Das technisierte Gehirn

Oliver Müller, Jens Clausen, Giovanni Maio (Hrsg.) Das technisierte Gehirn Neurotechnologien als Herausforderung für Ethik und Anthropologie mentis PADERBORN

Oliver Müller, Jens Clausen, Giovanni Maio DER TECHNISCHE ZUGRIFF AUF DAS MENSCHLICHE GEHIRN Methoden Herausforderungen Reflexionen Mit immer weiter verfeinerten und elaborierten Methoden scheinen die modernen Neurowissenschaften nicht nur das Gehirn des Menschen, sondern auch seine Funktionen Schritt für Schritt zu entzaubern. Die wachsende Präzision im Verständnis des menschlichen Zentralorgans und die gleichzeitig zu beobachtenden Fortschritte in der Miniaturisierung technischer Bauteile ermöglichen einen immer weiter reichenden technischen Zugriff auf das menschliche Gehirn und damit eine gewisse Kontrolle neurophysiologischer Prozesse, die gezielt zur»modulation«von emotionalen und kognitiven Zuständen und Leistungen eingesetzt werden kann. Damit ist eine technisch-mechanistische Deutung des Menschen und seines Gehirns verbunden: Neuronale Prozesse werden auf ihre bioelektrischen Aspekte reduziert. Auch wenn ein solcher Reduktionismus technisch für die Konstruktion von Schnittstellen zwischen dem Gehirn und technischen Apparaten nötig ist, kann in solchen wissenschaftlich-technischen Paradigmen aber nur ein kleiner Ausschnitt der kognitiven und emotionalen Funktionen des menschlichen Gehirns erfasst werden. Armin Grunwald fordert daher in diesem Kontext:»Es muss weiterhin möglich sein, den Menschen als trans-technisches Wesen zu thematisieren, als ein Wesen, das von der Technik in und an seinem Körper profitiert, aber in dieser Technik nicht aufgeht.«1 Die Technik soll also auch in ihrer Anwendung in und am menschlichen Gehirn zuallererst im Dienste des Menschen stehen doch was heißt»im Dienste des Menschen«? Welche Heilungserfolge oder Selbstgestaltungsmöglichkeiten erhofft man sich von der Technik? Welche Kriterien für das Wohl oder den Schaden müssen wir an die Neurotechnologien anlegen? Inwiefern verändert sich durch die Möglichkeiten der»verschmelzungen«von Gehirn und Neurotechnologie unser Bild von uns selbst? Vor einem Aufriss der ethischen und anthropologischen Herausforderungen, die sich durch die Neurotechnologien ergeben, muss 1 Grunwald (2008), 302.

12 Oliver Müller, Jens Clausen, Giovanni Maio geklärt werden, um welche Technologie es überhaupt geht, wenn von Schnittstellen zwischen technischen Apparaturen und dem menschlichen Gehirn, mithin vom technischen Zugriff auf das Gehirn gesprochen wird. 2 1.»Technisierung des Gehirns«: Von welchen Technologien ist hier die Rede? Geräte, die das menschliche Gehirn mit einem Computer oder einer anderen Maschine verbinden sollen, werden als Gehirn-Computer-Schnittstellen (Brain- Computer-Interface, BCI) oder Brain-Machine-Interface (BMI) bezeichnet. 3 Bei diesen Schnittstellen handelt es sich jeweils um Verbindungen zwischen Elektroden und dem menschlichen Gehirn, die dem Austausch von bioelektrischen Signalen dienen. Gehirn-Computer-Schnittstellen werden in der Regel in ableitende und stimulierende Systeme unterteilt. 4 Während ableitende Systeme bioelektrische Signale des Gehirns erfassen und decodieren, dienen stimulierende Systeme dazu, einzelne Hirnregionen über elektrische Impulse zu stimulieren. 5 Integrierte Systeme sollen künftig sogar beide Funktionen miteinander kombinieren. 6 Das Einsatzspektrum unterschiedlicher Gehirn-Maschine-Schnittstellen ist sehr breit. Es gibt ableitende Systeme zur Ansteuerung externer Effektoren, die bereits bei Patienten eingesetzt werden. Ein nicht-invasives Verfahren verwendet zur Ansteuerung eines Computercursors Informationen, die mittels Elektroenzephalogramm (EEG) gewonnen wurden. Gelähmte Patienten können lernen, mit Hilfe dieser Cursorsteuerung ein Buchstabierungsprogramm zu bedienen. 7 In der Erforschung befinden sich ähnlich aufgebaute Geräte zur Ansteuerung eines Roboterarms. Für diese motorischen Neuroprothesen müssen die neuronalen Informationen durch invasive Verfahren abgeleitet werden. 8 Durch die fortschreitende Miniaturisierung technischer Mikrosysteme konnte die Entwicklung der erforderlichen implantierbaren Elektroden realisiert werden. 9 Auf Gehirn-Computer-Schnittstellen gestützte motorische Neuroprothesen werden derzeit zwar vorwiegend tierexperimentell erforscht, 10 erste Studien werden allerdings auch 2 Einen detaillierten Überblick über verschiedene Neurotechnologien bieten Merkel et al. (2007). 3 Friehs et al. (2004), Pfurtscheller et al. (2005). 4 Donoghue (2002). 5 Gharabaghi et al. (2005). 6 Abbott (2006). 7 Birbaumer et al. (1999). 8 Nicolelis (2001). 9 Ball et al. (2004), Chapin (2004). 10 Chapin et al. (1999), Schwartz (2004), Velliste et al. (2008).

Der technische Zugriff auf das menschliche Gehirn 13 schon am Menschen durchgeführt. 11 Als Fernziel dieses Ansatzes wird diskutiert, auf den externen Effektor zu verzichten und stattdessen den eigenen natürlichen Arm über eine Gehirn-Computer-Schnittstelle anzusteuern. 12 Mit dem Einsatz stimulierender Systeme im menschlichen Gehirn werden unterschiedliche Zielsetzungen verfolgt. Eine erste Zielsetzung betrifft die Wiederherstellung motorischer Funktionen. Zur Behandlung motorischer Symptome bei Patienten, die an Morbus Parkinson oder essentiellem Tremor erkrankt sind, werden Gehirn-Computer-Schnittstellen in Form von Tiefenhirnstimulatoren eingesetzt. Dazu werden Elektroden mittels funktioneller Neurochirurgie in tiefe Hirnstrukturen (wie den Globus pallidus oder den Nucleus subthalamicus) implantiert. 13 Dieses Verfahren 1991 erstmals erfolgreich beim Menschen eingesetzt 14 ist inzwischen eine etablierte Behandlungsoption im Endstadium des idiopathischen Parkinsonsyndroms. Wegen der überzeugenden Unterdrückung anderweitig nicht mehr behandelbarer Symptome und der damit verbundenen gesteigerten Lebensqualität der Patienten wird eine Ausweitung der Indikation erforscht. Die Studien richten sich entweder auf den Einsatz der Tiefenhirnstimulation bei Patienten in früheren Stadien der Parkinsonerkrankung oder auf die Behandlung anderer Erkrankungen wie therapierefraktäre Depressionen oder Zwangsstörungen. 15 Stimulierende Eingriffe ins Gehirn werden zweitens mit dem Ziel erforscht, sensorische Funktionen durch Neuroprothesen wiederherzustellen. Während eine Stimulation im Nucleus cochlearis Höreindrücke direkt im Gehirn evozieren soll, 16 wird für die Herbeiführung von Seheindrücken ein Implantat im visuellen Cortex erforscht. 17 Eine dritte Anwendungsform von stimulierenden Gehirn-Computer-Schnittstellen ist ihr Einsatz zur Verhaltensbeeinflussung. Tierexperimentell ist es gelungen, das Verhalten von Versuchstieren durch elektrische Stimulation zu kontrollieren 18 und die Bewegungen von Ratten über das Implantat zu steuern. 19 Bereits jetzt ist eine künftige Erforschung integrierter Systeme abzusehen, die sowohl ableitend als auch stimulierend wirken. Motorische Neuroprothesen sollen zukünftig mit einem Feedback-System zur Imitation der Propriozeption ausgestattet werden, das dem Patienten mittels stimulierender Impulse dann auch Auskunft über die jeweilige Position der artifiziellen Extremität geben soll. 20 Während diese Gehirn-Computer-Schnittstelle eine Ableitung in motorischen Arealen mit 11 Hochberg et al. (2006). 12 Nicolelis (2003). 13 Nikkhah (2008). 14 Benabid et al. (1991). 15 Mayberg et al. (2005), Sturm et al. (2003). 16 Rauschecker & Shannon (2002). 17 Dobelle (2000). 18 Delgado (1965). 19 Talwar et al. (2002). 20 Abbott (2006).

14 Oliver Müller, Jens Clausen, Giovanni Maio einer Stimulation in sensorischen Arealen kombiniert, wird der technische Zugriff auf das menschliche Gehirn allerdings nicht auf diese Hirnregionen beschränkt bleiben. So wird die Erforschung von integrierten Systemen beispielsweise als möglicher künftiger Therapieansatz für Epilepsiepatienten diskutiert. 21 Dazu soll aus den abgeleiteten Informationen die Entstehung eines Anfalls im Vorfeld detektiert werden, um dann durch entsprechend ausgelöste Stimuli den Ausbruch des Anfalls verhindern zu können. 22 Ein weiterer Ansatzpunkt für mikrotechnische Gehirnimplantate ist der Hippocampus, der eine zentrale Rolle für Gedächtnisfunktionen hat. Es ist allerdings noch zu klären, ob diese als»memory-chips«zur Behandlung von Gedächtnisstörungen eingesetzt werden können. Denn die Hippocampus-Chips befinden sich gegenwärtig noch in der Grundlagenforschung an Gewebeschnitten der Ratte. 23 2. Ethische und anthropologische Herausforderungen durch die Technisierung des Gehirns Die»klassischen«ethischen Fragen nach Autonomie, Identität, Individualität und nach einem akzeptablen Nutzen-Risiko-Verhältnis stellen sich im Kontext von Gehirn-Computer-Schnittstellen in einer spezifischen Weise. 24 Denn durch die neurotechnologischen Eingriffe in die kognitiven Fähigkeiten und durch die»ersetzung«kognitiver Funktionen durch technische Komponenten könnten Autonomie und Selbstbestimmung als elementare kognitive Vermögen ihre»biologische«basis verlieren. Darüber hinaus zu diskutieren ist die Frage, ob eine Art»Abhängigkeitsverhältnis«zu den technischen Implantaten entstehen kann, ob also die Integration technischer Komponenten in die neuronale Substanz nachhaltige Veränderungen der Gehirnleistungen zur Folge haben kann. Könnte es sein, dass sich nicht nur die Patienten lebensweltlich an die Technologien gewöhnen, sondern dass sich das Gehirn selbst in seiner Plastizität an das technische Implantat gewöhnt in dem Sinne, dass es sich irreversibel an das Implantat anpasst und damit auf dieses angewiesen bleibt? Ändert sich der personale Status eines Patienten bei einer bestimmten»abhängigkeit«von der Technik? Die Frage nach der Autonomie stellt sich aber auch in anderer Hinsicht: Unter dem Aspekt der Einwilligungsfähigkeit ist die besondere Vulnerabilität der in 21 Fountas et al. (2005). 22 Worell et al. (2005). 23 Berger et al. (2005). 24 Clausen (2009a).

Der technische Zugriff auf das menschliche Gehirn 15 Frage kommenden Patienten zu berücksichtigen. So sind Patienten mit Locked-in- Syndrom gerade eine Hauptzielgruppe für motorische Neuroprothesen trotz geistiger Klarheit durch ihre schwer eingeschränkte Kommunikationsfähigkeit gar nicht in der Lage, ihre Einwilligung auszudrücken. Auch die Nutzen-Risiko-Abwägungen haben in der Neuroethik einen spezifischen Charakter: Während für die schon seit einigen Jahren eingesetzte Tiefenhirnstimulation Risiken wie Hirnblutungen, Veränderungen in der Stimmung und im Verhalten benannt werden können, 25 sind aufgrund der Neuartigkeit der meisten neurotechnologischen Forschungen die damit verbundenen Risiken noch unklar. Im Tierversuch sind bei der Ableitung neuronaler Signale zur Ansteuerung von motorischen Neuroprothesen allerdings Veränderungen in der Hirnaktivität nachgewiesen worden. 26 Diese neurophysiologischen Veränderungen sind aus ethischer Perspektive besonders bedeutsam, weil das menschliche Gehirn die biologische Grundlage für höhere kognitive Funktionen ist. Eingriffe ins Gehirn gelten als besonders heikel, da sie den Sitz der»geistigen«vermögen Identität und Individualität betreffen. 27 Technische Eingriffe ins Gehirn sind daher wie kaum ein anderes Forschungsgebiet mit Manipulations- und Missbrauchsängsten verknüpft. 28 Im Anschluss an die frühen Stimulationsexperimente von Wilder Penfield und José Delgado geben die neuen neurotechnologischen Möglichkeiten Anlass zu der Befürchtung, dass auf diese Weise Verhaltensmanipulationen möglich werden könnten, die die Betroffenen nicht einmal als Fremdsteuerung wahrnehmen. 29 Auch die Besonderheit der je einzelnen Persönlichkeit und die philosophische wie neuropsychologische Frage der»personalen Identität«bekommen durch die neurotechnologischen Zugriffe eine neue Dimension. Wie verändert sich der Patient neurophysiologisch und wie kann man eine mögliche Persönlichkeitsveränderung überhaupt erfassen? 30 Welche Änderungen im Selbstbild (und möglicherweise im Fremdbild) ist hierbei akzeptabel? Beachtet werden sollte bei einer ethischen Diskussion der Neurotechnologien auch, dass neben der Eingriffstiefe wie sie im Zusammenhang der Neurochirurgie ethisch diskutiert wird auch die Eingriffsart ein Thema der Aufmerksamkeit sein sollte. Die Integration von Neurotechnologien verlangt auch hier eine spezifische Diskussion: Was sind die lebensweltlichen Konsequenzen einer Verwendung von Gehirn-Computer- 25 Eine systematische Übersicht über mögliche Nebenwirkungen der Tiefenhirnstimulation geben Synofzik & Schlaepfer (2008). 26 Taylor et al. (2002). 27 Zur Diskussion dieser Problematik siehe für viele: Beckmann (2000); Birnbacher (2006). 28 Zoglauer (2003). 29 Wegner (2002). 30 Birnbacher (1995).

16 Oliver Müller, Jens Clausen, Giovanni Maio Schnittstellen? Wie ändert sich der Umgang mit der Umwelt und mit sich selbst durch Neuroprothesen? Vor diesem Hintergrund bedarf es grundlegender anthropologischer Reflexionen. Denn die Technik»umgibt«den Menschen nicht mehr bloß oder ist ein von ihm wesentlich getrenntes»werkzeug«, sondern scheint in neuem Maße mit ihm zu»verschmelzen«. Mensch und Technik scheinen eine neue Form von»einheit«zu bilden. 31 So werden die neurotechnologischen Möglichkeiten auch weit über die vertraute motorische Prothetik hinausgehen können: Denn wenn etwa Gedächtnis und Kommunikationsfähigkeit eine Ergänzung oder sogar Ersetzung in technischen Komponenten finden, dann greift man in besonderer Weise in die»geistigen«funktionen des Gehirns ein und muss in diesem Punkt die»kompatibilität«von Technik und den kognitiven Fähigkeiten untersuchen. Spätestens wenn die Eingriffe über die Therapie hinausgehen und eine»verbessernde«absicht haben, stellt sich die Frage nach dem menschlichen Selbstverständnis. 32 In gewissem Sinne»ist«der Mensch erst durch Technik. Hat aber seine»anthropologische Verpflichtung«, Technik zu schaffen, einzusetzen und weiter zu entwickeln in diesem Kontext spezifische Grenzen? Wird mit den Techniken, die im menschlichen Gehirn Anwendung finden, die Sphäre der humanen»machbarkeit«in unzulässiger Weise erweitert? Wie weit kann eine Selbsttechnisierung des Menschen gehen? 33 Ab welchen neurotechnologischen Substitutionen und Verbesserungen könnte das Menschsein sogar unterlaufen werden? 34 Gibt es für diese Eingriffe eine Grenze, die mit der»natur des Menschen«selbst gezogen werden kann? 35 Gibt es mit Blick auf das Kriterium der»natürlichkeit«überhaupt Möglichkeiten, ethische Grenzen zu ziehen? Oder, im Gegenteil, wird die immer subtilere Integration von Technik zur»normalen«36 oder»natürlichen«ausstattung des Menschen, wenn man eine Anthropologie der»natürlichen Künstlichkeit«zugrunde legt? Da Technisierungsprozesse immer auch mit einer bestimmten epistemischen Perspektive auf die Welt und den Menschen zusammenhängen bzw. eine bestimmte Perspektive voraussetzen, muss diskutiert werden, inwiefern sich durch die neurotechnologischen Möglichkeiten unser Wissen von dem Gehirn derart ändern könnte, dass sich auch der Umgang mit unserem Gehirn ändert um dann zu fragen, was eine solche Änderung für unser Bild von uns selbst zu bedeuten hätte. Solche Fragen lassen sich nicht isoliert beantworten: Um hier Orientie- 31 Siehe Clausen (2008a). 32 Müller (2008b); Clausen (2006). 33 Siehe zu diesen Fragen Böhme (2008). 34 Siehe dazu Heilinger & Müller (2007). 35 Hinsichtlich der Neurotechnologien haben Maguire & McGee (1999) diese Frage als erstes explizit gestellt. Siehe dazu auch Clausen (2009b). 36 Bohnke (1997).

Der technische Zugriff auf das menschliche Gehirn 17 rung zu gewinnen, bedarf es sowohl einer integrativen Anthropologie, in der der Zusammenhang von Gehirn, Leibsein und Personalität in nicht-reduktionistischer Weise expliziert ist, 37 als auch einer Reflexion über den Rang anthropologischer Argumente in der ethischen Grundlegung. 38 Die Beiträge dieses Bandes reflektieren die genannten Fragen aus unterschiedlichen Perspektiven. Dadurch soll ein differenziertes Bild sowohl der Möglichkeiten und Vorteile des technischen Zugriffs auf das menschliche Gehirn als auch der damit verbundenen Herausforderungen und Probleme deutlich werden. Literatur Abbott, A. (2006): Neuroprosthetics: in search of the sixth sense. Nature 442(7099), 125 127. Ball, T.; Nawrot, M.P.; Pistohl, T. et al. (2004): Towards an implantable brain-machine interface based on epicortical field potentials. Biomedizinische Technik 49, 756 759. Beckmann, J.P. (2000): Menschliche Identität und die Transplantation von Zellen, Geweben und Organen tierischer Herkunft. Jahrbuch für Wissenschaft und Ethik 5, 169 182. Benabid, A.L.; Pollak, P.; Gervason, C. et al. (1991): Long-term suppression of tremor by chronic stimulation of the ventral intermediate thalamic nucleus. Lancet 337(8738), 403 406. Berger, T.W.; Ahuja, A.; Courellis, S.H. et al. (2005): Restoring lost cognitive function: Hippocampal-Cortical Neural Prostheses. IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine 24(5), 30 44. Birbaumer, N.; Ghanayim, N.; Hinterberger, T. et al. (1999): A spelling device for the paralysed. Nature 398(6725), 297 298. Birnbacher, D. (2006): Hirngewebstransplantationen und neurobionische Eingriffe anthropologische und ethische Fragen. In: D. Birnbacher (Hg.): Bioethik zwischen Natur und Interesse. Frankfurt: Suhrkamp, 273 293. Birnbacher, D. (1995): Identität der Persönlichkeit und Identität der Person: Philosophische Fragen im Zusammenhang mit der Transplantation von Hirngewebe. Zentralblatt fur Neurochirurgie 56, 180 185. Böhme, G. (2008): Invasive Technisierung. Technikphilosophie und Technikkritik. Kusterdingen: Die Graue Edition. Bohnke, A. (1997): Abschied von der Natur: Die Zukunft des Lebens ist Technik. Düsseldorf: Metropolitan. Chapin, J.K. (2004): Using multi-neuron population recordings for neural prosthetics. Nature Neuroscience 7(5), 452 455. Chapin, J.K.; Moxon, K.A.; Markowitz, R.S. et al. (1999): Real-time control of a robot arm using simultaneously recorded neurons in the motor cortex. Nature Neuroscience 2(7), 664 670. Clausen, J. (2009a): Man, Machine and in between. Nature 457 (7233), 1080 1081. 37 Ein Beispiel hierfür ist Fuchs (2008). 38 Siehe Müller (2008a); Clausen (2008b); Müller (2008c).

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