Schinzel und Warnke – Mediation through Computational NeuroScience

Forschungsprojekt ­– Mediation through Computational NeuroScience 
Britta Schinzel und Martin Warnke

 

Hirnsimulationen sind extrem weit weg von tatsächlichen Gehirnen und ihren Leistungen. Wie schaltet sich also das Medium Computersimulation in den Erkenntnisprozess der Neurowissenschaften ein? Das menschliche Gehirn ist i.d.R. nicht direkt durch invasive Inspektion zugänglich, weshalb Computer Simulation das Wissen um biologische neuronale Netzwerke zu erweitern versucht. Simulation und Modellierung im Kontext der Neurowissenschaften greift auf die Theorie dynamischer Systeme zurück. Sie wurde zwar für komplexe Systeme in der Physik entwickelt, hat aber ebenso in den Lebenswissenschaften Einzug gehalten, um dort das Verhalten komplexer natürlicher Systeme modellhaft zu analysieren, d.h. vereinfacht und standardisiert darzustellen, zu verstehen, theoretisch-experimentell vorherzusagen und wenn möglich mit der Realität zu vergleichen.

Doch bezüglich des Gehirns ist das übliche Vorgehen, dass eine Theorie durch die Simulation zu einem Ergebnis führt, das dann im klassischen Experiment entweder bestätigt oder falsifiziert wird, deshalb nicht möglich, weil man über das menschliche Gehirn zu wenig weiß, d.h. es gibt keine Theorie der Neurophysiologie. In der Computational Neuroscience haben Simulationen daher einen anderen Stellenwert: sie dienen als Experimentiersysteme auf Computermodellen.

Experimente auf Computermodellen gelingen für kleine Layer-Ausschnitte mit hinreichend präzisen Ansätzen, um sinnvoll simulieren zu können. Eine Theorie ist nun nicht eine über die Eigenschaften des Neuronen Layers im Gehirn (weder topographisch noch funktionell), sondern eine solche der jeweiligen Simulation. Diverse Experimentalergebnisse sind so in die Computermodelle integrierbar, aber auch anatomische Daten, Verbindungswahrscheinlichkeiten der  Strukturmodelle, u.v.a.. Die Simulation ist also ein Beschreibungsmedium, mit dem man Befunde aus unterschiedlichen Bereichen und Skalen verbinden und vergleichen kann: sie ist Theorie(n) generierend, ja materiell-semiotisch Material bildend. Sie nimmt die unbesetzte Stelle der nicht existierenden neurophysiologischen Theorie ein.

Ein Workshop „Neurologische Computersimulationen“ versammelte bekannte Wissenschaftler aus den Bereichen Computational NeuroScience, Medientheorie, STS, Technologiephilosophie und Gender Studies in Technology. Das anspruchsvolle Projekt untersucht die Zugänglichkeit der Neuro-Wissenschaften durch Simulationsmethoden, die erkenntnistheoretische Bedeutung der Simulation für die wissenschaftliche Untersuchung des Gehirns sowie insbesondere die medientheoretische Bedeutung der Natur der neurowissenschaftlichen Beobachtung durch Simulation.