Ein grüner Daumen im Gehirn.

aus Die Pressse, Wien, 27.03.2018                                          Mikrogliazelle (rot), umgeben von Filopodia (grün)

Das Hirn ist kein Computer, es braucht auch Fresszellen!

Gliazellen im Gehirn sind mehr als Stütz- und Bindematerial: Manche von ihnen, die Mikroglia, eigentlich Fresszellen, arrangieren die Synapsen neu, indem sie an ihnen knabbern. Forscher am EMBL in Heidelberg konnten das jetzt sogar filmisch dokumentieren.

Von Thomas Kramar 

Über künstliche Intelligenz wird derzeit wieder einmal viel geredet. Und man wundert sich genauso darüber, dass der – nicht einmal als Metapher akzeptable – Vergleich des Gehirns mit einem Computer noch immer grassiert, wie darüber, dass manche Essayisten offenbar glauben, dass eine direkte physische Verbindung von Chips zu Neuronen in naher Zukunft machbar sein wird.

Wie sehr das Gehirn ein typisch biologisches, von einem digitalen Computer grundlegend verschiedenes System ist, illustriert eine in Nature Communications (26. 3.) erschienene Arbeit von Hirnforschern am European Molecular Biology Laboratorium (EMBL) in Heidelberg. Sie haben erstmals – durch eine Kombination von Elektronen- und Lichtmikroskopie – filmisch festgehalten, wie Mikrogliazellen helfen, die Synapsen, die Verbindungen zwischen den Nervenzellen, zu formieren und zu arrangieren.

Mikroglia sind ein spezieller Typ von Gliazellen, zu diesen rechnet man alle Zellen im Nervengewebe, die nicht eigentliche Nervenzellen (Neuronen) sind. Von ihnen gibt es immerhin neunmal so viele wie von den Neuronen. Einst schrieb man ihnen nur eine Stütz- und Bindefunktion zu – ihr Name kommt vom griechischen Wort für Leim –, doch die Hirnforscher kommen immer mehr darauf, dass sie auch funktionelle Rollen spielen, so isolieren sie die Neuronen elektrisch, sie ernähren sie und entsorgen die chemischen Botenstoffe (Neurotransmitter), mit denen sie kommunizieren.

• Allnächtliche Gehirnwäsche.

Andere Aufgaben haben die Mikroglia, die an die 20 Prozent der Gliazellen stellen. Sie gehören zum Immunsystem, sind mit den Makrophagen verwandt, den Fresszellen, die eingedrungene Mikroorganismen vertilgen. Auch die Mikroglia erkennen und beseitigen potenziell pathogene Substanzen. Schon länger vermuten Hirnforscher, dass sie auch Synapsen fressen, selektiv natürlich, und so zur Entwicklung des Hirns beitragen. Die Bilder, die die EMBL-Forscher vom Gewebe aus dem Hippocampus (ein fürs Gedächtnis wichtiges Hirnareal) von Mäusen machen konnten, zeigen ein zarteres, subtileres Szenario: 

„Die Mikroglia fressen an den Synapsen, aber sie fressen sie nicht auf, sie eliminieren sie nicht“, sagt Cornelius Gross vom EMBL. In diesem Sinn sprechen die Forscher von partieller Phagozytose oder von Trogocytose, vom griechischen Wort für Knabbern: Die Mikroglia knabbern sich die Synapsen sozusagen zurecht, und zwar jeweils nur auf der präsynaptischen Seite – an dem Neuron, das Neurotransmitter aussendet – nicht auf der postsynaptischen, wo die Neurotransmitter gebunden werden. Das Neutron an dieser Seite der Synapse reagiert dafür auf die Mikroglia mit der Bildung von Filopodia, von „kleinen explorativen Auswüchsen“, wie es Cornelius Gross ausdrückt: „Das ist den Laien wahrscheinlich nicht bewusst: Synapsen schauen sich dauernd nach etwas Neuem um. Das macht das Hirn so flexibel.“ So sind Mikroglia wesentlich an der strukturellen Plastizität des Gehirns beteiligt – und damit an dem, was dieses besser kann als jeder Computer: nämlich Neues lernen.

Spontane Domestikation, ganz von allein.

aus derStandard.at, 19. März 2018, 14:26

Flecken zeigen: Hausmäuse haben sich selbst "domestiziert"

Der Kontakt zum Menschen hat sich auf das Aussehen der Tiere ausgewirkt, berichtet eine Schweizer Studie

Weniger Angst, weniger Pigment: eine selbstdomestizierte Hausmaus mit weißen Flecken im Fell.

Zürich – Ihrem Namen zum Trotz ist die Hausmaus (Mus musculus) eigentlich ein Wildtier, wenn auch ein besonders eifriger und erfolgreicher Kulturfolger. Der Kontakt zum Menschen verändert sie jedoch – und zwar auf eine Weise, die der von tatsächlich domestizierten Tieren verblüffend ähnelt, berichten Schweizer Forscher im Fachmagazin "Royal Society Open Science".

Zahmheit war das zentrale Selektionsmerkmal, nach dem Menschen einst aus Wildtieren Haustiere gemacht haben. Mit der Zeit änderte sich aber nicht nur das Verhalten der Tiere, sondern auch ihr Aussehen. So haben gezähmte Hasen, Hunde und Schweine weiße Flecken in ihrem Fell, komplett weißes Fell oder Gefieder ist ebenfalls weit verbreitet. Zudem haben Haustiere tendenziell schlappe Ohren, kleinere Gehirne und kürzere Schnauzen. Dieses Domestikationssyndrom entstand also übereinstimmend bei unterschiedlichen Tierarten.

Mäusepopulation mit Domestikationsmerkmalen

Ein Forschungsteam um Anna Lindholm vom Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften der Universität Zürich hat das Phänomen nun auch bei verwilderten Hausmäusen festgestellt, die in einer Scheune in der Nähe von Zürich leben. Auch bei ihnen veränderte sich innerhalb eines Jahrzehnts der Phänotyp: Es traten weiße Flecken und kürzere Schnauzen auf.

Dahinter steckt aber keine gezielte Selektion durch die Forscher. Sie versorgten die Tiere nur regelmäßig mit Wasser und Nahrung. Die Nager verloren allmählich ihre Angst und entwickelten Domestizierungsmerkmale – "allein durch den regelmäßigen Kontakt zu uns", so Lindholm. Die Forscherin studiert die Hausmäuse seit rund 15 Jahren.

Organische Ursachen

Für den Wandel von Verhalten und Aussehen machen die Forscher eine kleine Gruppe von Stammzellen im frühen Embryo verantwortlich, die Neuralleiste. Von diesen Stammzellen stammen etwa der Knorpel in den Ohren, das Dentin der Zähne und die Melanozyten, die das Hautpigment produzieren, ab.

Außerdem entsteht die Nebenniere, in der die Stresshormone gebildet werden, aus diesen Stammzellen. Die Selektion von weniger ängstlichen Individuen führt zu kleineren, weniger aktiven Nebennieren. Damit sind die Tiere zahmer. Die Veränderungen im Fell und in der Kopfgröße sind also unbeabsichtigte Nebenwirkungen des Effekts.

Selbstdomestizierung

Die Beobachtungen von Madeleine Geiger, Erstautorin der Studie, helfen zu verstehen, wie Hausmäuse vor rund 15.000 Jahren begannen, in der Nachbarschaft von Menschen zu leben. Sie wurden von Lebensmittelabfällen angezogen und gewöhnten sich alleine durch die Nähe an die Menschen und wurden zahmer. Diese Selbstdomestizierung führte nebenbei auch zur allmählichen Veränderung ihres Aussehens.

Evolutionsbiologen gehen davon aus, dass die Entwicklung vom wilden Wolf zum zahmen Hund anfangs ebenfalls ohne menschliche Selektion verlief. Wölfe, die sich in der Nähe von Menschen aufhielten, wurden mit der Zeit weniger ängstlich und aggressiv – der erste Schritt zum Wandel vom Wild- zum Haustier. (APA, red, 17. 3. 2018)

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Abstract
Royal Society Open Science: "A longitudinal study of phenotypic changes in early domestication of house mice"

Erneuert sich das Gehirn doch nicht?

 aus Die Presse, Wien, 09.03.2018 um 09:38

Erneuert sich unser Gehirn doch nie?

Die jüngste Analyse fand Neurogenese, Bildung neuer Hirnzellen, nur bei Kindern. Dann kommt nichts mehr.

Von Jürgen Langenbach

„Wenn die Entwicklung beendet ist, trocknen die Quellen der Jugend und Regeneration unwiederbringlich aus. Im erwachsenen Gehirn sind die Nervenbahnen starr und unveränderlich. Alles muss sterben, nichts kann erneuert werden.“ Das schrieb 1928 Santiago Ramón y Cajal,einer der Gründer der Hirnforschung, er meinte damit, dass die Zellen unseres Gehirns – und die aller anderen Säuger – nie durch neue ersetzt werden, wenn es einmal fertig gebaut ist.

Das wurde so Allgemeingut, dass Joseph Altman, als er 1962 bei Ratten doch neue Hirnzellen fand, die Publikation in Science so überschrieb: „Are new neurons formed in the brains of adult mammals?“ (135, S. 1127). Bald war es keine Frage mehr, und in den 1990ern fand sich auch im Hippocampus, einer für Lernen und Erinnern zuständigen Hirnregion, Neurogenese, 2013 konnte die Größenordnung abgeschätzt werden, mithilfe der Atombombentests der 1950er: Das dabei freigesetzte Kohlenstoffisotop ¹⁴C kam über die Nahrung in den Körper, und alle früher und später entstandenen Hirnzellen hatten es nicht. Daraus leitete Jonas Frisen (Stockholm) ab, dass pro Tag 700 neue Zellen kommen (Cell 153, S. 1219).

Das ist zwar verschwindend wenig – der Hippocampus hat Zigmillionen Zellen –, weckte aber große Hoffnungen, man könne das Gehirn von Leiden heilen bzw. etwa durch Sport fit halten. Aber nun hat Arturo Alvarez-Buylla (UC San Francisco) 59 Hirnproben von Menschen verschiedensten Alters analysiert und kräftige Neurogenese nur im ersten Lebensjahr gefunden. Dann wird sie schwach, und nach dem Alter von 13 Jahren zeigt sich gar nichts mehr: „Neurogenese im Hippocampus setzt sich in erwachsenen Menschen nicht fort, oder sie ist extrem selten“ (Nature, 7. 3.).

Das löste Kritik aus: Viele der Proben stammten von Toten, und die Marker, nach denen Alvarez-Buylla suchte, könnten von konservierenden Chemikalien zerstört worden sein. Der Einwand übersieht nur, dass sich bei Kindern durchaus Neurogenese gefunden hat. Hat also Ramón y Cajal nach 90 Jahren doch recht? Es könnte sein, dass das erwachsene Menschengehirn so komplex verschaltet ist, dass Neues nur verwirren würde.



aus derStandard.at, 8. März 2018, 13:51

Entstehen im Gehirn Erwachsener doch keine Nervenzellen mehr?

Ab dem 13. Lebensjahr bilden sich bei Menschen keine neuen Neuronen mehr im Hippocampus, berichten Forscher. Das widerspricht bisherigen Annahmen

von David Rennert

San Francisco/Wien – Es ist ein umstrittenes wie relevantes Thema in den Neurowissenschaften: Bis zu welchem Alter und in welchen Regionen bildet das menschliche Gehirn neue Nervenzellen? Ließe sich dieser Prozess irgendwie unterstützen, um Erkrankungen und Alterserscheinungen entgegenzuwirken? Während man lange Zeit annahm, die sogenannte Neurogenese im Gehirn sei schon im Säuglingsalter vollständig abgeschlossen, entdeckten Forscher in den 1960er-Jahren erstmals gegenteilige Hinweise. In den folgenden Jahrzehnten wurde zunächst bei Nagetieren, später auch bei anderen Säugetieren inklusive Primaten festgestellt, dass es zumindest in manchen Hirnregionen auch im Erwachsenenalter zur Neurogenese kommt.

Der Gyrus dentatus bei der Geburt: Neu gebildete Neuronen erscheinen grün und gelb, ältere Nervenzellen rot.

Die wohl am besten untersuchte Hirnregion, bei der man von Nervenzellenwachstum im Erwachsenenalter ausgeht, ist der sogenannte Gyrus dentatus im Hippocampus, einem Areal, das bei der Gedächtniskonsolidierung eine zentrale Rolle spielt. Ende der 1990er-Jahre berichteten Forscher dann, dass Neurogenese auch im erwachsenen menschlichen Hippocampus stattfindet. Eine große Untersuchung im Jahr 2013 kam schließlich zur Einschätzung, dass dort täglich etwa 1.400 neue Neuronen nachgebildet werden.

Überraschende Ergebnisse

Nun aber zieht eine neue Studie diese Annahme massiv in Zweifel: Forscher um Arturo Alvarez-Buylla von der University of California in San Francisco berichten im Fachblatt "Nature", dass in Gewebeproben aus den Gehirnen von 59 Probanden keinerlei Hinweise auf Neurogenese im erwachsenen Gyrus dentatus gefunden werden konnten. Die älteste Person, bei der sie die Bildung neuer Nervenzellen im Hippocampus nachwiesen, war demnach 13 Jahre alt.

"Unsere Untersuchungen zeigen, dass Neurogenese im erwachsenen Hippocampus beim Menschen wenn, dann ein extrem seltenes Phänomen ist", sagte Alvarez-Buylla und betonte, vom Studienergebnis selbst völlig überrascht gewesen zu sein: "Wir haben erwartet, viele junge Nervenzellen zu finden – doch wir konnten keine entdecken." Das werfe neue Fragen über die Funktion und das Regenerationspotenzial der Neurogenese im Gehirn auf, so der Forscher.

Vorhersehbare Debatte

Die Gewebeproben, die Alvarez-Buylla und Kollegen aus China und Spanien untersuchten, wurden entweder postmortal oder im Zuge von Gehirnoperationen entnommen und stammten aus unterschiedlichsten Altersstufen: von Ungeborenen bis zu Personen im Alter von 77 Jahren. Dabei fanden sich deutliche Hinweise auf Neurogenese in pränatalen und neonatalen Proben, schon im ersten Lebensjahr nahm die Nervenzellneubildung jedoch stark ab. Im Alter von sieben und 13 Jahren fanden sich nur noch vereinzelt junge Neuronen, im Gewebe älterer Probanden gar keine.

Aufnahmen von menschlichem Hippocampusgewebe bei der Geburt (links), im Alter von 13 Jahren (Mitte) und im Alter von 35 Jahren (rechts). Junge Neuronen erscheinen grün.

In einem ebenfalls in "Nature" erschienenen Kommentar zeigt sich der Hirnforscher Jason Snyder von der University of British Columbia überzeugt, dass die Studie eine wissenschaftliche Kontroverse auslösen werde. Das Ergebnis sei aber nicht völlig überraschend: In letzter Zeit habe es vermehrt Hinweise darauf gegeben, dass sich die Neurogenese bei ausgewachsenen Nagetieren stark verlangsame.

Kritische Stimmen

Unabhängige Experten mahnten indes zur Vorsicht. Jonas Frisén vom Karolinska Institut in Stockholm, dessen Team 2013 die Neurogenese im Hippocampus Erwachsener quantifiziert hatte, ist von der aktuellen Studie nicht überzeugt. Die täglich neugebildeten 1.400 Neuronen kämen unter den zig Millionen existierenden Hippocampuszellen einer Nadel im Heuhaufen gleich, sagte er zum "Scientific American". "Vielleicht haben sie einfach nicht genau genug nachgesehen." Zweifel äußerte etwa auch Fred Gage vom Salk Institute for Biological Studies im kalifornischen La Jolla. "Neurogenese ist ein Prozess, kein Ereignis. In der Studie wurde aber nur totes Gewebe in einem bestimmten Moment untersucht."

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Links

• Nature: "Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults"
• Scientific American: "Does the Adult Brain Really Grow New Neurons?"

Stephen Hawking.

Wenn das Universum einen Anfang hatte, können wir von der Annahme ausgehen, dass es durch einen Schöpfer geschaffen worden sei. Doch wenn das Universum wirklich völlig in sich selbst abgeschlossen ist, wenn es wirklich keine Grenze und keinen Rand hat, dann hätte es auch weder einen Anfang noch ein Ende; es würde einfach sein. Wo wäre dann noch Raum für einen Schöpfer?

Stephen Hawking, 1942-2018

Kann der Hund sich etwas vorstellen?

aus scinexx

Hunde "sehen", was sie riechen
Hunde erzeugen ein mentales Bild ihrer Geruchseindrücke

Geruchsbilder im Kopf: Schnüffelnde Hunde haben bereits eine konkrete Vorstellung davon, was sie am Ende ihrer Geruchsspur erwartet, wie ein Experiment nahelegt. Noch während des Schnüffelns erkennen die Vierbeiner, von welchem Spielzeug beispielsweise eine Duftspur stammt und suchen gezielt nach diesem Objekt. Das könnte bedeuten, dass die Vierbeiner ähnlich wie wir Menschen mentale Abbilder ihrer Sinneseindrücke erzeugen. 

Hunde sind bekannt für ihre fabelhaften Spürnasen. Abgesehen von Drogen und Sprengstoffen, können ausgebildete Suchhunde selbst Krebserkrankungen und Handys sicher aufspüren. Dabei helfen ihnen nicht nur die 300 Millionen Rezeptorzellen in der Nase, sondern auch eine spezielle Atemtechnik. Doch wie genau Hunde einen Geruch wahrnehmen, ist nicht bekannt: Haben sie eine Vorstellung von dem was sie riechen? Entsteht in ihren Köpfen eine mentale Repräsentation des gesuchten Objektes? 

Polizei- und Familienhunde folgen einer Geruchsspur

Um diesen Fragen nachzugehen, testeten Juliane Bräuer vom Max-Planck-Institut für Menschheitsge- schichte in Jena und ihre Kollegen den Geruchssinn von 48 Hunden. 25 von ihnen hatten bei Polizei oder Rettungsstaffel eine Ausbildung genossen, 23 waren "Familienhunde" ohne besondere Ausbildung.

Schematischer Testaufbau 

Zunächst wurden in einem Vortest für jeden Hund zwei Spielzeuge ermittelt, die er gerne apportierte. Im richtigen Experiment zogen die Forscher dann mit einem der beiden Objekte eine Geruchsspur durch einen Raum bis hinter eine Tür. Hier wartete – geruchsdicht verpackt – entweder das zur Geruchsspur passende Objekt (Normalbedingung) oder das andere Spielzeug (Überraschung). Die Hunde folgten in vier Durch- gängen dem Geruch bis in den hinteren Raum und die Forscher filmten ihre Reaktion auf das Objekt. 

Überraschte Hunde zögern

Das Ergebnis: Fanden die Hunde nicht das zur Geruchsspur passende Objekt, zeigten sie einen deutlichen "Überraschungseffekt". "Tatsächlich zeigte eine ganze Reihe von Hunden vor allem im ersten Testdurch- gang der Überraschungsbedingung ein interessantes Verhalten, das wir als ‚Zögern‘ bezeichneten: Obwohl sie das Spielzeug offensichtlich wahrgenommen hatten, suchten sie weiter, vermutlich nach dem Spielzeug, dessen Geruchsspur sie gefolgt waren." 

Allerdings verschwand dieses Verhalten in den nachfolgenden Tests. Als Grund vermuten die Forscher, dass die Hunde sich dadurch beeinflussen ließen, dass sie nach jedem Durchgang, egal wie er ausfiel, durch Spielen belohnt wurden. Möglich wäre auch, dass der Raum trotz Säuberung noch nach dem passenden Spielzeug der vorigen Durchgänge roch.

Hunde haben ein Bild im Kopf 

Die Ergebnisse des ersten Testdurchgangs sind für Bräuer jedoch ein Hinweis darauf, dass in den Köpfen der Hunde eine mentale Repräsentation des gesuchten Objektes entsteht. Das bedeutet: Ähnlich wie wir Menschen beim Riechen von leckerem Kuchenduft schon den Kuchen quasi vor uns sehen, haben auch Hunde eine konkrete Vorstellung davon, was sie am Ende einer Geruchsspur erwartet - ob beispielsweise ein Ball oder ein Plüschtier. 

„Interessant war auch der Vergleich zwischen Arbeitshunden und Familienhunden“, sagt Bräuer. Erwar- tungsgemäß hatten die ausgebildeten Hunde in den ersten Tests die Nase vorn, die Familienhunde lernten jedoch schnell dazu. Am Ende der Testreihen waren sie genauso schnell und zielstrebig wie ihre professionellen Artgenossen. (Journal of Comparative Psychology, 2018; doi: 10.1037/com0000115)

(Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte, 06.03.2018 - YBR)

Nota. - Ein bisschen dürftig. Dabei ist die Frage interessant. Erst als ich von dem Test gelesen habe, fiel mir auf, dass ich bislang ganz selbstverständlich angenommen habe, dass Hunde, wenn sie einer Spur folgen, sich irgendwie 'denken' können, was es ist, das sie da riechen. Doch Begriffe haben Hunde nicht, das weiß ich ja. Aber irgendwie müssen sie sich ja irgendwas 'vorstellen'! Wenn's ein Begriff nicht ist, muss es wohl ein Bild sein. Hier im Test wäre es das Bild von einem Lieblingsspielzeug, das er kennt. Aber den Hasen, den er auf dem Feld verfolgt, kennt er nicht. Hat er ein Bild - eine Vorstellung! - von einem Hasen-überhaupt? Das wäre ein "abstraktes" Bild! (Kommen Sie mir nicht mit 'Instinkt'; diesen Begriff hat die Wissenschaft ausgeschieden.)

Die sollten das Thema verfolgen. Aber ein bisschen mehr Mühe könnten sie sich mit der Versuchsanordnung schon geben.
JE 

 

"Was ist ein Naturgesetz?"

aus FAZ.NET, 2. März 2018            Ludwig Boltzmanns Grab in Wien wird durch dessen bündige Definition der Entropie geschmückt

Was ist ein Naturgesetz?

von Sibylle Anderl 

...Was sind Naturgesetze und woher kommen sie? Diese Frage wirkt auf den ersten Blick sehr viel einfa- cher, als sie tatsächlich ist. Das Grundphänomen ist uns allen vertraut: Die Welt um uns herum scheint bestimmten Regeln zu gehorchen. Wenn wir ein Glas fallen lassen, dann können wir uns darauf verlassen, dass es sich beschleunigt in Richtung Erdboden bewegt, und nicht etwa ab und zu einfach davon fliegt.

Diese Regelhaftigkeit, die Existenz von Gesetzen, die das Verhalten mindestens der physikalischen Welt bestimmen, ist seit dem späten 17. Jahrhundert ein zentrales Element der Naturwissenschaften. Es war René Descartes, der das bis dahin geltende Verständnis der “lex naturae” vom vorher gängigen Kontext moralischer Gesetze auf allgemeine Prinzipien der unbelebten Natur ausweitete. In diesem neuen Verständ- nis der Naturgesetze war Gott ausschlaggebender Gesetzgeber, der das Verhalten der als passiv angenomm- enen Materie lenkte und ordnete. Mit Newtons Veröffentlichung der “Principiae Naturalis Principia Mathe- matica” traten 1687 mit den drei “Newton’schen Gesetzen” diejenigen Naturgesetze in die Welt der Physik, die uns als Beispiel für typische Naturgesetze heute vielleicht als erstes in den Sinn kommen. Nicht mehr Gott ist hier als direkter Impulsgeber formuliert, sondern es sind Kräfte, die als Ursachen mechanischer Bewegungen identifiziert werden können.

... Für die Philosophen fing mit Newton dagegen das Rätsel der Naturgesetze erst an. Denn es tut sich ein offensichtliches Problem auf: von notwendig auftretenden Zusammenhängen sehen wir nichts in der Welt. Alles, was wir beobachten, sind an sich unzusammenhängende Einzelereignisse. Bereits die Newtonschen Kräfte entziehen sich unserer direkten Wahrnehmung, umso mehr die behaupteten gesetzartigen Kausalbe- ziehungen. David Hume nahm dies zum Anlass, die Existenz von Naturgesetzen in der Welt grundsätzlich in Frage zu stellen. Nach Hume sind Naturgesetze nicht mehr als eine Zusammenfassung bisher beobachte- ter Regelmäßigkeiten, deren scheinbare Notwendigkeit nur unserer gewohnheitsgemäßen Zuschreibung entspringt.

• Das Naturgesetz und die Schöpfung.

Das klingt soweit erstmal einleuchtend: Was man nicht beobachten kann, sollte man in empiristischer Manier nicht unkritisch voraussetzen. Trotzdem läuft diese Analyse unserer Intuition extrem entgegen. Es scheint doch notwendigerweise immer so zu sein, dass ein Auto eine Delle bekommt, wenn ich gegen ein Straßenschild fahre oder dass eine Fläche immer wärmer wird, wenn sie von der Sonne beschienen wird. Diese Zusammenhänge haben mit Gewohnheiten unsererseits doch offenbar wenig zu tun. Kant versuchte dieser Intuition in seiner Kritik der reinen Vernunft 1781 gerecht zu werden, indem er beschreibt, wie die Kausalität als einheitsstiftendes Prinzip unseres Denkens allen Phänomenen quasi übergestülpt wird. Wir “brauchen” Kausalität, damit die Phänomene erkennbar für uns sind. Kausalität ist als Denkform Bedin- gung der Möglichkeit von Erfahrung. Dadurch, dass sie den (transzendentalen) Status einer Bedingung hat, ist sie gleichzeitig aber objektiv, das heißt allgemeingültig und notwendig – anders als bei Hume.

Kants Position ist natürlich überaus voraussetzungsreich und damit vielleicht nicht unbedingt diejenige Art von Philosophie, die sich wissenschaftlich Interessierte für das Verständnis von Naturgesetzen wünschen, zumal unser heutiges Verständnis von Naturgesetzen sich ja keineswegs auf den Begriff der Kausalität beschränkt. Insofern scheint es lohnend, überhaupt erst einmal zu klären, was wir heute als Naturgesetz bezeichnen.

Zunächst sind Naturgesetze mit dem Anspruch von Wahrheit verbunden. ... Gleichzeitig sind aber nicht alle allgemein gültigen, wahren Sätze Naturgesetze: Weder “Alle Junggesellen sind unverheiratet” noch “Alle ebenen Dreiecke haben eine Winkelsumme von 180 Grad” sind Naturgesetze, weil beide Sätze Sachver- halte beschreiben, die gar nicht anders sein können – aus grammatischen und aus geometrischen Gründen.* Naturgesetze beschreiben dagegen Vorgänge, die man sich prinzipiell auch anders vorstellen könnte. Man könnte sich beispielsweise eine Welt denken, in der alle Gegenstände nach oben fliegen, wenn ich sie auf der Erde fallen lasse. 

Naturgesetze sind ja grade deshalb so interessant, weil sie uns Auskunft über Zusammenhänge geben, die nicht selbstverständlich sind. Schließlich lassen sich auf der Grundlage von Naturgesetzen Voraussagen machen der Art: “Wenn ich dieses Glas fallen ließe, würde es zerbrechen.” Naturgesetze machen Aussagen über Situationen, die ich in sogenannten kontrafaktischen (der “wenn”-Satz entspricht nicht der Realität) Konditionalen ausdrücken kann. Diese Eigenschaft macht Naturgesetze in ihrer Anwendung so nützlich.

Und trotzdem gibt es noch verwirrende Fälle, die einer allgemeinen Definition im Wege zu stehen schei- nen. Zum Beispiel Newtons erstes Gesetz “ein kräftefreier Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich grad- linig”: Da es in dieser Welt keine kräftefreien Körper gibt, gibt es streng genommen nichts, worauf sich das Gesetz bezieht. Was unterscheidet dieses Gesetz von anderen Gesetzen, die sich ebenfalls auf nichts bezie- hen (“Alle Einhörner essen Freitags Schokolade”)? Ein anderes in der Philosophie prominentes Beispiel zeigt, dass allein die sprachlich-grammatische Form eines Satzes rein gar nichts darüber aussagt, ob er ein Naturgesetz formuliert oder nicht. Man vergleiche: “Alle Goldkugeln haben einen Durchmesser von weni- ger als zwei Kilometern” und “Alle Kugeln aus angereichertem Uran haben einen Durchmesser von weni- ger als zwei Kilometern”. Trotz der eindrucksvollen Ähnlichkeit beider Sätze und der Tatsache, dass nach aktuellem Wissensstand beide wahr sind, hat nur der zweite Gesetzesstatus, denn während der Herstellung einer größeren Goldkugel im Prinzip nichts im Wege stünde, würde eine derart große Urankugel angesichts nuklearer Prozesse instabil sein.

Was ist es also, das beide Sätze unterscheidet? Ein offensichtlicher Unterschied ist, dass einer eine direkte Einbettung in eine Theorie besitzt, in diesem Fall die Quantentheorie (es gibt einen theoretischen Grund für diese Aussage), der andere nicht. Ist es also das, was Naturgesetze ausmacht? Ihre Einbettung in Theorien? Hier fängt man sich gleich wieder ein neues Problem ein, denn wie wir aus der Wissenschaftsgeschichte wissen, ändern sich Theorien mit der Zeit – Naturgesetze aber nicht. 

Philosophen haben versucht, dieses Problem dadurch zu lösen, dass sie diejenigen Theorien, die Naturge- setze beinhalten, besonders auszeichnen: Es sind diejenigen, die einen optimalen Kompromiss zwischen Einfachheit und weitreichendem Erfolg in der Erklärung von Phänomenen besitzen. So sind Newtons Gesetze, als Grenzfall der Relativitätstheorie, überaus einfach und erklären trotzdem die gesamte Mechanik unserer Alltagserfahrung. Aber mit dieser Lösung hat man das Problem nur verlagert, denn wie stellt man das Vorliegen dieses optimalen Kompromisses fest? Was heißt “einfach”? Was heißt “erfolgreich”?

Eine ganz andere Strategie für die Annäherung an das Wesen der Naturgesetze könnte sein, sie einfach als in der Welt existierende Notwendigkeiten zu sehen. Dadurch spart man sich alle drohenden Bezugnahmen auf und Relativierungen durch unsere menschliche Wissenschaftspraxis. 

Aber trotzdem bleibt die Frage: Woher kommen die Gesetze? Und warum sind sie so, wie sie sind? Diese Frage wird umso dringlicher, als die Vielfalt der Naturgesetze seit Newton offenbar enorm zugenommen hat: Während klassisch alle Naturgesetze als kausal angesehen wurden (bei ausreichend bekanntem An- fangszustand kann die Zukunft des Systems genau vorhergesagt werden), hat die Thermodynamik statisti- sche Gesetze eingeführt (Druck und Temperatur eines Gases sind beispielsweise Größen, für deren Defini- tion man die Eigenschaften aller Gasteilchen nicht kennen muss), es gibt phänomenologische Gesetze (bei- spielsweise das Hook’sche Gesetz, das die rücktreibende Kraft einer Feder als der Dehnung proportional beschreibt) und mit der Quantentheorie auch probabilistische Gesetze. 

Insbesondere die Quantentheorie hat den Charakter von Naturgesetzen sehr grundlegend geändert: Schließ- lich ist es hier nicht mehr möglich, auf der Grundlage bekannter Anfangsbedingungen die Entwicklung aller Eigenschaften beispielsweise eines Elektrons präzise vorherzusagen. Was die Quantentheorie liefert, sind Wahrscheinlichkeiten dafür, das Teilchen bei einer Messung in einem bestimmten Zustand zu finden. Welcher Zustand tatsächlich gemessen wird, ist über diese Wahrscheinlichkeiten hinaus unbestimmt. Die Deutung dessen, was im Zuge einer quantenmechanischen Messung geschieht, ist nach wie vor umstritten. Und so führt die Frage nach dem Wesen der Naturgesetze auch auf der skalenmäßig untersten Ebene unserer Naturbeschreibung in die Philosophie hinein. ...
 
*) (Grammatische und geometrische Gründe gelten indes nicht 'an sich', sondern gehören zu den selbstgemachten Verfahrenswiesen der Vernunft. JE) 


Nota. - Man kann das eigentliche Problem immer weiter vor sich herschieben, aber dabei wird nur immer durchsichtiger: Was wir - seit Newton und auch nach Kant - als unsere Vernunft auffassen, sträubt sich gegen den Gedanken, dass etwas ist und ist und lediglich ist: Es ist ein Ungedanke. Sofern wir denken, müssen wir uns einen vorangegangenen andern Zustand denken -  und einen Täter; einen, der eingegriffen und aus dem vorangegangen den gegenwärtigen Zustand gemacht hat. Der abstrakt denkende Naturwissen- schaftler wird gewohnheitsmäßig nicht mehr an einen Verursacher, sondern an eine Ursache denken; aber sie nicht denken kann auch er nicht. 

Es ist ein Zirkel. Die Vernunft erlaubt uns nicht, ohne Kausalität zu denken. Aber Vernunft ist ursprünglich nicht anderes als das Prinzip, sich alles Seiende als verursacht vorzustellen. Denn selbstverständlich kann man sich die Welt auch anders vorstellen - nur reden wir dann nicht von denken, sondern von phantasieren; nicht von Vernunft, sondern von Irrsinn.

Die Kritik des Naturgesetzbegriffs ist nichts anderes als Vernunftkritik - so die Tendenz seit Kant. Das Vexierstück ist, dass die Vernunft sich selbst voraussetzt. Will sagen, was Vernunft ist und ob und wie sie sich begründen lässt, kann wieder nur mit den Instrumentarien der Vernunft entschieden werden. Die Ver- nunft kann sich nicht von außen prüfen, sondern muss gewissermaßen in sich zurückkriechen und sich da- bei zusehen, wie sie es anstellt, am Ende 'zu sich selbst' zu kommen.

Sie kann sich dabei ihrer stolzesten Leistungen - Begriff und Schlussregeln - nicht bedienen, sie muss im Gegenteil darauf achten, bei der Rekonstruktion ihres Werdegangs dieses Ziel nie aus dem Auge zu lassen: Begriff und Schlussregeln festzustellen! Sie kann nicht argumentieren, sondern muss zeigen, muss an- schaulich vorführen, "wie man es sich vorstellen muss". 

Vernunftkritik ist diejenige Philosophie, in die - da hat Frau Anderl ganz Recht - die Frage nach den Natur- gesetzen letzten Endes hineinführt. Kant hatte die Transzendentalphilosophie bis an die Pforten seines Apriori, der zwölf Kategorien und der beiden Anschauungsformen getrieben. Da blieb er stehen. Fichte führte die Untersuchung fort. Als allererste Voraussetzung auch des Kant'schen Apriori legt er das schlecht- hin agile Ich bloß, das 'sich setzt, indem es sich ein/em Nicht-Ich entgegensetzt'. Schon Raum und Zeit, schon die Kategorien sind Weisen des Vorstellens, ja 'das Ding' selbst wird real erst, wenn es ihm entgegen- steht und als ein Dieses bestimmt und vorgestellt wird. (Wir wissen nichts als was in unserm Bewusstsein vorkommt. In unserm Bewusstsein kommen nur Vorstelleungen vor.)

Kurz gesagt, in allem, was wir uns vorstellen, ist ein Macher immer schon mitgedacht, nämlich Ich. Aber die Kritische alias Transzendentalphilosophie erlaubt uns, davon zu abstrahieren. Doch wenn wir vom Ver- ursacher abstrahieren, sollten wir auch von der Ursache abstrahieren. In ontologischer Hinsicht kommt die Vernunft nie weiter als bis zu: Was ist, ist.* So verfahren die statistischen Fächer wie die Thermodynamik; die haben auch mit der Emergenz kein theoretisches Problem.

*) Will sagen: Die Erscheinung erscheint, und sonst nichts. Alle Attribute sind Zutaten der Intelligenz.
JE