Vorwort

Diese Monografie schieb ich nieder, als meine Frau Margitta Mitte März 2021 eine vierwöchige Kur in Prerow auf sich nahm, um Ihre Gesundheit zu verbessern. Mehr als diese vier Wochen hatte ich nicht, um die in meinem Geist bereits recht umfassend ausgearbeitete Gehirntheorie des Menschen niederzuschreiben. Da ich bis jetzt keinen Verlag und keinen Mentor finden konnte, wird diese Monografie Rechtschreibfehler enthalten, möglicherweise sogar Rechenfehler oder Tippfehler beim Abtippen von Gleichungen. Man möge mir dies nachsehen. Allen Lesern sei mitgeteilt, dass ein Jahr zuvor eine Gehirntheorie der Wirbeltiere von mir veröffentlicht wurde, die auch im Internet in deutscher und englischer Sprache verfügbar ist. Die englische Version entstand vorwiegend durch den Einsatz eines exzellenten Übersetzungsprogramms.

Die im Verlauf von Jahrtausenden zusammengetragenen Erkenntnisse über das Gehirn und das Bewusstsein sind so umfangreich, dass es mir angebracht erschien, eine Systematik zu entwickeln, die das Verständnis dieser Thematik unterstützt.

Es kristallisierte sich eine Herangehensweise heraus, die erfolgversprechend schien. So konnte ich vier Konzepte entwickeln, die das Verständnis der Entstehung des Gehirns, seines Aufbaus und seiner Wirkprinzipien erleichtern. Wenn vom Gehirn die Rede ist, so ist in dieser Monografie letztlich das menschliche Gehirn gemeint, jedoch beziehen sich alle Konzepte auf die Gehirne der Chordaten, der Wirbeltiere, der Säugetiere, der Primaten und des Menschen.

Ich werde in dieser Monografie vier Konzepte entwickeln:

1.     Das Konzept der Segmente

2.     Das Konzept der Neuronenklassen

3.     Das Konzept der Signalklassen

4.     Das Konzept der Module

In meiner im März 2020 erschienenen Monografie „Gehirntheorie der Wirbeltiere“ wurde das Segmentkonzept ausführlich beschrieben. Es wird hier nur in verkürzter Form vorgestellt und um wesentliche Punkte erweitert. Wichtig deshalb, weil der Mensch ein Wirbeltier ist und das Segmentkonzept die Entstehung segmentierter Lebewesen und damit verbunden die Entstehung segmentierter Nervensysteme erklärt. Die Urform aller zentralen Nervensysteme der Chordaten war das einfache Strickleiter-Nervensystem, bereits dieses war segmentiert und jeweils auf der linken und der rechten Körperhälfte vorhanden. Aus dem obersten Segment entwickelte sich beispielsweise der Cortex. Dies wird im Kapitel zur Entstehungsgeschichte des Gehirns beschrieben.

Das Konzept der Neuronenklassen erklärt im Zusammenwirken mit dem Segmentkonzept die Entstehung der sechs wichtigsten Klassen von Projektionsneuronen, die wir auch im sechsschichtigen Cortex des Menschen wiederfinden. Diese sechs Neuronenklassen sind durchnummeriert, jeder Neuronenklasse ist die Nummer der Cortexschicht zugeordnet, in der diese Neuronenklasse vorkommt. So finden wir die Neuronenklasse 4 in der vierten Cortexschicht wieder. Jede der sechs Neuronenklassen übernimmt im Segmentkonzept eigenständige und wichtige Aufgaben.

Analog zu den Neuronenklassen gibt es Signalklassen. Hier ist die Anzahl geringer, es gibt nur drei Arten von Signalklassen im Gehirn: Analoge Signale verschlüsseln die Stärke einer Größe. Bei extremwertcodierten Signalen verschlüsselt der Extremwert der neuronalen Erregung in einer Neuronenpopulation die Stärke von mehreren Größen. Komplexsignale sind die dritte Signalklasse. Sie ersetzen die gleichzeitige Erregung einer Neuronenpopulation durch die Erregung eines einzelnen Neurons, was zur Einsparung von Neuronen und zur Komprimierung von Signalmengen führt.

Grundlage der neuronalen Signale sind Aktionspotentiale. Eine Klassifizierung der Signale erleichtert das Verständnis der prinzipiellen Signalverarbeitung im Gehirn. Signale sind Voraussetzungen für Bewusstsein. Sie liefern die Signalabbilder der inneren und äußeren Welt in den verschiedensten Modalitäten, die uns im Gehirn letztlich im Bewusstsein bewusst werden. Die neuronalen Signale werden in dieser Monografie in drei Signalklassen unterteilt, denen unterschiedlich hohe Stufen der Repräsentation in unserem Bewusstsein entsprechen.

Das Modulkonzept erweitert das Segmentkonzept auf sehr erfolgreiche Weise. Hier wird gezeigt, dass das segmentiert aufgebaute Nervensystem der Wirbeltiere und Säugetiere leichter verständlich wird, wenn man erkennt, dass speziell in den Kopfsegmenten die Signalverarbeitung durch Module erfolgt. Dieses sind neuronale Grundstrukturen, die man in fast jedem Kopfsegment findet. Jedes Modul leistet in fast jedem Segment seinen eigenen Beitrag zur neuronalen Signalverarbeitung. Unterschiedliche Module leisten spezifische Beiträge zur Signalverarbeitung im Gehirn.

Hat man erkannt, dass der Modulaufbau in den meisten Kopfsegmenten fast identisch ist, so reicht es aus, ein Kopfsegment zu verstehen. Die übrigen Kopfsegmente arbeiten fast auf die gleiche Art und Weise und benutzen die gleichen Module, die auf die gleiche Art zusammengeschaltet sind. Letztlich unterschieden sich die Kopfsegmente nur durch ihren unterschiedlichen Input. Das oberste, olfaktorische Segment erhält olfaktorischen Input. Das zweite, optische Segment erhält visuellen Input. Ein Segment erhält vestibulären Input, bei Fischen kommt ein Segment hinzu, welches Input vom Seitenlinienorgan empfängt. Manche Fische besitzen ein elektrosensorisches Segment in ihrem Nervensystem. Und ein Segment empfängt die sensorischen Signale des Rumpfes und schickt seine Outputsignale genau in diese Rumpfregionen, wo sie motorische Reaktionen bewirken.

Wenn man verstanden hat, nach welchen Grundprinzipien ein beliebiges Kopfsegment seinen Input verarbeitet, kann man vom konkreten Segment und von der konkreten Modalität abstrahieren. Dann ist es beispielsweise nicht mehr nötig, alle Neuronensäulen im Cortex zu analysieren (Barrel-Säulen, motorische Säulen, Orientierungssäulen im visuellen Cortex). Es reicht aus, das Grundprinzip einer abstrakten Neuronensäule zu verstehen.

Das Gehirn wendet die im Verlauf der Evolution in Modulen entwickelte Signalverarbeitung prinzipiell auf jede Modalität an. Die Signalverarbeitung der Sehsignale unterscheidet sich nicht wesentlich von der Verarbeitung olfaktorischer, vestibulärer, gustatorischer, motorischer, taktiler und anderer Signale. Von der konkreten Modalität kann dann abstrahiert werden.

Gewiss kann im Nachhinein jeder Modalität eine eigene Spezifität zugeordnet werden, aber die Grundprinzipien der modulweisen Signalverarbeitung bleiben bestehen.

Nimmt man eine beliebige Modalität heraus, so lässt sich die Signalverarbeitung durch eine Zusammenschaltung dieser Module erklären. Der Input entstammt der gewählten Modalität und stellt bereits ein Abbild dar, welches sich entweder auf Körpersignale einer Rezeptorenklasse bezieht und somit ein Körpermodell ist. Oder es liegen Signale einer Umweltabbildung zugrunde (etwa visuelle, olfaktorische, vestibuläre Signale, Seitenliniensignale, elektrosensorische Signale, …).

Diese Signalabbildungen sind der Input für die Module, sie werden in den Modulen verändert, spezifiziert, es werden neue Signalarten aus ihnen erzeugt, so dass die Abbilder spezifischer, aussagekräftiger, abstrakter werden und uns im Bewusstsein als höhere Stufen erschienen.

Durch Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Signalabbildungen wird neuer Output erzeugt, der in Form von motorischen Signalen zu Bewegungen führt, aber auch in Form von Gefühlen, Stimmungen, Ideen, Gedanken, Bewertungen u.a. dem Unterbewusstsein entsteigt und uns bewusst wird.

Das Modulkonzept erleichtert das Verständnis für die multimodale Signalanalyse im Gehirn, weil es von der konkreten Modalität abstrahiert und die signaltheoretischen Zusammenhänge der Signalverarbeitung aufklärt. Gleichzeitig wird die Parallelverarbeitung der Signale der verschiedensten Modalitäten verständlich, also die Fähigkeit des Gehirns zum Multitasking.

Alle Hirnforscher sind aufgerufen, sich zu diesen Konzepten und Modulen zu äußern und an der Erarbeitung einer Gehirntheorie des Menschen mitzuwirken, die auch für Laien verständlich wird.

Andreas Heinrich Malczan

Oranienburg, den 01.06.2021


Monografie von Dr. rer. nat. Andreas Heinrich Malczan