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Die Mathematik des Bewusstseins: Was ist das Kerngeheimnis der integrierten Informationstheorie?
Trotz des Fortschritts in Technologie und Neurowissenschaft bleibt die Natur des Bewusstseins einer der zentralen Diskussionspunkte in der menschlichen Philosophie und Wissenschaft. In dieser Diskussion über das Bewusstsein bietet die Integrierte Informationstheorie (IIT) eine neue Perspektive. Der Begründer dieser Theorie, Giulio Tononi, ein Neurowissenschaftler der University of California, schlug 2004 eine Methode vor, um das Systembewusstsein anhand mathematischer Modelle zu erklären. Laut IIT ist das Bewusstsein nicht einfach das Ergebnis der Funktionsweise der Materie, sondern eng mit ihren kausalen Eigenschaften verbunden.
IIT stellt unser grundlegendes Verständnis des Bewusstseins in Frage und versucht aufzudecken, warum bestimmte physikalische Systeme, wie etwa das menschliche Gehirn, über ein Bewusstsein verfügen.
Die Kernidee des IIT besteht darin, dass die Beschaffenheit des Bewusstseins (subjektive Erfahrung) und die kausalen Eigenschaften eines Systems (Objektivität) voneinander abhängig sind. Um die bewusste Erfahrung eines physikalischen Systems zu erklären, muss daher seine kausale Kapazität vollständig offengelegt werden. Eine wichtige Aufgabe des IIT besteht darin, die „grundlegenden Eigenschaften unserer Erfahrung“, die als „Axiome“ bezeichnet werden, zu definieren und daraus dann die notwendigen Eigenschaften bewusster physikalischer Systeme, die als „Hypothesen“ bezeichnet werden, abzuleiten.
Die „harten Probleme“ des BewusstseinsDas „harte Problem“ des weltberühmten Philosophen David Chalmers weist darauf hin, dass jeder Versuch, das Bewusstsein auf rein physikalische Weise zu erklären, auf Hindernisse stößt. Im Gegensatz dazu erkennt das IIT die Existenz unseres eigenen Bewusstseins an und versucht, die notwendigen physikalischen Grundlagen für die Entstehung des Bewusstseins abzuleiten. Dieser Übergang von der Phänomenologie zu den Mechanismen spiegelt sich im Versuch des IIT wider, die wesentlichen Eigenschaften bewusster Erfahrung zu identifizieren, die wiederum der Struktur physikalischer Systeme entsprechen.
Die Theorie des IIT besagt, dass die Existenz des Bewusstseins nicht notwendigerweise aus den Gesetzen der Physik abgeleitet werden muss, sondern dass zu seiner Realisierung eine geeignete physikalische Struktur erforderlich ist.
Institutionelle Expansion und Herausforderungen
Obwohl das IIT in der Erforschung des menschlichen Bewusstseins viel Aufmerksamkeit erregt hat, macht die Rechenkomplexität seines mathematischen Modells die Berechnung seinesΦ (integrierte Informationsmenge) selbst für Systeme mittlerer Größe schwierig. Es wurde fast unhandlich. Daher haben Forscher hart daran gearbeitet, praktischere Proxy-Messungen zur Annäherung an Φ zu finden. Allerdings konnte für diese Proxy-Messungen bisher keine Beziehung zu den entsprechenden tatsächlichen Φ-Werten nachgewiesen werden, was ihre Interpretation zweifellos erschwert.
Eine bemerkenswerte Studie konzentrierte sich auf die Aktivität von Neuronenpopulationen bei Fruchtfliegen und zeigte, dass Φ für bestimmte neuronale Datensätze erfolgreich berechnet werden konnte. Dies bedeutet, dass die Vorhersagen der IIT experimentell getestet werden können, wie die signifikante Verringerung von Φ bei betäubten Tieren zeigt.
Integration von Experiment und Theorie
In nachfolgenden Studien versuchten Forscher, mithilfe von Maßnahmen zur Informationsintegration und -differenzierung den Bewusstseinsgrad verschiedener Personen zu beurteilen. In einer aktuellen Studie konnte mithilfe weniger rechenintensiver Proxy-Messungen erfolgreich zwischen verschiedenen Bewusstseinsebenen unterschieden werden, darunter Wachsein, Schlaf (Träumen und Nicht-Träumen), Narkose und Koma.
Die IIT könnte auch erklären, warum bestimmte Gehirnregionen, etwa das Kleinhirn, trotz ihrer Bedeutung hinsichtlich Größe und Funktion scheinbar wenig zum Bewusstsein beitragen.
Stimmen der Unterstützung und Opposition
Trotz gewisser experimenteller Erfolge wurde das IIT auch von verschiedenen Seiten kritisiert. Der einflussreiche Philosoph John Searle wies einmal darauf hin, dass die Theorie des IIT Panpsychismus impliziert. Seiner Ansicht nach mangelte es den Behauptungen der Theorie an konzeptioneller Klarheit und sie besaßen nicht die notwendige wissenschaftliche Bedeutung. Andere Wissenschaftler weisen jedoch darauf hin, dass Searles Interpretation ungenau ist und das Kernkonzept des IIT missversteht.
Viele Forscher haben in den letzten Jahren die Anwendung von IIT im Bereich des Bewusstseins bei der Analyse der Beziehung zwischen physischen Systemen und Bewusstsein in Frage gestellt.
Zukünftige Erkundung
Obwohl das IIT vor vielen Herausforderungen steht, sind seine Aussichten in der Bewusstseinsforschung weiterhin vielversprechend. Mit der Weiterentwicklung der Technologie und der Entwicklung neuer experimenteller Methoden wird es wahrscheinlich mehr empirische Studien geben, die diese Theorie beweisen oder widerlegen. Unabhängig vom endgültigen Ergebnis des IIT bringt es zweifellos unser Denken über die Natur des Bewusstseins voran und hilft sogar, die komplexe und mysteriöse Verbindung zwischen Gehirn und Bewusstsein zu entschlüsseln.
Werden wir in den kommenden Tagen die tieferen mathematischen Geheimnisse hinter dem Bewusstsein lüften?
