Bewußtseinsprozesse (Penrose)
1. Der Sitz des Bewußtseins liegt im oberen Teil des Mittelhirn, wahrscheinlich im Thalamus oder in der Formatio reticularis. Bei bewußten Aktivitäten findet ein Informationsaustausch zwischen dem Thalamus und dem Teil der Großhirnrinde statt, der die Empfindungen oder Bewegungsakte des aktuellen Bewußtseinsgegenstandes vermittelt. Die Formatio reticularis ist dann und nur dann aktiv, wenn man sich im wachen, bewußten Zustand befindet. Sie ist ein evolutionsgeschichtlich sehr alter Teil des Gehirn, den es schon bei Fröschen, Eidechsen und Fischen gibt. Auch der Hypocampus kommt als Sitz des Bewußtseins in Frage, der für die Organisation des Langzeitgedächtnisses zuständig ist.
2. Es scheint sicher zu sein, das die Informationsverarbeitung in den Neuronen auf der Grundlage digitaler Binärsignale erfolgt, die jedoch mit einem hohen Zufallsanteil frequenzmoduliert sind. Die Signalübertragung von einem Neuron zum anderen erfolgt mit 120 m/s. Dabei kann das Bewußtsein nicht nur von der Vielzahl der beteiligten Neuronen abhängen, da das Kleinhirn mit etwa einem dichtgepackten Drittel der Gesamtzahl aller Neuronen völlig unbewußt arbeitet. Diese Gesamtzahl der Neuronen liegt dabei mit etwa 10^11 um zwei Größenordnungen über der Anzahl der Transistoren des größten Computers (1990). Die durch Synapsen hergestellte Verbindung von zwei Neuronen kann innerhalb von Sekunden hergestellt und wieder getrennt werden. Dieser Prozeß ist offenbar mit dem Langzeitgedächtnis korreliert, obwohl hierbei auch chemische Veränderungen eine Rolle spielen können.
3. Während unbewußte Aktivitäten anscheinend parallel im Gehirn ablaufen können, scheint das Bewußtsein ein einheitlicher Prozeß zu sein, der nicht in Parallelaktivitäten zerlegt werden kann. Bewußte Prozesse werden nacheinander abgearbeitet. Es wäre aber denkbar, daß ein Bewußtseinsakt einem quantenmechanischen Reduktionsvorgang zugeordnet werden kann.
4. Allein aus der Existenz von Bewußtsein folgt, daß die damit ausgestatteten Lebewesen gegenüber solchen ohne Bewußtsein Selektionsvorteile erzielt haben müssen. Das Bewußtsein muß also in der Lage sein auf die Realität Einfluß zu nehmen. Der Unterschied zwischen einer bewußten und einer automatischen, programmierten Tätigkeit besteht darin, daß die automatische Tätigkeit algorithmierbar ist und die bewußte nicht. Das Bilden von Urteilen ist ein Wesensmerkmal des Bewußtseins, das nicht algorithmierbar ist. Die Entscheidung der Frage, ob ein Algorithmus auf ein gegebenes Problem anwendbar ist, erfordert ein nicht algorithmierbares Bewußtsein. Diese Schlußfolgerung zieht Penrose aus der Geltung des Gödelschen Satzes. Dieser bedeutet aber nur, daß ein System von Elementen eine Eigenschaft besitzt, die nicht als Summe der Eigenschaften seiner Elemente verstanden werden kann, das heißt, das System hat eine emergente Eigenschaft, und diese Eigenschaft kommt ihm zu auch ohne das Wirksamwerden des Bewußtseins. Die von Penrose aufgezeigten Beispiele zeigen, daß bei Inspirationen bestimmte neue Gedanken im Unterbewußtsein vorgebildet werden und als Ganzheit in das Bewußtsein eintreten, ohne das sie sprachlich vorformuliert sind. Das bedeutet aber nichts anderes als das auch unbewußte Aktivitäten des Gehirns eine solche emergente, nicht-algorithmische Eigenschaft aufweisen, die man somit einem komplexen System aktiver Algorithmen zuweisen muß. Diesen Schluß zieht Penrose aber nicht. Letztlich folgt daraus aber die auch von Penrose vertretene Ansicht, das auch Tiere Bewußtsein haben, und weiterhin auch die Möglichkeit eines Computerbewußtseins.
5. Den Gedanken, daß beim Begreifen mathematischer Wahrheiten das Gehirn mit dem "Platonschen Geist" in Verbindung tritt, halte ich für spekulativ und irreal. Das Bewußtsein erkennt einfach die mathematische Wahrheit als Folge seines emergenten Charakters, so wie es die reale physikalische Welt und ihre Gesetzmäßigkeiten erkennt und nicht durch Kontaktaufnahme mit einem Platonischen Geist. Ein Platonischer Geist hätte ein deterministisches, von Anfang bis Ende festgelegtes Verhalten des Universums zur Folge und steht im Widerspruch mit nicht-algorithmischen Regeln.
6. Penrose stellt für das bewußte Denken folgende Hypothese auf:
Bewußte Denkprozesse bestehen in der Superposition paralleler Rechenprozesse der Neuronen, die nach der Erreichung des Niveaus eines "Gravitons" aus den bis dahin erzielten Parallelresultaten das Ergebnis durch einen quantenmechanischen Reduktionsprozeß R fixieren. Durch diese Fixierung entsteht die neue Verknüpfungsstruktur der Neuronen.
Während unbewußte Reaktionen auf bestimmte Reize innerhalb von Zehntelsekunden erfolgen, benötigt eine bewußte Wahrnehmung eine halbe Sekunde und eine daran anschließende bewußte Reaktion eineinhalb Sekunden. Dies deutet auf eine prinzipielle Unterschiedlichkeit unbewußter und bewußter Prozesse im Gehirn hin. Der sich ergebende Zeitunterschied wird jedoch nicht bewußt wahrgenommen. Möglicherweise ist das Fließen der Zeit nur ein Effekt, der in unserem Bewußtsein entsteht.
7. Möglicherweise sind die aus Eiweißmolekülen bestehenden Mikrotubuli der Zellskelette informationsverarbeitende Einheiten innerhalb der Neuronen, die die synaptischen Verbindungen der Neuronen durch den Transport von Neurotransmittern steuern. Durch die elektrisch polarisierbaren Eiweißmoleküle der Mikrotubuli ist eine Signalverarbeitung mit 10^9 Hertz denkbar, wodurch sich bei 10^6 derartigen Molekülen pro Neuron die theoretische Signalverarbeitungskapazität des Gehirns um den Faktor 10^13 erhöht. Die Mikrotubuli könnten als dieelektrische Wellenleiter funktionieren, in denen wegen der extremen dieelektrischen Eigenschaften biologischer Systeme Quantenkohärenzen ähnlich denen bei der Supraleitfähigkeit und der Suprafluidität auftreten können und die möglicherweise sich auch über größere Bereiche des Gehirns ausbreiten und das Phänomen des Bewußtseins bilden könnten. Gestützt wird diese Vermutung durch die Tatsache, daß durch völlig verschiedenartige Chemikalien die dieelektrischen Eigenschaften der Neuronen gestört und damit das Bewußtsein reversibel ausgeschaltet werden kann. Bei dieser Betrachtungsweise besteht die Tätigkeit des Bewußtseins darin, daß durch quantenmechanische U - Prozesse rechnerisch parallel verschiedene Entscheidungsmöglichkeiten vorbereitet werden, die durch einen vom freien Willen des Bewußtseins ausgelösten R - Prozess auf die Makroebene gehoben werden und die Neuronenverschaltung erzeugen, die für den Ablauf eines makroskopischen Prozesses erforderlich ist. Bedingung für eine solche willkürlich ausgelöste Reduktion des Quantenzustands wäre, daß an dem Prozess so große Massen beteiligt sind, daß die Unterschiede in der Gravitationsenergie die Reduktion auslösen können, bevor die zufälligen Einflüsse der Umgebung wirksam werden. Größe und Struktur des Gehirns könnten genau diese Bedingungen realisieren.