Seite 4: Humberto Maturana: Biologie und Erkenntnis

Evolution lebendiger Systeme

Evolution wird hier verstanden als Entwicklung, Entfaltung von etwas bereits Existierendem. Bei jeder Fortpflanzung eines Organismus treten Veränderungen auf. Organismen, die aufgrund der Veränderungen ihre zirkuläre Organisation nicht mehr aufrechterhalten können, sterben. Wenn sich die Umwelt nicht ändert, sind Veränderungen für eine überlebensfähige Art nicht notwendig. So gesehen braucht der Organismus keine Evolution.

Doch was passiert, wenn sich die Umwelt ändert? Dann kann es geschehen, daß eine Art, wenn sie sich den neuen Lebensumständen nicht anpaßt, auf Grund ihrer Organisation nicht mehr überlebensfähig ist. Aber ein entsprechend veränderter Nachkomme stellt sich in der veränderten Umwelt eventuell als überlebensfähig heraus. Hierbei hat der Nachkomme durch die evolutive Veränderung überlebt. So sterben einige Zweige einer Art, die sich der Umwelt nicht anpaßt, aus. Andere Zweige, die sich entsprechend den Umweltbedingungen verhalten, überleben.

Beispiel: Krokodile haben sich im Laufe tausender Jahre kaum verändert, da sie sich durch ihre Art der Organisation überlebensfähig zeigten. Natürlich ist jedes Krokodil ein klein wenig anders als jedes andere, doch erhalten sie alle die gleiche Art der Organisation. Von den Affenarten haben nur sehr wenige überlebt, die meisten Zweige sind ausgestorben. Die großen Dinosaurier sind ganz ausgestorben. Haben vielleicht daher noch einige Affenarten, wie wir Menschen überlebt?

SaurierWas sich bei Lebewesen im Verlauf der Evolution verändern kann, ist die Art der Selbsterhaltung. Die ersten Urtiere haben irgendwann gelernt an Land zu leben. Sie haben ihre Art der Erhaltung in der Weise geändert, daß sie z.B. nicht mehr mit Kiemen, sondern mit Lungen atmen. Auf keinen Fall aber kann sich die zirkuläre Organisation, die Autopoiese, selbst verändern. Denn das bedeutet den Verfall des Systems.

Evolution eines einzelnen lebenden Systems

Das System muß eine interne Veränderung erfahren, damit eine Veränderung im Interaktionsbereich stattfindet. Jedes einzelne Individuum durchläuft im Laufe seines Lebens eine Evolution seines Interaktionsbereiches. Denn mit jeder Interaktion macht das System eine neue Erfahrung, die eine Voraussage für die nächste Interaktion bildet. Wir befinden uns ununterbrochen im Evolutionsprozeß.

Die eingetroffenen Vorhersagen (siehe Lektion: Lebendige Systeme) verändern den internen Zustand entsprechend, wodurch sich das System evolutiv verändert.
Die Evolution der lebenden Systeme ist die Evolution der Nischen und somit die Evolution der kognitiven Bereiche. Individuelle Veränderungen bezeichnen wir als Lernen. Doch dazu später mehr.

Funktion des Nervensystems

Keine zwei Nervensysteme von Lebewesen der gleichen Art können identisch sein. Die Nervenzellen sind so angeordnet, daß sich ihre Kollektor- und Effektorbereich stark überlagern. Jede Zelle ist gleichzeitig mit vielen anderen verbunden. Welche Zellen miteinander verbunden sind, ist bei verschiedenen Lebewesen unterschiedlich - dadurch ergeben sich die verschiedenen Interaktionsfähigkeiten. Aktion führt immer zu einer Veränderung im Aktivitätszustand der Rezeptoroberflächen. Das Nervensystem kann keinerlei Verhalten hervorrufen, welches begleitende Aktivitätszustände zur Folge hat, für die keine anatomische Basis vorhanden ist.

Folglich wird auch jede lokale Verletzung des Nervensystems in lokal gebundener Weise auf das Verhalten einwirken. Das Nervensystem funktioniert nur so, wie es seine anatomische Organisation erlaubt.

Nervenzelle

Merksatz: Das Nervensystem interagiert nur mit "reinen Relationen" (Beziehungen zwischen den eigenen Nervenzellen).

Beobachtete Objekte werden durch die Beziehungen, der durch die Sinneszellen hervorgerufenen Aktivitätszustände (der Retina) bestimmt. Da die Funktion des Nervensystems anatomisch bedingt ist, werden diese Interaktionen durch physikalische Abläufe vermittelt.

Einfach gesagt: Nicht die einfallende Lichtmenge, sondern die Relationen der Sinneseindrücke jeder Retina-Zelle zueinander, führen zum Erkennen eines Objektes.

NervensystemEs ist unmöglich die Aktivität einer Zelle einer bestimmten Interaktion des Systems zuzuorden. Eine Nervenzelle kann bei vielen verschiedenen Interaktionsbedingungen den gleichen Zustand annehmen. Eine Interaktion ergibt sich aus dem Zusammenspiel aller Neuronen.

Allerdings läßt sich das Nervensystem in grobe Zuständigkeitsbereiche einteilen. Bei bestimmten Interaktionen sind bestimmte Zellgruppen im Gehirn mehr beteiligt als andere (visueller Bereich etc.).

Beispiel: Der Neokortex ist das Zentrum interner anatomischer Projektion. Er bildet die Möglichkeit zu abstraktem Denken. Experimente von Wissenschaftlern haben ergeben: Wenn Teile des Nervensystems zerstört werden, kann das Nervensystem zwar nicht das gleiche leisten wie das Ganze, doch die Operationsweise ist mit dem Ganzen identisch.

Diese Experimente bestätigen die Theorie, daß sich die Funktion des Gehirns über alle Nervenzellen verteilt. "Die anatomische und funktionale Organisation des Nervensystems sichert die Synthese von Verhalten, nicht eine Repräsentation der Welt."

Daraus folgt: Die Funktion des Nervensystems besteht also in der Erweiterung des Interaktionsbereiches eines Systems.

Nervenzellen

Das Nervensystem ist aus Nervenzellen (Neuronen) aufgebaut. Neuronen sind autopoietische Systeme, die mit anderen Zellen zusammen das übergeordnete System Mensch bilden. Ein Neuron besteht aus:

  • Zellkörper
  • Kollektorbereich (Dendriten)
  • Verteilerelement (Axon)

SynopseNeuronen sind untereinander durch die Endverzweigungen der Axone anderer Neuronen verbunden, sogenannte Effektorbereiche (siehe rechts das Bild einer Synapse).

Die Nervenimpulse zwischen den Zellen werden in Form von "Klick-Klicks" weitergeleitet. Klick-Klicks stehen symbolisch für aufeinanderfolgende Impulse, die nur durch ihre Frequenz unterschieden werden können. Eine Frequenzänderung bedeutet, daß sich der Zeitabstand zwischen den einzelnen Impulsen verändert.

Das wichtige daran ist, daß Nervenzellen nur Quantitäten unterscheiden und verarbeiten können - keine Qualitäten. Eine Nervenzelle reagiert nur auf das "Wieviel" und nicht auf das "Woher". Eine Nervenzelle weiß also nicht, ob ein Signal nun von einer anderen Nervenzelle kommt oder von einer Sensorzelle. Eine Nervenzelle weiß nicht, ob ein Impuls eine Entsprechung zu einem Signal aus der Außenwelt hat (wie z.B. beim Sehen) oder im Nervensystem erzeugt wurde (wie beim Denken).

Der funktionale Zustand im Kollektorbereich (Dendriten, Eingangsleitungen für Nervenimpulse) hängt ab:

  • vom internen Zustand des Kollektors
  • vom Aktivitätszustand des Effektorbereichs.

Der Aktivitätszustand einer Nervenzelle hängt immer von der raum-zeitlichen Verteilung der Inputsignale ab. Tritt ein bestimmter Input (gleiche raum-zeitliche Impulsfolge) wieder auf, so folgt der gleiche Aktivitätszustand des Neurons. Zwei Aktivitätszustände einer Zelle sind dann gleich, wenn sie der gleichen Art (Klasse) sind.

Eine besondere Art von Reaktionen wird durch eine besondere Art von Inputs ausgelöst. Das Ganze muß man sich als ein Netzwerk vorstellen: Jede Nervenzelle wirkt auf andere, und somit ist jeder Aktivitätszustand bedeutsam für die folgenden.

Was ein Neuron beeinflußt, muß nicht notwendigerweise ein anderes beeinflussen. Die Form des Kollektorbereiches (seine Geometrie) legt fest, auf welche Arten von Inputs ein Neuron reagiert. Die Inputsignale kann man in erregende und hemmende Signale teilen. "Hemmend" heißt, daß Erregungssignale am Kolletor zu anderen Nervenzellen abgeleitet werden. Benachbarte Synapsen können sich auch auf Grund ihrer räumlichen Nähe nicht-synaptisch beeinflussen. Wie eine Nervenzelle reagiert, ist also von vielen Begleitumständen abhängig.

Die Beobachtung der Prozesse im Nervensystem

Das Nervensystem funktioniert nur in der Gegenwart. Zeit existiert nur für den Beobachter. Er kann anhand der Geschichte des System erklären, wie die jetzige Operationsweise zustande gekommen ist, aber nicht wie sie jetzt tatsächlich verläuft. Interaktionen im Nervensystem sind von außen anhand des Verhaltens beobachtbar.

Zwei Verhaltensweisen sind gleich, wenn sie den gleichen Arten von Anforderungen (aus der Sicht eines Beobachters) für die Erhaltung des Organismus genügen. Jedes Verhalten (Folge von Zuständen an der Rezeptoroberfläche) ist der Erhaltung der Zirkularität des lebenden Systems untergeordnet.

Ein Neuron verändert ständig seine Mitwirkung, deshalb kann es keine festgelegte Rolle spielen. Nur das Verhalten selbst kann als funktionale Einheit des Nervensystems aufgefaßt werden.

Verhalten kann man (als Organismus) nur im Hier und Jetzt - in der Gegenwart - wahrnehmen. Das Nervensystem funktioniert stets in der Gegenwart. Es kann nur verstanden werden als ein System, das in der Gegenwart funktioniert.

Wie sich das Nervensystem als nächstes verändert, hängt ganz von seiner momentanen Struktur ab. Die momentane Struktur des Nervensystems hängt von all dem ab, was ein Organismus erlebt und welche Entwicklung er durchgemacht hat. Der gegenwärtige Zustand ist durch den vorherigen bestimmt.

Anmerkung: Im Anhang ist eine detaillierte Beschreibung der biologischen Prozesse des Nervensystems zu finden. Wenn Fragen zu dieser Lektion auftauchen sollten oder wenn Sie tiefer in die Materie einsteigen wollen, dann empfehle ich Ihnen den Anhang zu lesen.

04.04.2017 © seit 03.2006 Sabrina Ulbrich
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