsproblems, erstere bezieht sich auf Bewusstseinszustände, die zweite auf Bewusstseinsinhalte:

1. Welche notwendigen und hinreichenden Bedingungen determinieren die An-, Abwesenheit und das Ausmaß von Bewusstsein?
2. Welche notwendigen und hinreichenden Bedingungen determinieren die Art von Bewusstsein (z. B. Sehen, Hören), die ein Organismus erlebt?

Zur Beantwortung der ersten Frage stellt Tononi (2004) zwei Gedankenexperimente auf: Im Gegensatz zu einer Photodiode, die zwischen genau zwei möglichen Zuständen unterscheidet, wird beim Menschen bei der gleichen Entscheidung (An - Aus, Hell - Dunkel) wesentlich mehr Information generiert, da ihm ungleich mehr unterschiedliche Zustände zur Verfügung stehen. Wird Information im Sinne der Informationstheorie als eine Reduktion von Unsicherheit durch die Wahl potenzieller Ergebnisse alternativer Möglichkeiten definiert, kann diese durch die Entropiefunktion gemessen werden (Tononi, 2009a). Die Berechnung des mittleren Informationsgehalts eines Zeichens über die gewichtete Summe des Logarithmus der Wahrscheinlichkeiten alternativer Ausgänge verdeutlicht, warum der Mensch bei einer Entscheidung zwischen zwei Zuständen unendlich mehr Information generiert als eine Photodiode (Tononi, 2004). Integration, i. e. die Einheit der Erfahrung aufgrund kausal untrennbarer Subsysteme, erläutert Tononi am Beispiel einer idealisierten Einmegapixel-Digitalkamera, die bei einer nur binären Wahlmöglichkeit einer jeden Diode immerhin 21.000.000 Zustände annehmen könnte. Da der Status einzelner Photodioden unabhängig ist, und es keinerlei Interaktion zwischen ihnen gibt, kann keine Information ausgetauscht werden (Tononi, 2004). Im Gegensatz dazu ist im menschlichen Gehirn der Status einzelner Elemente kausal von denen anderer Elemente abhängig, Information wird physikalisch integriert und bewusste Erfahrung wird phänomenal integriert erlebt: Es ist z. B. unmöglich, Farbe getrennt von Form wahrzunehmen (Tononi, 2009a; Tononi & Laureys, 2009). Zudem benötigt bewusste Erfahrung Zeit, die Generierung einer sensorischen Erfahrung benötigt 200 - 300 Millisekunden (Tononi, 2009a). Folglich wird Bewusstsein als Kapazität der kausal effektiven Informationsintegration eines Systems, z. B. des Gehirns, quantifiziert und kann mit Hilfe des Φ-Wertes, der verdeutlicht dass die Information I in eine Entität O integriert wird, berechnet werden (Boly et al., 2009; Tononi, 2004). Phi gilt als hinreichende Bedingung für Bewusstsein (s. a. Baars & Seth, 2009).

Würden „Φ(S)“ für alle m Elemente eines aus n Elementen bestehenden vielschichtigen Systems beginnend mit m = 2 berechnet, würden nach der Reduktion aller „Subsets“ (S), die in größere Subsets mit höheren Phi-Werten integriert sind, mehrere sogenannte „Komplexe“, i. e. Subsets mit Φ > 0, resultieren (Tononi, 2004, S. 47, Ü. d. Verf.). Hierfür muss zunächst jeweils die effektive Information „EI (A ⇋ B)“ berechnet werden, dann die minimale Informationsintegration innerhalb aller Subsets und Komplexe, bis hin zum „Hauptkomplex“ mit dem höchsten Wert „Φ(S) = EI (MIB(S))“ (Tononi, 2009a, S. 120): Die effektive Information eines bipartitionierten Subsets, also die wechselseitigen, wahrscheinlich meist asymmetrischen kausalen Interaktionen zwischen einer Quelle und einem Ziel werden per Entropiefunktion ermittelt, z. B. im Sinne diskreter neuronaler Feuerungsraten eines Subsets wie einer kortikalen Säule: „EI (A ⇋ B) = EI (A®B) + EI (B®A)“ (Tononi, 2004, S. 46). Der Betrag der Informationsintegration Φ eines Subsets S ist der Wert „EI (A ⇋ B)“ der Bipartitionierung des Systems mit der minimalen normalisierten effektiven Information, also „Φ(S) = EI (MIB(S))“ (Tononi, 2009a, S. 120). Dieser Wert wird auch „Minimum Information Bipartition Complexity“ (MIB; Tononi, 2009a, S. 120) genannt, die entsprechende Partitionierung wird zumeist eine sein, welche die jeweiligen Subsets bis hin zum Gesamtsystem in zwei Hälften teilt (Tononi, 2009a). Der Hauptkomplex mit dem höchsten Φ(S) eines Systems steht mit dem gesamten System in Beziehung (m = n), und läge im Falle des Gehirns dem vorherrschenden Erlebniszustand zugrunde (Tononi, 2004; s. a. Boly et al., 2009). Bei einem nicht integrierten System beträgt der Wert der MIB Null (Tononi, 2004). Elemente können zu mehr als einem Komplex gehören und Komplexe können sich überlappen sowie mit außerhalb liegenden Elementen durch „ports-in“ und „ports-out“ (Boly et al., 2009, S. 391) verbunden sein. Da Information nur innerhalb eines Komplexes integriert werden kann, ist die logische Schlussfolgerung, dass das Erleben von Bewusstsein im Sinne der Informationsintegration notwendigerweise subjektiv, privat und an eine Erste-Person-Perspektive gebunden ist (Tononi, 2004). Die Beantwortung der zweiten Frage nach Korrelaten der Art von Bewusstseinsinhalten erfolgt auf der Basis von Erkenntnissen aus Läsionsstudien und mit Hilfe der Berechnung der „effektive information matrix“ aus den jeweils interagierenden Variablen (Tononi, 2004, S. 48-50, 2009a).

Nachteil der Theorie ist, dass sie auf das menschliche Gehirn bisher nur teilweise angewandt werden kann: Computersimulationen reichen momentan lediglich für die approximative Berechnung biologischer Organisationsprinzipien in Teilbereichen (Tononi, 2009a). Darüber hinaus fehlen valide räumliche und zeitliche neuroanatomische Skalen der Informationsintegration, und obwohl die Organisationsstruktur des thalamokortikalen Systems dafür spricht, dass es einen höherrangigen Komplex darstellen könnte, ist die Zuordnung neuroanatomischer Areale zu Subsets und Komplexen noch nicht möglich (Boly et al., 2009; Tononi, 2009a). Vorteile der Theorie sind Erklärungsmöglichkeiten, die mit neurobiologischen Befunden in Einklang stehen: das Potenzial, Bewusstsein mit spezifischen kortikalen Arealen in Verbindung bringen zu können, zeitliche Bedingungen der Entstehung von Bewusstsein zu berücksichtigen und die Möglichkeit, unbewusst bleibende Einflüsse von außen auf den Hirn- bzw. Bewusstseinszustand miteinbeziehen zu können (Boly et al., 2009; Tononi, 2005). Neben Computersimulationsstudien und invasiven Tierstudien zur Erforschung möglicher Parameter kortikaler Konnektivität (Sporns & Kötter, 2004; Tononi & Sporns, 2003) können physiologische Indikatoren der Kapazität zur Informationsintegration, i. e. neurobiologische Mechanismen der neuronalen Integration und des Binding, welche mit der graduellen An- und Abwesenheit von Bewusstsein korrelieren, in verschiedenen Bewusstseinszuständen empirisch überprüft werden (Tononi, 2005; Tononi & Massimini, 2008). Auf Basis des visuellen Systems werden als relevante Integrationsmechanismen zwischen funktional verschiedenen Arealen vor allem parallel geschaltete, reentrante Signalaustauschprozesse angesehen (Tononi, Edelman & Sporns, 1998). Die effektive Konnektivität als Ausmaß der Kapazität einer Gehirnregion, die Aktivität anderer Regionen zu beeinflussen, kann gemessen werden, indem bestimmte Hirnareale per transkranieller Magnetstimulation (TMS) stimuliert werden, und die Ausbreitung evozierter Aktivität in Kombination mit hochauflösendem EEG überprüft wird (Esser, Hill & Tononi, 2009). Während frühe sensorisch evozierte Potenziale sich im SWS und Wachen kaum unterschieden (Amadeo & Shagass, 1973; Campbell & Bartoli, 1986) und TMS-induzierte Aktivität im NREM-Schlaf sogar kurzfristig höher ausfiel, konnte gezeigt werden, dass die effektive Konnektivität auf längeren Distanzen, zwischen thalamokortikalen Arealen, im SWS sehr stark reduziert war (Esser et al., 2009; Massimini, Ferrarelli, Huber, Esser, Singh & Tononi, 2005; Massimini et al., 2010). Die per TMS evozierten Aktivierungsmuster im REM-Schlaf hingegen fielen ähnlich dem Wachzustand aus (Massimini et al., 2010). Die Autoren vermuten, dass ein „cortical gate“ (Esser et al., 2009, S. 2107) für die reduzierte Weiterleitung im SWS verantwortlich sein könnte, und nutzen bestimmte Schlafstadien als Modell für reduziertes Bewusstsein bei hirnverletzten Patienten (Massimini, Boly, Casaly, Rosanova & Tononi, 2009; s. a. Tononi & Massimini, 2008). Auch während per Midozalam induzierter Narkosezustände konnte im Vergleich zum Wachzustand eine stark reduzierte zeitliche und räumliche Ausbreitung per TMS evozierter Aktivität in verschiedenen kortikalen Arealen festgestellt werden (Ferrarelli et al., 2010). Die Untersuchung frontaler und frontoparietaler Areale in veränderten Bewusstseinszuständen könnte bei der Einengung notwendiger aktivierter Hirnreale für die bewusste Erfahrung eine entscheidende Rolle spielen (Boly et al., 2009; Buckner et al., 2009; Hagmann et al., 2008).

1.3.4 Hobson: Brain-mind Paradigma, Theory of protoconsciousness, Activations-Synthesis- (AS) und AIM-Modell

Hobson (1999a & b, 2005) postuliert die Einheit von Gehirn und Geist; Grundlage der Theorie sind physische und psychische Veränderungen in verschiedenen Bewusstseinszuständen, insbesondere Wachen und Schlafen. Die sowohl in Wach- als auch REM-Schlafzuständen aktivierten kortikothalamischen und limbischen Hirnstrukturen werden als unmittelbare Grundlage bewusster Erfahrung angenommen (Hobson, 2009b). Um als System zu funktionieren, müssen Neuronenpopulationen miteinander in Verbindung stehen und zeitlich wie chemisch einheitlich aktiviert sein (Hobson, 2009b). Bewusstsein und Bewusstseinsqualitäten wie kognitive Funktionen sind zustandsabhängig; analog Freud werden zwei unanzweifelbare Formen angenommen: Primäre Prozesse (Perzeption und Emotion), die mit schlafenden Zuständen assoziiert sind und sprachbasierte sekundäre Prozesse (selbstreflexive Bewusstseinsqualitäten, abstraktes Denken, Volition und Metakognition), die vornehmlich in Wachzuständen stattfinden (Hobson & Stickgold, 1994; Hobson, 2009b; Hobson & Voss 2010, 2011). Im Unterschied zu Freud werden beide Bewusstseinsformen aufgrund der zugrundeliegenden physiologischen Mechanismen nicht als antagonistisch, sondern phylo- und ontogenetisch als sich ergänzend angesehen (Hobson, 1990; Hobson & Voss, 2010). Der REM-Schlaf dient u. a. zur Entwicklung und Aufrechterhaltung von (sekundären) Bewusstseinsfunktionen, deren Konstruktionsprozesse graduell und lebenslang erfolgen; diese Annahme korrespondiert mit der ontogenetischen Verteilung der Schlafstadien und zumeist mit der artenübergreifenden Entwicklung des REM-Schlafs (Hobson, 1990, 2009b). Der REM-Traum stellt eine Art protobewussten Zustand dar: Ein virtuelles Modell der Realität wird durch zufällige Aktivierungen phylogenetisch älterer Hirnstrukturen wie dem pontinen Tegmentum und dem Thalamus initiiert (Hobson, 2009b; Metzinger, 2011). Volitionale Prozesse im REM-Schlaf und die Existenz des freien Willens im Wachbewusstsein hält Hobson (2009b) aufgrund physiologischer Hinweise für illusionär (s. a. Koch & Tononi, 2009; Wegner, 2004).

Das Konzept des retikulären Aktivierungssystems (Moruzzi und Magoun, 1949) wurde um die Entdeckung der REM-On- und Off-Zellen, assoziierte Neuromodulatoren und Stimulusquellen erweitert: Das AS-Modell (Hobson & Stickgold, 1994) als Vorläufer des AIM-Modells (Aktivierung/Input/Modus) postuliert als neurophysiologisches Korrelat des Traumbewusstseins den sogenannten „Dream State Generator“ (Hobson & McCarley, 1977, S. 1335) – hirnstammbasierte Aktivierungsmechanismen, die im Schlaf periodisch subkortikale und kortikale Strukturen aktivieren. Das AIM-Modell differenziert Bewusstseinszustände anhand dreier Faktoren (Tabelle 2), die sich auf neurobiologischer und psychischer Ebene manifestieren.

Tabelle 2

AIM-Modell (Hobson, 1999a, S. 158-185, 2009c, S. 964)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die per EEG messbare Aktivierung (A) ist in REM- und Wachzuständen ähnlich hoch, sie beeinflusst die kognitive Kapazität sowie den Grad des Bewusstseins (Hobson, 2009c). Physiologische Indikatoren der auf internale oder externale Stimuli fokussierten Informationsaufnahme (I) sind EMG-Aktivität, H-Reflex und die im REM-Schlaf internal generierten ponto-genikulo-okzipitalen Kortexwellen (PGO-Wellen), die in Wachzuständen nur kurzfristig bei Orientierungsreaktionen auftreten (Hobson, 1990, 2009c). Schon 1977 vermuteten Hobson und McCarley, dass PGO-Wellen an der halluzinationsähnlichen traumtypischen Bildersprache beteiligt sind, indem sie die sensomotorische Integration fördern und Interaktionen mit der Umwelt simulieren (Hobson, 2009b). Die Aktivierung der cholinergen REM-On und aminergen REM-Off Neuronenpopulationen des Hirnstamms (M) wirkt sich auf weitere Transmitterexpressionen, den Bewusstseinszustand und den Informationsbezug aus, unterscheidet Wach-, NREM- und REM-Zustand sehr gut, und scheint maßgeblich mitverantwortlich für die zustandsbezogenen psychologischen und phänomenologischen Unterschiede zu sein (Hobson, 2009a & b). Weder das Verhältnis vorwiegend aminerger oder cholinerger Neuromodulation durch REM-On- und Off-Neuronen noch PGO-Wellen können bisher am Menschen gemessen werden, von der Übertragbarkeit tierexperimenteller Untersuchungen wird ausgegangen (Hobson, 2009c), diese ist allerdings umstritten (Dawson & Conduit, 2011).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Zustandsraum-Modell ( Hobson, 1999a, S. 158 & 181, 2009b, S. 808)

Abbildung 2 zeigt das dreidimensionale „state space model“ (Hobson, 1999a, S. 158), in dem Bewusstseinszustände, grob vereinfacht, räumlich lokalisiert werden können. Eine vierte, zeitliche Achse wird zugunsten der Anschaulichkeit nicht dargestellt; kritisiert wird, dass die Faktoren trotz orthogonaler Darstellung nicht voneinander unabhängig sind und sowohl I als auch A multidimensional zu konzipieren sind (Hobson, 1999a; Hobson & Voss, 2010; LaBerge, 2000). Aufgrund der Kontinuität nichtstatischer Bewusstseinszustände wird von einer unbegrenzten Anzahl zustandsspezifischer Regionen im Raum ausgegangen (Voss et al., 2009).

Im Wachzustand nehmen alle drei Faktoren hohe Werte an. Im REM-Zustand sind Informationsbezug und aminerge Neuromodulation am niedrigsten ausgeprägt (noradrenerges und serotonerges System inhibiert, cholinerges System disinhibiert), die EEG-Aktivierung ist jedoch ähnlich hoch, weshalb der REM-Schlaf von Jouvet (1962) als paradox bezeichnet wurde (Hobson, 2009b). Die Aktivierung scheint für phänomenologische Ähnlichkeiten von Wach- und REM-Zustand verantwortlich zu sein (Hobson, 2009c). Kognitive Besonderheiten des Traumbewusstseins wie halluzinationsähnliche bildliche Perzeption (Imagery), verstärkte Emotionen, instabile Orientierung und stark beeinträchtigte Gedächtnisfunktionen korrelieren mit der veränderten Neurochemie während des Schlafs (Kahn et al., 1997). Der luzide Traum ist als hybrider Zustand ungefähr in der Mitte zwischen fokussierter Wachheit und REM-Traum lokalisiert (Hobson 2009b). Inwiefern der Tagtraum analog des luziden Traums einen rekursiven Bewusstseinszustand im Wachen darstellt, wurde bisher nicht untersucht (Hobson, 1999a; Vaitl et al., 2005).

PET- und rCBF-Studien (regional Cerebral Blood Flow) zeigen, dass in Wach-, REM- und NREM-Zuständen bestimmte Gehirnregionen verschieden stark aktiviert sind, welche mit veränderten Bewusstseinsfunktionen, z. B. der verstärkten emotionalen Aktivierung im REM-Traum, assoziiert werden (Braun et al., 1997; Gang-Vu, Schabus, Desseilles, Schwartz & Maquet, 2007; Hobson, Pace-Schott, Stickgold & Kahn, 1998; Maquet et al., 1996; Muzur, Pace-Schott & Hobson, 2002). Im Vergleich zum Wach- und NREM-Zustand sind während des REM-Schlafs das pontine Tegmentum, die Amygdala, das parietale Operculum, parahippocampale und tiefe frontale kortikale Areale stärker aktiviert, während der Precuneus und Teile des dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC), vermutlich durch Acetylcholin, inhibiert werden (Hobson, 2009c; Kahn & Gover, 2010). Es liegt nahe, dass die relative Deaktivierung des DLPFC den im REM-Traum stark herabgesetzten exekutiven Funktionen wie dem Kurzzeitgedächtnis, selbstreflexiven Bewusstseinsfunktionen, schlussfolgernder Logik und volitionaler Handlungskontrolle zugrunde liegt (Dietrich, 2003; Hobson, 1999a, 2009c; Hobson, Pace-Schott & Stickgold, 2000; Muzur et al., 2002; Pace-Schott, 2007). Nach Hobson (1999a) spiegelt sich die Modularität des Bewusstseins in verschiedenen Gehirnarealen wider, die qualitative, graduelle Ausprägung des Bewusstseins in zustandstypischen elektrokortikalen Aktivierungen verschiedener Frequenzbänder, die Einheit des Bewusstseins scheint mittels synchroner Vernetzungen einzelner Neuronen und Neuronenverbände, auch über Hirnregionen hinweg, auf neurochemischer Modulation basierend zu entstehen.

1.4 Neuronale Korrelate des Bewusstseins (NCC): Physiologische Indikatoren

Im Rahmen der Wahrnehmungsforschung definierten Crick und Koch NCC als „... den kleinsten Satz neuronaler Ereignisse und Mechanismen... , der gemeinsam für ein bestimmtes bewusstes Perzept hinreichend ist“ (Koch, 2005, S. 18). Block (2005) plädiert für eine Unterscheidung phänomenaler und „Access NCC“ (S. 47), wohingegen Overgaard, M. und Overgaard, R. (2010) NCC von Bewusstseinszuständen und mentalen Inhalten als untrennbar verbunden ansehen. Auf Bewusstseinszustände, -qualitäten und -inhalte bezogen gilt die ursprüngliche Definition der NCC als Zielvorgabe, der sich u. a. mit Hilfe neuer Methoden, z. B. der Manipulation kortikothalamischer Neurone, genähert wird – empirische Ergebnisse neuronaler Korrelate werden aktuell zumeist korrelativ interpretiert (Koch & Tononi, 2009).

Neben notwendigen physiologischen Grundbedingungen werden vor allem präfrontale Areale und spezifische Aktivierungsmuster wie Kohärenzen im Gamma-Frequenzband mit exekutiven Funktionen in Verbindung gebracht (Dietrich, 2003; Hobson, 1999a; Kahn & Gover, 2010). Synchrone Oszillationen hoher Frequenzen können heute noch nicht als notwendige oder hinreichende Bedingungen für Bewusstsein bezeichnet werden, da bisher ungeklärt ist, ob sie in einzigartiger Weise mit Bewusstsein in Zusammenhang stehen; trotz divergierender Ergebnisse sowie konzeptioneller Probleme (Tononi & Laureys, 2009) kann aktuell festgehalten werden, „... that there can be synchrony without consciousness, though perhaps not consciousness without synchrony, at least in mammalian brains“ (Tononi & Koch, 2008, S. 252-253).

1.4.1 Präfrontaler Kortex und die Hypothese der vorübergehenden Hypofrontalität

Bis zu 60 Areale werden innerhalb des präfrontalen Kortex (PFC) unterschieden, u. a. die Brodmann-Areale 8 - 12, 24 und 32 der Regio cingularis sowie 44 - 47 der Regio frontalis (Gruber, Arendt & Cramon, 2005). Neben der besonders ausgeprägten Konnektivität unterscheidet sich der PFC von anderen Hirnarealen durch seine Zytoarchitektonik, er besteht zum Großteil aus granulären Anteilen, die zumeist lateral gelegen sind und nur im Primatenhin vorkommen, der agranuläre Anteil ist primär im medialen präfrontalen Kortex (MPFC) lokalisiert (Gruber et al., 2005; Thier, 2006).

Sogenannte exekutive Funktionen wie die Fähigkeiten zu planen und Entscheidungen zu treffen, sind ohne untergeordnete Funktionen wie Aufmerksamkeitskontrolle, Arbeitsgedächtnis und Verhaltensinhibition nicht möglich und werden hirnphysiologisch vor allem in frontalen kortikalen Arealen lokalisiert (Gruber et al., 2005; Miller & Cohen, 2001; Muzur et al., 2002). Obwohl eine simple Zuordnung psychisch scheinbar distinkter Funktionen wie Aufmerksamkeit, Arbeitsgedächtnis oder kognitiver Kontrolle zu neurophysiologischen Strukturen oder Funktionsmechanismen schwierig ist, wird hinsichtlich exekutiver Funktionen höchster Ordnung von einer notwendigen Beteiligung des DLPFC ausgegangen, z. B. im Sinne einer integrativen Funktion (Dietrich, 2003; Gruber et al., 2005). Empirische Studien zeigen eine Beteiligung des DLPFC an Funktionen wie Arbeitsgedächtnis, gerichteter Aufmerksamkeit und zeitlicher Integration (Dietrich, 2003; Fuster, 2000; Posner, 1994). Sekundäre Bewusstseinsqualitäten wie abstraktes Denken, Metakognition, selbstreflexives Bewusstsein, Theory of mind sowie kognitive Flexibilität scheinen ohne einen voll funktionierenden DLPFC beeinträchtigt oder nicht möglich zu sein (Dietrich, 2003; Rounis, Maniscalco, Rothwell, Passingham & Lau, 2010).

Evolutionäre Ansätze gehen von hierarchisch geordneten kognitiven Bewusstseinsfunktionen aus; Dietrich (2003) sieht keine einzelne neuronale Struktur als notwendig und hinreichend an, betrachtet den DLPFC mit seinen Verbindungen zum lateralen Thalamus, dorsalen Nucleus caudatus, Hippocampus und Neokortex (Gruber et al., 2005) jedoch als höchste Stufe über dem Gehirnstamm, dem Thalamus, limbischen und kortikalen Strukturen. Läsionsstudien zeigen, dass der Verlust des DLPFC mit Einschränkungen höchster Bewusstseinsfunktionen verbunden ist, während Schädigungen ventromedialer Areale oder hierarchisch niedriger liegenden Strukturen, z. B. bei unilateralem Neglekt oder Blindsight, nicht zu generellen Beeinträchtigungen sekundärer Bewusstseinsqualitäten führen (Damasio, 1994/2010; Dietrich, 2003; Mataró, Jurado, García-Sanchez, Barranquer, Costa-Jussà & Junqué, 2001). Für primäres Bewusstsein ist der präfrontale Kortex nicht nötig (Markowitsch & Kessler, 2000; Mataró et al., 2001; Tononi & Koch, 2008). Die Rolle dorsaler und lateraler präfrontaler Areale bei exekutiven Funktionen wie planerischem Denken, Arbeitsgedächtnis und kognitiver Flexibilität in Abgrenzung zu ventromedial gesteuerten Funktionen der Verhaltensinhibition und Emotionsregulation konnten empirisch sowohl per MRT als auch anhand von Läsionsstudien belegt werden (D’Esposito & Postle, 2002; Duncan & Miller, 2002; Duncan & Owen, 2000). Einer Metaanalyse zufolge legen bildgebende Studien nahe, dass „purely cognitive, ‚cool’ decision processes“ eher dorsolateralen Arealen zugeordnet werden können, „emotionally modulated, ‚hot’ decision-making processes“ mit orbitofrontalen Gebieten in Verbindung stehen (Pace-Schott, 2007, S. 119; s. a. Krain, Wilson, Arbuckle, Castellanos & Milham, 2006).

Jüngste neuroanatomische Studien zeigen, dass präfrontale Areale strukturell und funktional zu den am stärksten verschalteten Teilen des Gehirns zählen (Boly et al., 2009; Miller & Cohen, 2001; Pace-Schott, 2007). Übereinstimmend mit der IITC wird angenommen, dass bestimmte höhere Funktionen des Bewusstseins hierdurch ermöglicht werden (Buckner et al., 2009; Hagmann et al., 2008). Boly et al. (2009) gehen neben der notwendigen Beteiligung des kortikothalamischen Systems davon aus, dass eine Einengung spezifischer Bewusstseinsqualitäten auf bestimmte frontale oder parietale Areale möglich ist. Denkbar ist auch, dass parietale präfrontale Areale vorrangig für das Berichten von Bewusstseinsinhalten zuständig sein könnten (Baars & Seth, 2009).

Während die verminderte Aktivität präfrontaler Areale in verschiedenen Schlafstadien gut belegt ist (Maquet, 2000; Maquet et al., 2005; Muzur et al., 2002; Pace-Schott, 2007), ist die Hypothese der vorübergehenden Hypofrontalität (transient hypofrontality hypothesis“) in veränderten wachen Zuständen weit weniger gut untersucht (Dietrich, 2003, S. 231; Vaitl et al., 2005). Diese besagt, dass Bewusstseinsveränderungen im Sinne eingeschränkter exekutiver Funktionen (z. B. beeinträchtigte Zeitwahrnehmung oder Aufmerksamkeitsfokussierung) in Bewusstseinszuständen wie Traum, „runner’s high“, Meditation, Hypnose, Tagtraum und drogeninduzierten Zuständen dadurch erklärt werden können, dass je nach Induktionsmethode spezifische präfrontale Areale vorübergehend eine verminderte Aktivität aufweisen, die eine Dysregulation verschiedener präfrontaler Schaltkreise auslöst (Dietrich, 2003, S. 239). Pace-Schott (2007) nennt drei Gründe, welche für die Hypofrontalitätshypothese sprechen: Erstens werden exekutive Funktionen durch neuronale Verbindungen des PFC zu anderen Hirnstrukturen ermöglicht, zweitens werden einzelne Areale des PFC mit spezifischen Bewusstseinsfunktionen wie Gedächtnis in Verbindung gebracht (z. B. Moscovitch & Winocur, 2002), und drittens sind nur bestimmte Regionen des PFC im Schlaf inaktiviert (Hobson et al., 2000; Nielsen, 2000).

Eine fMRT-Studie mit professionellen Jazz-Pianisten zeigte die weitgehende Deaktivierung des DLPFC und lateraler orbitaler Regionen bei gleichzeitiger fokaler Aktivierung des MPFC während freier Improvisation im Vergleich zu erinnerter Wiedergabe (Limb & Brown, 2008). Die Autoren bringen das Aktivierungsmuster mit der Abwesenheit von Volition und Monitoring-Bewusstsein in Verbindung, die für spontan fließende und kreative Assoziationen gewinnbringend ist. Studien zur weiteren Erforschung veränderter normaler und pathologischer Bewusstseinszustände und der funktionalen Zustandsabhängigkeit des DLPFC werden ebenso wie die empirische Überprüfung der Hypothese der vorübergehenden Hypofrontalität dringend gefordert (Boly et al., 2009; Dietrich, 2003; Hobson & Voss, 2011; Muzur et al., 2002).

1.4.2 Aktivierung und Kohärenzen im Gamma-Frequenzband

In der Wahrnehmungspsychologie, Bewusstseins- und Traumforschung werden spontane, induzierte, evozierte und emittierte Gamma-Oszillationen untersucht (Müller, 2000; Schürmann, 1997); die divergierenden Definitionen des Gamma-Frequenzbereichs von 20 - 100 Hz überschneiden sich auch funktional mit hohen Frequenzen des Beta-Frequenzbands (Lopes da Silva et al., 2009). Sogenannte 40 Hz-Oszillationen wurden Mitte des 20. Jahrhunderts erstmalig im Geruchssystem von Kaninchen entdeckt (Adrian, 1941), und obwohl Freeman schon 1975 die Bedeutung für die (olfaktorische) Informationsverarbeitung erkannte, begann die systematische Erforschung erst Ende der 80er Jahre (Gray & Singer, 1989). Inzwischen wurden Oszillationen im Gamma-Frequenzbereich bei Menschen, Säugetieren und Insekten in visuellen, auditiven, somatosensorischen, motorischen, parietalen und hippocampalen Arealen festgestellt (Fries, Nikolic & Singer, 2007).

Da orts- und zeitspezifische, selektive neuronale Synchronisationen im Gamma-Frequenzband in verschiedenen Hirnarealen über kurze und lange Distanzen vorkommen, werden ihnen verschiedene Klassen von Ereignissen und funktionale Bedeutungen zugeschrieben, die von der Integration intra- und intermodaler sensorischer Eindrücke bis zu verschiedenen kognitiven Prozessen, vor allem selektiven Aufmerksamkeitsprozessen, reichen (Schürmann, 1997; Tallon-Baudry & Bertrand, 1999; Womelsdorf & Fries, 2011). Interaktionale Parameter hochfrequenter Oszillationen bieten eine besonders feine zeitliche Auflösung und werden für die einheitliche und kohärente Erfahrung des Bewusstseinsgeschehens („stream of consciousness“, James, 1890, zitiert nach Cvetkovic, 2011, S. 5) als wesentlich angesehen (Balduzzi, Riedner & Tononi, 2008; Edelman & Tononi, 2002; Hobson, 1999a; Metzinger, 2011; Tononi & Laureys, 2009). Es wird davon ausgegangen, dass eine präzise Synchronisierung als verstärkender Mechanismus der Top-down- und Bottom-up Informationsweiterleitung dient, und rhythmische oszillatorische Prozesse leichter synchronisiert werden können (Engel, Fries & Singer, 2001; Tallon-Baudry, Bertrand, Delpuech & Pernier, 1997; Tononi & Laureys, 2009). Elektrophysiologische Oszillationen werden im thalamischen System und in der reziprok verschalteten Großhirnrinde modulationsabhängig generiert; ihre Manifestationen und Entstehungsmechanismen werden auf verschiedenen Ebenen – per EEG, Elektrokortikogramm (ECG), interneuronal und intrazellulär – untersucht (Steriade, 1996; Steriade, McCormick & Sejnowski, 1993). Eine Extrapolation intrakortikaler Ableitungen, die Ergebnissen durch Oberflächen-EEGs oft widersprechen, ist weder auf neuronale Gruppen noch Oberflächenspannungen zulässig, dies gilt auch umgekehrt (Bullock, McClune, Achimowicz, Iragui-Madoz, Duckrow & Spencer, 1995). Steriade und McCarley (2005) berichten intrakortikal abgeleitete spontane Gamma-Band Aktivität neokortikaler und thalamischer Neurone in depolarisierenden Phasen des SWS und tiefen Narkosezuständen bei Katzen in vitro und in vivo. Cerf und Mackay (2011) stellten per ECG fest, dass Epilepsiepatienten durch externale Stimuli hervorgerufene Feuerungsraten individueller Neurone im medialen temporalen Lappen durch internal generierte Imaginationen überschreiben konnten; auch ihre Entscheidungen konnten vor der bewussten Wahrnehmung volitionaler Prozesse vorhergesagt werden. Auf intrazellulärer Ebene zeigen neueste optogenetische Studien an Mäusekortizes, dass parvalbuminhaltige Interneurone 40 Hz-Aktivität evozieren und somit die zellulären Bausteine des Bewusstseins darstellen könnten (Cardin et al., 2009; Sohal, Zhang, Yizhar & Deisseroth,2009). Die (zukünftige) Klärung der durch vermutlich unterschiedliche Mechanismen generierten Gamma-Aktivität könnte auch divergierende Ergebnisse in Bezug auf Bewusstseinszustände aufklären (LeBeau, 2010).

Der Zusammenhang zwischen induzierten und evozierten synchronen Oszillationen im Gamma-Band und der bewussten Wahrnehmung externaler Stimuli (Melloni, Molina, Pena, Torres, Singer & Rodriguez, 2007; Summerfield, Jack & Burgess, 2002), der Bindungshypothese (Engel & Singer, 2001a & b) und (selektiven) Aufmerksamkeitsprozessen (Fries, Schröder, Roelfsema, Singer & Engel, 2002; Womelsdorf & Fries, 2011) wird seit Jahrzehnten erforscht und ist empirisch gut abgesichert (Bressler, 1990; Cantero, Atienza, Madsen & Stickgold, 2004; Munk, Roelfsema, König, Engel & Singer, 1996). Des Weiteren wurden Zusammenhänge mit assoziativem Lernen (Miltner, Braun, Arnold, Witte & Taub, 1999), Aufgabenkomplexität (Sannita et al., 2001) und Gedächtnisprozessen (Sederberg, Kahana, Howard, Donner & Madsen, 2003) gefunden. Schon vor der Präsentation erwarteter Stimuli werden selektive Aufmerksamkeitsprozesse durch rhythmische Gamma-Band-Aktivität innerhalb und zwischen neuronalen Gruppen abgebildet, erwartete Stimuli werden schneller und besser aufgelöst weiterverarbeitet (Niebur, 2009; Womelsdorf & Fries, 2011); jedoch nur „bewusst verarbeitete“ Stimuli scheinen Oszillationen auf langen Distanzen zu induzieren (Melloni et al., 2007). Womelsdorf und Fries (2011) postulieren die Theorie der „selective attention through selective synchronisation“ (S. 110): Aufmerksamkeitsprozesse, die für jegliche Informationsverarbeitung eine essentielle Rolle spielen, scheinen Synchronisationsprozesse auf allen Ebenen (einzelne Neuronen, lokale neuronale Gruppen, lange Distanzen zwischen Hirnregionen) zu nutzen.

Oszillationen des Gamma-Frequenzbands, besonders in frontalen, frontolateralen und frontoparietalen Regionen, stehen mit exekutiven Kontrollfunktionen wie bewusster Informationsverarbeitung[4] (Kahn & Gover, 2010), kognitiver Aktivität und der Generierung von Bewusstsein in unterschiedlichen Bewusstseinszuständen in Verbindung (Rusalova, 2006; Sauvé, 1999; Voss et al., 2009). Ergebnisse zustandstypischer Aktivierungsmuster und Kohärenzen auf kurzen und langen Distanzen in verschiedenen Bewusstseinszuständen sind in Kapitel 1.3 und 1.5 aufgeführt.

Beeinträchtigte Bewusstseinsqualitäten scheinen auch bei Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson und Epilepsie mit verschiedenen Anomalien der Synchronisation, vor allem im Beta- und Gamma-Frequenzband, zu korrelieren; z. B. wurde bei Autismusspektrumsstörungen in verschiedenen Frequenzbändern eine frontale Hyperkonnektivität bei gleichzeitiger interkortikaler Hypokonnektivität festgestellt (Lázár et al., 2010; Uhlhaas & Singer, 2006). Bei Schizophreniepatienten wurden u. a. Zusammenhänge einer fehlerhaften Synchronisation im DLPFC und reduziertem Arbeitgedächtnis sowie exekutiven Funktionen gefunden (Haenschel, Uhlhaas & Singer, 2007; s. a. Edelman & Tononi, 2002; Hobson, 1996; Hobson & Voss, 2011).

1.5 Wache und träumende Bewusstseinszustände

Wachen und Träumen sind übergeordnete Systemzustände, die unter dem Einfluss physischer Regelsysteme wie der Formatio Reticularis, dem Thalamus und der Epiphyse stehen, und deren Stadien durch spezifische elektroenzephalographische Aktivierungsmuster, neuromodulatorische Regulationsprozesse und unterschiedlich aktive kortikale Areale gekennzeichnet sind (Hobson & Voss, 2010; Metzinger & Windt, 2007; Schandry, 2003; Spittler, 2001). Die Ausprägungen neuropsychologischer Funktionen bedingen typische kognitive Charakteristika (Tononi, 2009b). Ebenso wenig wie Schlafen ist Wachen im circadianen Basic Rest Activity Cycle (BRAC) ein einheitlicher Zustand (Rossi, 1986). Die quantitative Erhebung verschiedener Wachzustände begann erst Anfang 2000 (Hobson, 1999a; Kennedy, 2011). Da aktuelle empirische Ergebnisse veränderter Wachzustände, z. B. der Meditation, stark divergieren, werden theoretische Annahmen primär aus vergleichsweise vorangeschritteneren Untersuchungen des Reaktionszeitparadigmas, der REM- und luziden Traumforschung abgeleitet.

1.5.1 Tagtraum

„Aber was passiert eigentlich in dem Moment, in dem wir vollständig den Kontakt zu unserer gegenwärtigen Umgebung verlieren, also etwa in einem manifest gewordenen Tagtraum?“ (Metzinger, 2011, S. 63). Metzinger (2011) betont den verlorengegangenen Realitätsbezug zum Hier und Jetzt: „Plötzlich sind wir an einem anderen Ort. Ein anderes gelebtes Jetzt hat sich in unserem Bewusstsein etabliert. Jetzt-heit [sic] ist also ein wesentlicher Bestandteil des Bewusstseins“ (S. 63).

Der Tagtraum ist ein mentaler Prozess, „that involves some kind of imaginal activity” (Klinger, 2009, S. 225), die Aufmerksamkeit für externale Stimuli ist ungeplant oder intentional reduziert und richtet sich auf internal generierte Reize (Edelman & Tononi, 2002; Singer, 1975a). Die Definition eines Tag- oder Wachtraums nach Häcker und Stapf (2004) konvergiert mit der Definition von Freud (1908/1972), beide überschneiden sich mit Phantasie: „... das Ausdenken und Ausmalen von unwirklichen, gefürchteten oder gewünschten Situationen im Wachzustand. In der topologischen und Vektor-Psychologie von Lewin werden die T. [ sic; Tagträume] als Lokomotionen auf die Irrealitätsebene bezeichnet“ (Häcker & Stapf, 2004, S. 934). Werden fünf Beschreibungsdimensionen faktorenanalytischer Kategorisierungsversuche mentaler Aktivität im Wachen zugrunde gelegt, ist ein typischer Tagtraum ungerichtet, stimulusunabhängig, phantasievoll, desintegriert bzw. nicht kohärent und anschaulich oder abstrakt (Tononi, 2009b). Tagträume können sowohl intendiert als auch nichtintendiert oder intrusionsartig sein, sie treten sowohl während der Ausführung kognitiver oder motorischer Tätigkeiten (z. B. Autofahrt auf einer gut bekannten Strecke) als auch in Ruhesituationen auf (Kennedy, 2011; Singer, 1975a; Vaitl et al., 2005). Eine Rückkehr in die Gegenwart, spontan oder durch externale Stimuli verursacht, ist jederzeit möglich (Passie, 2007).

Primäre und sekundäre Bewusstseinsqualitäten können im Tagtraumzustand eingeschränkt, verändert oder stark beeinträchtigt sein (Klinger, 1990; Passie, 2007). Inhaltlich sind Tagträume so verschieden wie möglich, die Mehrzahl steht mit kürzlich Erlebtem oder in naher Zukunft anstehenden Ereignissen oder Hoffnungen in Zusammenhang, sie können aber auch phantastisch, elaboriert oder dramatisch sein (Klinger, 1990). Klinger (1990) grenzt andere Formen von Gedanken und inneren Bildern ab, mit denen Tagträume oft verwoben sind: Perzeptionen, Erinnerungen, interne Kommentare und intendiertes Nachdenken wie Problemlösen und Entscheidungsfindung.

Der auch als Alltagsdissoziation bezeichnete Tagtraumzustand ist zentraler Bestandteil des menschlichen Lebens (Klinger, 1990; Seidl, 2003); aufgrund der zeitweise fehlenden Realitätsorientierung gilt er als veränderter Bewusstseinszustand (Passie, 2007). Werden zu den meist nicht intendierten Tagträumen intendierte Wachträume, spontane und unwillkürliche Gedanken, phantasievolle und desorganisierte hinzugezählt, schwankt die prozentuale tägliche Zeit internaler Stimulusverarbeitung zufälligen Sampling-Experimenten zufolge zwischen 35 und 50% (Klinger, 1990, 2009; Tononi, 2009b). Passie (2007) beziffert circadiane Bewusstseinszustände zusammengefasst folgendermaßen: 60% „Mittleres Tages-Wachbewusst-sein“, 32% verschiedene Schlaf-, Einschlaf- und Aufwachzustände, 2% Tagträume, 4% „fakultativ veränderte Bewusstseinszustände“, 3% „Subtrance“ (S. 11).

1.5.1.1 Verwandte Konzepte

Neben dem Terminus des Tagtraums existieren diverse engverwandte Begriffe, deren gemeinsames Merkmal die Aufmerksamkeitsverlagerung hin zu internalen Stimuli ist: u. a. Mindwandering, Imagination, „Mental Imagery“ (Kosslyn & Koenig, 1995, S. 4), „TUITs: task-unrelated thoughts and images“[5] (Giambra, 1995, S. 1), „fantasy“ (Hobson, 1999b, S. 121) und „Reverie“ (Speziale-Bagliacca, 2008, S. 350). Unterschiedlich stark ausgeprägt sind neben primären und sekundären Bewusstseinsqualitäten der Grad des Kontroll- oder Monitoring-Bewusstseins sowie die Verbalisierbarkeit, die bei Tagträumen ebenso beeinträchtigt sein kann wie bei nächtlichen Träumen (Singer, 2009; Smallwood & Schooler, 2006). Eine einheitliche Taxonomie der Begriffe existiert nicht (Smallwood, Obonsawin & Heim, 2003; Vaitl et al., 2005). Die im Default Mode-Paradigma verwendete Definition des Mindwandering impliziert aufgrund des inhaltlichen Auftretens persönlicher Ziele paradoxerweise exekutive Funktionen sowie Gedächtnis, schließt Metabewusstsein, selektive Aufmerksamkeit und Intentionalität aber gleichzeitig aus (Smallwood & Schooler, 2006). McVay & Kane (2010) widersprechen dieser Konzeptualisierung und verbinden den Begriff des Mindwandering analog der Definition des Tagtraums von Klinger (2009) mit der Abwesenheit exekutiver Funktionen. Das häufige Auftreten persönlicher Ziele erklärt Klinger (2009) mit dem Konzept der „Current Concerns“ (S. 229), wonach diese per Top-down Steuerung unterdrückt werden müssen. Die theoretischen Prämissen des Default Mode-Konzepts sind mit evolutionär-hierarchischen Theorien nicht vereinbar, der Sinn eines Default Modus des Gehirns sowie die methodisch primär auf OEF (oxygen extraction fraction) basierenden Ergebnisse werden u. A. von Morcom und Fletcher (2007) in Frage gestellt (s. a. Gusnard & Raichle, 2001; Raichle, 2010, 2011; Raichle, MacLeod, Snyder, Power, Gusnard & Shulman, 2001; Raichle & Snyder, 2007).

Veränderte Wachzustände können auch durch Meditationspraktiken hervorgerufen werden, die in drei Kategorien eingeteilt werden können (Travis, 2011): Nicht-reaktives „open monitoring“, „focused attention“ und „automatic self-transcending“ (S. 223), zu der die am häufigsten untersuchte Transzendentale Meditation zählt. Bei langjährig geübten buddhistischen Meditierenden wurde im Vergleich zu einer Kontrollgruppe eine selbstinduzierte Aktivität im 40 Hz-Bereich festgestellt, im Ruhezustand wurde ein höheres Verhältnis hoch- (25 - 42 Hz) zu niedrigfrequenter (4 - 13 Hz) Basisaktivität, vor allem in medialen frontoparietalen Arealen, gefunden (Lutz, Greischar, Rawlings, Ricard & Davidson, 2004). Per EEG wurden bei einer meditationserfahrenen Person je nach selbstinduzierter, aufmerksamkeitsgelenkter Technik unterschiedlich lokalisierte Schwerpunkte der Gamma-Aktivität festgestellt: „Visualisation: rechts posterior, Verbalisation: links zentral, Auflösung des Selbst: rechts anterior“ (Kennedy, 2011, S. 78, Ü. d. Verf.; Lehmann, Faber, Achermann, Jeanmonod, Gianotti & Pizzagalli, 2001). Der Tagtraumzustand kann am ehesten mit der schlecht untersuchten „open monitoring“-Kategorie verglichen werden (Lehmann et al., 2001). Theorien und empirische Ergebnisse von Meditationszuständen (s. a. Lutz, 2010; Lutz, Slagter, Dunne & Davidson, 2011; Ott, 2010; Sperduti, Martinelli & Piolino, 2011; Wachsmuth, 1978) und hypnotischen Zuständen divergieren aktuell stark (s. a. DePascalis & Penna, 1990; Fingelkurts, Andrew, Fingelkurts, Alexander, Kallio & Revonsuo, 2007).

1.5.1.2 Jüngere empirische Forschungsgeschichte

Auch aufgrund seiner Alltäglichkeit fristete die Erforschung des Tagtraums nach den 1921 von Varendonck begonnenen Studien eigener Tagträume lange Zeit ein Schattendasein (Klinger, 1990). Neurophänomenologisch wurden Tagträume bisher kaum untersucht (Kennedy, 2011; Vaitl et al., 2005). Elektrophysiologische Methoden schienen ungeeignet, introspektive Methoden wurden als stark fehlerbehaftet und nutzlos angesehen (Hobson, 1999a; Pekala & Levine, 1981-82). In den 40er Jahren überprüfte Singer (2009) mit Hilfe projektiver Verfahren psychoanalytische Zusammenhangshypothesen zwischen Tagträumen und motorischer Selbstkontrolle, Ichstärke, Belohnungsaufschub und Selbstbeherrschung, favorisierte aber mit Aufkommen der kognitiven Wende einen methodisch direkteren Zugang. Neben strukturierten Interviews entwickelten Singer und Antrobus (1966/rev. 1970) die Fragebögen Imaginal Processes Inventory (IPI) und die Kurzversion Short Imaginal Processes Inventory (SIPI; Huba, Singer, Aneshensel & Antrobus, 1970), womit phänomenologische Aspekte des Tagtraums, unterschiedliche Typen von Tagträumern und Zusammenhänge mit psychologischen Konstrukten wie Aufmerksamkeit und kognitiven Stilen untersucht wurden (Singer, 1975a & b). Nach langjähriger Forschung wurden die 28 Skalen des IPI faktorenanalytisch zu 3 Faktoren gebündelt und mit den Big Five -Dimensionen korreliert: Der Tagtraumstil „positiv-konstruktives Tagträumen“ (Singer, 2009, S. 192, Ü. d. Verf.) korrelierte mit der Dimension Offenheit für neue Erfahrungen (r = .52***), „Schuld und Angst-vorm-Scheitern Tagträumen“ mit Neurotizismus (r = .44***), und „Niedrige Aufmerksamkeitskontrolle“, die durch ausgeprägtes Gedankenwandern, Ablenkbarkeit, Langeweile und Katastrophenphantasien gekennzeichnet ist, stand mit Gewissenhaftigkeit in Zusammenhang (r = -.47***; Zhiyan & Singer, 1997, S. 404). Die Autoren folgerten aus der Konvergenz beider Modelle, dass die Faktorstruktur fundamentale Mechanismen der individuellen psychophysiologischen Erfahrens- und Erlebensweise widerspiegelt (Singer, 2009). Die Skalen des SIPI, die auch inhaltliche Aspekte erfassen, haben eine erstaunlich hohe Konstrukt- und Retestreliabilität (Giambra & Grodsky, 1988; Zhiyan & Singer, 1997), bezüglich der Tagtraumfrequenz erwiesen sie sich als ökologisch valide (Antrobus, Coleman & Singer, 1967). Giambra (1974, 1979, 1989) fand in umfangreichen quer- und längsschnittlichen Untersuchungen systematische alters- und geschlechtsspezifische Unterschiede; auch kulturspezifische Variationen wurden in der Art der Tagträume festgestellt (Singer, 1975a & b, 2006, 2009). Aufgabenunabhängige Bilder und Gedanken stiegen im Rahmen von Experimenten, bei denen Aufgaben bearbeitet wurden, proportional zu ungenutzten Kapazitäten an (Giambra, 1995). Obwohl eine höhere Frequenz aufgabenunabhängiger Gedanken die Performanz zunächst nicht beeinflusste, zeigten Personen, die häufiger tagträumen, einen signifikant stärkeren Leistungsabfall über die Zeit (Antrobus et al., 1967). Interindividuell unterschiedliche körperliche Manifestationen alltäglicher Trancezustände wie z. B. Puls, Lidschlagfrequenz oder die Weite der Iris wurden von Erickson untersucht; eine standardisierte Klassifikation ultradianer Zustandsveränderungen analog der Schlafstadien gibt es bisher nicht (Rossi, 1986).

Zusammenhänge von Tagtrauminhalten mit Lebenszufriedenheit und Geschlechtszugehörigkeit werden auch aktuell untersucht (z. B. Mar, Mason & Litvack, 2011). Seit den 80er Jahren wurden mögliche Funktionen des Tagtraums oder Tagtraumverhaltens und Korrelationen mit (akademischer) Performanz (Baird, Smallwood & Schooler, 2011; Klinger, Barta & Maxeiner, 1980; Oettingen & Mayer, 2002), Selbstkonzept, mentaler Gesundheit und verschiedenen psychischen und physischen Erkrankungen untersucht (Delaney, Sahakyan, Kelley & Zimmerman, 2010; Klinger, 2009; McVay, Kane & Kwapil, 2009; Pekala & Levine, 1981-82; Singer, 2009; Starker, 1984-85).

1.5.1.3 Imagery und praktische Anwendung (nicht-)intendierter Imaginationen

Bewusstseinsinhalte während Tag-, REM-Träumen und Halluzinationen manifestieren sich in Form mentaler Imaginationen (Imagery), weshalb sie je nach Betrachtungsweise des Zusammenhangs phänomenaler- und „Access NCC“ (Block, 2005, S. 46; s. Kap. 1.4) mit der Erforschung des Tagtraumzustands eng verknüpft sind. Imaginationen werden aus philosophischer, psychologischer, neurologischer und informationstechnologischer Perspektive untersucht (Bisiach & Berti, 1990; Lehmann & Koukkou, 1990). Images sind definiert als „transient, perceptlike representations that exist in short-term memory“ (Kosslyn, Cave, Provost & Gierke, 1988, S. 319). In der Kognitionspsychologie bezeichnet Imagery als basaler Bestandteil höherer menschlicher Bewusstseinsqualitäten kognitive Repräsentationen, mentale Bilder bzw. „seeing with the minds eye“ (Kosslyn, 1994, S. 3); sie werden primär im Rahmen von Informationsverarbeitungsprozessen erforscht (Logie & Denis, 1991). Die interdisziplinäre Erforschung multimodaler, „quasi-perzeptuelle[r]“ Erlebnisse (Pylyshyn, 2003, S. 420, Ü. d. Verf.) führte in den 1970er Jahren zur Imagery Debate zwischen den theoretischen Positionen zugrundeliegender visueller (Kosslyn & Koenig, 1995) oder propositional-linguistischer (Pylyshyn, 1973, 1981) psychophysiologischer Mechanismen, die auch aufgrund der unterschiedlichen psychologischen und philosophischen Implikationen des Imagebegriffs bis heute ungeklärt ist (Gottschling, 2003; Tye, 1991). Empirisch erwiesen ist die mit bildlichen Vorstellungen einhergehende Aktivierung visueller kortikaler Areale (Kosslyn, 1994); beim Menschen getrennt auftretende neuropsychologische Störungen visueller und imaginativer oder repräsentationaler Funktionen legen die Beteiligung weiterer neurobiologischer Mechanismen nahe, deren Klärung aussteht (Goldenberg, 1987; Kosslyn & Koenig, 1995; Pylyshyn, 2010; s. a. Owen, 2011; Owen et al., 2006).

Anwendungsorientierte Wirkungen innerer Bilder auf Verhalten und Emotionen werden z. B. in der arbeitspsychologischen Konsum- und Verhaltensforschung (Müller, 2003) und in der Psychotherapieforschung untersucht (z. B. Kretschmer, 1990; Ullmann, 2010). Obwohl die Erklärung der Wirkmechanismen erheblich variiert, sind geleitete oder selbstinduzierte Imaginationen nicht nur in der Hypnotherapie, sondern in allen psychotherapeutischen Therapieschulen fester Bestandteil der Methoden und können zur Behandlung vieler Krankheitsbilder beitragen (Achterberg, 1989; Singer, 1978, 2006). Singer (2006) wertet positiv-konstruktives Tagträumen als kognitive Fähigkeit und Ressource, die während des kindlichen Als-ob-Spiels entwickelt wird und auch nachträglich geschult werden kann, um wiederkehrende dysfunktionale Gedanken zu kontrollieren. Metakognitive Fähigkeiten wie die Regulierung der Aufmerksamkeit für die achtsame Überwachung und Steuerung der eigenen Gedanken werden hierzu erlernt (s. a. Moore, Gruber, Derose & Malinowski, 2012). In kognitiv-behavioralen Therapieformen werden Imaginationen u. a. zur Erkennung maladaptiver Grundannahmen genutzt, bei Methoden wie z. B. systematischer Desensibilisierung (Wolpe, 1961), Flooding (Stampfl & Levis, 1967), Stressreduktionstrainings (Meichenbaum, 1978) und Traumabehandlungen kommen imaginative Techniken zum Einsatz (Hofman, 2004; Kirn, Echelmeyer & Engberding, 2010; Singer, 2006; Stopa, 2009). In psychoanalytisch basierten Verfahren gelten Inhalte von REM-Träumen und realitätsnäheren Tagträumen als Manifestationen un-, vor- oder kollektivbewusster Persönlichkeitsanteile, intendierte und nicht intendierte (Tag-) Träume und Imaginationen werden präventiv und kurativ eingesetzt (Freud, 1900/2002; Reyher, 1978; Schmidt, 1980; Speziale-Bagliacca, 2008). Freie Assoziation sowie Übertragungsphantasien ermöglichen neben weiteren narrativen Methoden Zugang, Erkennung und ggf. Umstrukturierung zugrundeliegender Wünsche, Ängste oder Grundannahmen (Schmidt, 1980; Singer & Pope, 1978). Die vorteilhaften Auswirkungen imaginativer Entspannungstechniken und positiver Imaginationen auf den Heilungsverlauf verschiedener physischer Krankheiten sind empirisch gut bestätigt, sie werden schulmedizinische Maßnahmen begleitend immer häufiger eingesetzt (Achterberg, 1989; Andersen, 1992; Ebell & Haeuser, 2010). Anfang des 20. Jahrhunderts gehegte Befürchtungen negativer Auswirkungen des Tagträumens scheinen sich tendenziell ins Gegenteil verkehrt zu haben, neben vermuteten Funktionen wie der Aufrechterhaltung des Arousals (Singer, 1975b, 2009) werden positive Wirkungen von Tagträumen oder geleiteten Imaginationen in nahezu allen Lebensbereichen erforscht: motorisches Lernen (Weiss, Beyer & Hansen, 1991), (kreative) Problemlösung (Klinger, 1990; Nucho, 1995), Steigerung der Selbstwirksamkeit (Singer & Pope, 1978), praktischer Intelligenz und Kreativität (Singer, 2006), Aufmerksamkeitsfokussierung und Aktivierung volitionaler Prozesse im Rahmen von Zielerreichungsprozessen (Morisano, Hirsh, Peterson, Pihl & Shore, 2010) sowie unterschiedliche Anwendungen zur Lebensverbesserung, Persönlichkeitsentwicklung und Steigerung des Wohlbefindens, z. B. in anderweitig nicht änderbaren Situationen (Klinger, 1990; Singer, 2006). Nicht zuletzt gilt der Tagtraum als eine „reliable Quelle privater Unterhaltung“ (Klinger, 1990, S. 21, Ü. d. Verf.).

1.5.1.4 Physiologie

Die Erforschung neurophysiologischer Korrelate des Tagtraumzustands, der sich durch inhaltliche und formale kognitive Merkmale der privaten Bilder- und Gedankenwelt auszeichnet, bedarf einer multimodalen und multimethodalen Herangehensweise (Mason, Norton, Van Horn, Wegner, Grafton & Macrae, 2007; Smallwood & Schooler, 2006). Neurophänomenologische EEG-Studien unfokussierter Wachzustände gibt es bisher nur im „no-input, no-task, no-response“ Paradigma (Lehmann, Grass & Meier, 1995, S. 41). Untersuchungen aufgabenunabhängiger Gedanken, z. B. im Default Mode-Paradigma, sind mit externalen Stimuli konfundiert (z. B. Christoff, Gordon, Smallwood, Smith & Schooler, 2009; Mason et al., 2007).

[...]


[1] Zur besseren Lesbarkeit werden englische Zitate teilweise übersetzt.

[2] Eine Zusammenfassung findet sich u. a. in Büchel, Karnath und Thier (2006), zu EEG s. a. Nunez (2010), Nunez und Srinivasan (2006), zu EEG und fMRT s. a. Mulert und Hegerl (2009).

[3] Vgl. Metzinger und Windt (2007): „... because they satisfy the constraints of globality, … presentationality,... and of transparency...“ (S. 195).

[4] Eine Integration divergierender Ergebnisse (vor-) bewusster und subliminaler Wahrnehmung, Vigilanz und Berichterstattung basierend auf der „global neuronal workspace hypothesis“ findet sich in Dehaene, Changeux, Naccache, Sackur und Sergent (2006).

[5] Forschung zu TU(I)Ts u. a. in Cunningham, Scerbo und Freeman (2000), zusammengefasst in Singer (2009).

Details

Seiten
184
Jahr
2012
ISBN (eBook)
9783656582311
ISBN (Buch)
9783656696254
Dateigröße
1.5 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v266921
Institution / Hochschule
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Note
1,0
Schlagworte
Tagtraum daydream luzider Traum lucid dream REM Bewusstsein Bewusstseinszustände Bewusstseinsqualitäten Gamma EEG neuronale Korrelate Grundlagenforschung

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Titel: Primäre und sekundäre Bewusstseinsqualitäten: Eine EEG-Analyse des Gamma-Frequenzbands während Tagtraum und fokussierter Wachheit im Vergleich mit REM- und luziden Traumzuständen