kognitive Emulation

    Das Prinzip der kognitiven Emulation oder kognitiven Nachahmung bezeichnet jene Funktion des Gehirns, bei der in der Vorstellung Aktionen oder Bewegungen des eigenen Körpers oder von Gegenständen mental repräsentiert werden. Dafür verantwortlich ist das dorsale frontoparietale Netzwerk, das im Gehirn eine Vielzahl von Funktionen wie das Planen und Ausführen von Bewegungen, die mentale Rotation von Objekten oder die Steuerung von Arbeitsgedächtnis- und Aufmerksamkeitsprozessen hat. Nach Ptak, Schnider & Fellrath (2017) steht hinter diesen unterschiedlichen Funktionen das übergreifende Prinzip der kognitiven Emulation bzw. Nachahmung, was dem Gehirn ermöglicht, etwa dynamische mentale Repräsentationen von Bewegungen zu erstellen.

    Diese Repräsentationen fungieren als eine Art Trockenübung des Gehirns, bei denen Befehlsketten für eine Bewegung durchgespielt werden, ohne dass diese tatsächlich ausgeführt werden müssen. Man vermutet, dass sich das dorsale frontoparietale Netzwerk evolutionär aus einem neuronalen Netzwerk entwickelt hat, das ursprünglich nur für die Steuerung von Bewegungen zuständig war, wobei sich in der Folge die übergeordnete Emulatorfunktion als so nützlich erwies, dass sie nicht allein für die kognitive Simulation von Bewegungen des eigenen Körpers eingesetzt werden sollte, sondern auch andere mentale Funktionen übernehmen kann. Wenn Menschen etwa eine neue Sportart lernen, kommt diese Funktion des dorsale frontoparietale Netzwerks zum Einsatz und erlaubt somit dem Gehirn, einen Bewegungsablauf ohne tatsächliche aktive Durchführung mental durchzuspielen und sogar zu verfeinern, d. h., das Gehirn verhält sich fast genau so, als würde der Körper die entsprechende Bewegung physisch durchführen.

    Weitere Studien (de Winkel et al., 2017) haben übrigens auch gezeigt, dass ein neuronales Netz im vorderen Stirnlappenbereich und im hinteren Parietalbereich des Gehirns seine Entscheidungen über visuelle und auditive Reize trifft, indem es auf bereits abgespeicherte sensorische Befunde zurückgreift. Die Neuronen in diesem Netzwerk verwenden dabei unterschiedliche sensorische Informationsquellen, um Entscheidungen zu treffen und sind daher nicht auf visuelle und den Gleichgewichtssinn betreffende Modalitäten angewiesen, also modalitätsunabhängig ist.

    So gehen Ski- oder Bobfahrer vor ihrem geistigen Auge noch einmal die gesamte Strecke durch, wobei sich die Bewegungsvorstellungen auch auf neuronale Strukturen auswirken. Beim mentalen Trainieren werden daher auch Teilbewegungen mit durchgeführt, das motorische Programm läuft dennoch innerlich komplett ab. Durch mentale Übungen kann sich der Bewegungsablauf vertiefen, wobei es wichtig ist, dieses Kopfkino mit möglichst vielen Empfindungen, z.B. Geräuschen oder Gerüchen, anzureichern.


    Zum Begriff: Eine Emulation ist ganz allgemein betrachtet ein System, das sich genau wie ein anderes verhält und alle Regeln des zu emulierenden Systems einhält, und daher praktisch eine vollständige Replikation eines anderen Systems mit den Ein- und Ausgängen des emulierten Systems darstellt, wobei jedoch eine andere Umgebung als die Umgebung des ursprünglichen emulierten Systems verwendet wird. Wenn man etwa davon ausgeht, dass das menschliche Gehirn nichts anderes als eine komplizierte informationsverarbeitende Maschine ist – es gibt nicht wenige, die das glauben -, so könnten letztlich sämtliche Funktionen des menschlichen Gehirns von einem Computer simuliert werden, also eine Emulation bilden. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass ein Computer erheblich leistungsfähiger als das Gehirn selbst ist, und dass eine entsprechende Programmierung vorhanden ist. Nur unter diesen Voraussetzungen wäre es möglich, nicht nur die Funktionen des Gehirns einschließlich des Bewusstseins, sondern auch die gesamte erfahrbare Umwelt zu simulieren. Dadurch könnte man eine selbstständig denkende Person erschaffen inklusive ihrer gesamten erfahrbaren Umwelt und einschließlich darin vorkommender anderer Menschen, sodass es für diese emulierte Person selbst nicht feststellbar wäre, ob sie in der Realität lebt oder virtuell ist. Manche vermuten demnach ja auch, dass auch das menschliche Dasein nichts anderes als eine Emulation darstellt, was übrigens die Basis für zahlreiche religiöse Vorstellungen bildetm die von einem Schöpfer ausgehen. Eine Simulation hingegen ist ein System, das sich nur sehr ähnlich wie ein anderes verhält, aber auf eine ganz andere Weise implementiert worden ist, d. h., es bietet zwar das grundlegende Verhalten eines Systems, muss jedoch nicht unbedingt alle Regeln des zu simulierenden Systems einhalten.


    Literatur

    Ptak, Radek, Schnider, Armin & Fellrath, Julia (2017). The Dorsal Frontoparietal Network: A Core System for Emulated Action. Trends in Cognitive Sciences, doi: 10.1016/j.tics.2017.05.002.
    de Winkel, K. N., Nesti, A., Ayaz, H. & Bülthoff, H.H. (2017). Neural correlates of decision making on whole body yaw rotation: an fNIRS study. Neuroscience Letters, doi.org/10.1016/j.neulet.2017.04.053.

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