Fachrichtung Psychologie Vorlesung WS 2014/15 Kognitive Neurowissenschaft Wille und Bewusstsein: Sind unsere Entscheidungen das Ergebnis unbewusster Gehirnprozesse? Thomas Goschke 1
"Briony hob eine Hand, krümmte die Finger und wunderte sich, wie schon so oft, dass dieses Ding, diese Greifmaschine, diese fleischige Spinne am Armende ihr gehörte und gänzlich ihrem Kommando unterstand. Oder hatte dieses Etwas womöglich doch ein Eigenleben? Sie beugte die Finger, streckte sie. Das Rätsel lag in dem Augenblick vor der Bewegung verborgen, in jenem entscheidenden Moment zwischen Starre und Veränderung, in dem ihre Absicht wirksam wurde. Wie eine Welle, die sich bricht. Bliebe sie auf dem Wellenkamm, dachte Briony, könnte sie vielleicht das Rätsel ihrer selbst lösen, könnte jenen Teil in sich erkennen, der sie in Wahrheit bestimmte. Sie führte ihren Zeigefinger dichter ans Gesicht und starrte ihn an, beschwor ihn, sich zu bewegen. Er blieb reglos, aber sie spielte auch nur, meinte es nicht ganz ernst, und ihren Finger zu einer Bewegung zu drängen, ihn etwa krümmen zu wollen, war nicht dasselbe, wie ihn zu bewegen. Als sie ihn dann tatsächlich krümmte, schien der eigentliche Vorgang im Finger zu beginnen und nicht in irgendeinem Teil ihres Hirns. Wann wusste der Finger, dass er sich bewegen sollte, wann wusste sie, dass sie ihn bewegen wollte? Sich selbst zu überlisten war unmöglich. Es gab nur ein Entweder-Oder und keinen Einschnitt, keine Nahtstelle, doch wusste sie, dass hinter dem glatten, ebenmässigen Stoff das wahre Selbst lag - ihre Seele vielleicht? -, und beschloss, der Selbsttäuschung ein Ende zu machen und den entscheidenden Befehl zu geben. Ian McEwen (2001). Abbitte. 2
Billardball-Modell der intentionalen Verursachung Intuitives Gefühl: Meine willentlichen Handlungen werden durch meine bewussten Absichten ausgelöst Billard-Analogie: Absichten setzen einzelne Bewegungen in Gang, so wie ein Stoß mit dem Queue eine Billardkugel in Bewegung versetzt Wenn bewusste Intentionen die unmittelbaren Ursachen willentlicher Bewegungen sind, sollten sie vor den neuronalen Prozessen stattfinden, die der Initiierung der Bewegung zugrunde liegen Bewusste Intenion Neuronale Prozesse Motorische Handlung
Brain (1983), 106, 623-642 TIME OF CONSCIOUS INTENTION TO ACT IN RELATION TO ONSET OF CEREBRAL ACTIVITY (READINESS-POTENTIAL) by BENJAMIN LIBET; CURTIS A. GLEASON; ELWOOD W. WRIGHT and DENNIS K PEARL
Libet et al. s Experiment Ziel: simultane Messung des Zeitpunkts des bewussten Willensakts bzw. Handlungsimpulses Zeitpunkts, zu dem die Bewegung beginnt Zeitpunkts, zu dem im Gehirn die neuronalen Prozesse beginnen, die der Bewegungsinitiierung zugrunde liegen Libets Kriterien für eine freie Willenshandlung Handlung sollten endogen (nicht als Antwort auf äußere Reize) initiiert werden Handlung sollte keinen äußeren Zwängen unterliegen Handlung sollte von der Person als selbst initiiert erlebt werden
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Messung des Zeitpunkts des bewussten Handlungsimpulses 1 Rotation in 2,56 sec Probanden beobachten Uhr mit einem rotierenden Punkt und sollen zu einem Zeitpunkt ihrer Wahl den Finger bewegen, wann immer sie den spontanen Impuls dazu verspüren Probanden sollen den Impuls zu handeln ( the urge or want to move ) von allein und zu beliebiger Zeit auftauchen lassen, ohne vorauszuplanen oder sich auf die Handlung zu konzentrieren W-Urteil: Nach jeder Bewegung sollten die Probanden angeben, wo der Punkt zu dem frühesten Zeitpunkt war, zu dem sie den Handlungsimpuls verspürten Kontrolldurchgänge: S-Urteil: Einschätzung des Zeitpunkts eines taktilen Reizes (Berührung am Unterarm) M-Urteil: Einschätzung des Zeitpunkts des Bewegungsbeginns Der tatsächliche Bewegungsbeginn wurde mittels Elektromyogramm (EMG) erfasst
Messung der neuronalen Korrelate der Bewegungsvorbereitungund initiierung Mittelung über 40 Trials BP = negative Potentialverschiebung im EEG, die einer Willkürbewegung voraus geht Spiegelt neuronale Aktivität im supplementärmotorischen, prämotorischen und motorischen Kortex Von Libet als Indikator der neuronalen Bewegungsvorbereitung interpretiert Bereitschaftspotential (readiness potential)
Bereitschaftspotentiale über dem linken und rechten präzentralen Cortex Das BP spiegelt summierte (synchronisierte) neuronale Aktivität im supplementärmotorischen Cortex (symmetrisches BP) und im prämotorischen und motorischen Cortex (lateralisiertes BP) Bewegungen werden gestartet, wenn das lateralisierte BP eine bestimmte Schwelle überschritten hat. Beginn der Bewegung Kornhuber, H.H. & Deecke, L (1965). Hirnpotentialänderungen bei Willkürbewegungen und passiven Bewegungen des Menschen: Bereitschaftspotential und reafferente Potentiale. Pflügers Arch Physiol, 281, 1-17.
Libets Experiment: Zusammenfassung 12 Psychology Press. Ward (2010); nach Haggard (2008).
Libets Ergebnisse: Bereitschaftspotentiale Vorgeplante Bewegung Typ I RP 500-800 ms Spontane Bewegung Typ II RP 150-350 ms
Schematische Darstellung von Libets Ergebnissen: Beginn des BPs und Zeitpunkt des W-Urteils Beginn BP (ca. -500 ms) Bewusster Handlungsimpuls (W-Urteil) (ca. -200 ms) Bewegungsbeginn Die neuronalen Prozesse, die zur Bewegung führen, haben bereits begonnen, bevor der Impuls zur Handlung der Person bewusst wird
Die Initiierung einer willentlichen Handlung ist ein unbewusster Gehirnprozess. Offensichtlich ist der freie Wille nicht der Auslöser der Handlung. Dies widerspricht natürlich unserem introspektiven Gefühl, dass wir unsere Handlungen bewusst initiieren (Libet, 1992, p.269) 16
Einwände Festgelegte Fingerbewegung keine Wahl zwischen verschiedenen Handlungen unklar, ob W-Urteile tatsächlich die Intention spiegelt, eine bestimmte Handlung auszuführen, oder nur einen unspezifischen Spannungszustand anzeigt Spiegelt das Bereitschaftspotential wirklich die spezifische Vorbereitung einer bestimmten Handlung oder nur eine unspezifischen Zustand erhöhter Handlungsbereitschaft?
Replikationsstudie von Haggard & Eimer (1999) Experimental Brain Research, 126, 128-133. Libet-Aufgabe Probanden beobachteten Uhrzeiger und sollten zu beliebigem Zeitpunkt Taste drücken; nach Tastendruck sollten Probanden W-Urteil abgeben Zwei Bedingungen Fixe Bewegungen: Probanden benutzten die gleiche Hand für alle 20 Durchgänge eines Blocks (20 x linke Hand; 20 x rechte Hand) Freie Bewegungen: Probanden entschieden in jedem Durchgang (N=40), welche Hand sie bewegen wollten jede Hand sollte etwa gleich oft bewegt werden systematische Muster sollten vermieden werden Messung des lateralisierten Bereitschaftspotentials (LRP) Spezifisches neuronales Korrelat der Vorbereitung einer linken oder rechten Bewegung
Symmetrisches und lateralisiertes Bereitschaftspotential
Lateralized Readiness Potential (LRP) - Linke Hand LH RH Rechte Hand + RE - LE Differenz contralaterale ipsilaterale Elektrode LE - RE Mittelung LRP LRP = [(RE - LE) LH + (LE- RE) RH ]/2 RE = Rechte Elektrode LE = Linke Elektrode LH = Linke Hand RH = Rechte Hand
Ergebnisse von Eimer und Haggard M- und W-Urteile Mittlere Zeiten in Millisekunden (Standardabweichungen in Klammern) für M- und W-Urteile relativ zum Tastendruck in der fixen und freien Bewegungs-Bedingung Bedingung M-Urteil W-Urteil feste Bewegung -89 (118) -355 (281) freie Bewegung -98 (119) -353 (286) Keine signifikanten Unterschiede zwischen Fixen und freien Bewegungen Haggard, P., & Eimer, M. (1999). Experimental Brain Research, 126(1), 128-133.
Ergebnisse von Haggard & Eimer: Bereitschaftspotential und LRP Keine signifikanten Unterschiede zwischen fixen und freien Bewegungen Haggard, P., & Eimer, M. (1999). Experimental Brain Research, 126(1), 128-133.
Experiment von Eimer und Haggard LRP für Durchgänge mit frühen vs. späten W-Urteilen LRP begann früher in Durchgängen, in denen auch der Handlungsimpuls früh auftrat Der bewusste Impuls, eine bestimmte Bewegung aufzuführen kovariiert mit dem Zeitpunkt, zu dem die neuronale Vorbereitung einer bestimmten Handlung beginnt
Ergebnisse von Haggard & Eimer: Beginn des LRPs relativ zum W-Urteil -906-713 -530-179 534 ms Onset LRP (late W) Late W 376 ms Onset LRP (early W) Early W Movement Onset
Haggard & Eimer: Zusammenfassung Replikation von Libet et al. mit einer Wahlreaktionsaufgabe Auch das LRP beginnt einige hundert Millisekunden vor dem berichteten Zeitpunkt des bewussten Handlungsimpulses
Kritik am Libet-Experiment Mittelung des EEGs über viele Durchgänge kann zu einem Verschmierungsartefakt führen Onset des gemittelten BP liegt vor dem Onset des BPs in den einzelnen Versuchsdurchgängen (Trevena & Miller, 2002; Joordens et al., 2002) Spiegelt das Bereitschaftspotential tatsächlich neuronale Prozesse, die der Vorbereitung und/oder Initiierung willentlicher Handlungen zugrunde liegen? Sind subjektive W-Urteile ein valider Indikator des Zeitpunkts, zu dem ein Handlungsimpuls bewusst wird? Ist das, was die Probanden in ihren W-Urteilen zeitlich datieren, tatsächlich das Bewusstwerden einer Handlungsabsicht?
Ableitung der Aktivität einzelner Neurone im medialen Präfrontalkortex in der Libet-Aufgabe 12 Patienten, die an medikamentös nicht behandelbarer Epilepsie litten Implantierte Tiefenelektroden zur Bestimmung des Ursprungsorts der Anfälle Ermöglichte Ableitung der Aktivität einzelner Neurone im medialen Präfrontalkortex (SMA, pre-sma, anteriorer cingulärer Kortex) 38 Fried, I., Mukamel, R., & Kreiman, G. (2011). Internally generated preactivation of single neurons in human medial frontal cortex predicts volition. Neuron, 69(3), 548-562.
Aktivität eines Neurons im linken präsupplementär-motorischen Areal vor dem bewussten Handlungsimpuls W-Judgment -700 ms) 40
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Provokante Schlussfolgerungen Die Initiierung einer willentlichen Handlung ist ein unbewusster Gehirnprozess. Offensichtlich ist der freie Wille nicht der Auslöser der Handlung. Dies widerspricht natürlich unserem introspektiven Gefühl, dass wir unsere Handlungen bewusst initiieren (Libet, 1992, p.269) Das bewusste Erleben, eine Handlung zu wollen entsteht erst, nachdem Prozesse im Gehirn die Handlung bereits in Gang gesetzt haben. Der bewusste Wille ist eine Illusion (Wegner, 2002, p. 2; p. 59) Wir tun also nicht, was wir wollen (und schon gar nicht, weil wir es wollen), sondern wir wollen, was wir tun. (Prinz, 2004)
45 Theoretische Kritik: Eine alternative Sicht der Rolle bewusster Absichten bei der Auslösung willentlicher Handlungen
Was Libets Befunde widerlegen: Das Billardball-Modell der intentionalen Verursachung: Absichten als unmittelbare Auslöser von Handlungen Wenn Intentionen erst bewusst werden, nachdem die neuronalen Prozessen, die zur Bewegung führen, bereits in Gang gesetzt sind, können sie nicht die unmittelbaren auslösenden Ursachen willentlicher Handlungen sein Bewusste Intention Neuronale Prozesse Willentliche Handlung
47 Folgt daraus, dass bewusste Absichten überhaupt keine kausale Rolle bei der willentlichen Handlungssteuerung spielen?
Eine alternative Auffassung der Rolle von bewussten Intentionen "Dasjenige also, was bewirkt, daß auf den Reiz wirklich die Reaction eintritt,... besteht in einer centralen Veränderung, welche schon eingetreten ist, bevor der Reiz gesetzt wurde. Diese Veränderung ist es, welche 'willkürlich' hervorgerufen wird" (Exner, 1873, 616)
Auslösende vs. strukturierende Ursachen (Dretske, 1988, Explaining Behavior: Reasons in a World of Causes. MIT Press.) Triggering cause: Was war die Ursache eines Ereignisses C, dass ein anderes Ereignis M auslöste? Structuring cause: Was war die Ursache dafür, dass das Ereignis C das Ereignis M auslöste? Triggering Cause verursacht verursacht Klingeln Wahrnehmung des Klingelns Klingeln Intention, Gäste zu empfangen Structuring Cause
Auslösende vs. strukturierende Ursachen (Dretske, 1988, Explaining Behavior: Reasons in a World of Causes. MIT Press.) Triggering cause: Was war die Ursache eines Ereignisses C, dass ein anderes Ereignis M auslöste? Structuring cause: Was war die Ursache dafür, dass das Ereignis C das Ereignis M auslöste? Klingeln verursacht Triggering Cause Wahrnehmung des Klingelns verursacht Ignoriere Klingeln Intention, die CAN-Vorlesung vorzubereiten Structuring Cause
Intentionen als strukturierende Ursachen Motive Ziele Instruktionen Bedingte Operationen Intention Modulation der Bereitschaft von Verhaltensprogrammen Bedingung Aktion Bedingung Aktion Motorische Reaktion Reizinformation Automatische Aktivierung Bedingung Aktion Bedingung Aktion
Alternative Sicht auf Libet s Experiment Instruktion: Verhalte Dich wie ein Zufallsgenerator von Fingerbewegungen! Bewusste Intention Modulation der Reaktionsbereitschaft Bedingte Operation WENN die Aufgabe darin besteht, zu zufälligen Zeitpunkten den Finger zu bewegen Reizkontext: Ich bin immer noch in diesem verrückten Fingerbewegungsexperiment Spontan auftauchende Bewegungsimpulse UND ein spontaner Bewegungsimpuls entsteht DANN gestatte diesem Impuls mit hoher Wahrscheinlichkeit Zugang zum motorischen System Bewegung Vor jeder einzelnen Bewegung ist kein bewusster Willensakt notwendig, da die Intention zu Beginn des Experiments die Verhaltensbereitschaften bereits im Sinne der Instruktion konfiguriert hat
An accumulator model for spontaneous neural activity prior to self-initiated movement Schurgera, Sitta& Dehaene (2013). PNAS. 58 BP als Ergebnis einer bewussten Entscheidung, eine Handlung jetzt auszuführen Die Instruktion, zu zufälligen Zeitpunkten eine Bewegung auszuführen, erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass spontane Fluktuationen prämotorischer Aktivierung eine Schwelle überschreiten, die zur Auslösung einer Bewegung führen
Libetus interruptus experiment Schurgera, Sitta& Dehaene (2013). PNAS. Libet-Aufgabe: Zu beliebigen Zeitpunkten Taste drücken Zu zufälligen Zeitpunkt wurde Ton dargeboten, auf den die Probanden sofort die Taste drücken sollen Tastendruck sollte schneller erfolgen, wenn vor dem Ton spontane motorische Aktivierung bereits nahe der Schwelle ist Vor schnellen Reaktionen sollte sich größeres BP zeigen als vor langsamen Reaktionen 60
Libetus interruptus experiment Schurgera, Sitta& Dehaene (2013). PNAS. Bereitschaftspotentiale vor schnellen und langsamen Reaktionen auf zufällig dargebotene Töne 62
Eine alternative Konzeption der kausalen Rolle von Intentionen: Absichten als modulierende Randbedingungen Triggering Cause Structuring Cause Intentionen sind keine unmittelbaren Auslöser einzelner Willenshandlungen, sondern strukturierende Ursachen, die erklären warum ein Reiz eine bestimmte Reaktion auslöst Intention können als innere Randbedingungen (constraints) betrachtet werden, die die Bereitschaft spezifischer Reaktionsdispositionen modulieren Intentionen konfigurieren sensorische und motorische Verarbeitungssysteme dergestalt, dass beim Eintreten bestimmter Reizbedingungen intentionsgemäße Reaktionen aktiviert werden Intentionen verändern die Attraktorstruktur des Handlungsraumes eines Agenten Goschke, T. (2003). Voluntary action and cognitive control from a cognitive neuroscience perspective. In S. Maasen, W. Prinz, & G. Roth (Eds.), Voluntary action (pp.49-85). Oxford: Oxford University Press. Goschke, T. (2012). Volition in action: Intentions, control dilemmas and the dynamic regulation of cognitive intentional control. In W. Prinz, A. Beisert & A. Herwig (Eds.), Action science: Foundations of an emerging discipline. Cambridge, MA: MIT Press
"... die Wirksamkeit der determinierenden Tendenzen vollzieht sich im Unbewußten. Die Regel ist nämlich, daß die Zielvorstellung bzw. die übernommene Aufgabe als solche nicht weiterhin im Bewußtsein aufzutreten braucht, daß vielmehr die Determination ohne bewußte Erinnerung an die Aufgabe, an die Instruktion... wirksam ist und so unmittelbar die Einheitlichkeit des Vorstellungsablaufes im Sinne der Absicht gewährleistet" Ach (1935, S.150).
Offene Fragen Wenn Absichten keine unmittelbaren Auslöser willentlicher Handlungen sind, was spiegelt sich dann in W-Urteilen der Probanden? Wie entsteht überhaupt das Gefühl willentlicher Kontrolle und Urheberschaft? Wo werden Absichten im Gehirn repräsentiert? Wie werden Reaktionsbereitschaften durch Absichten konfiguriert? 65