WA - Neuroimaging

Bildgebende Verfahren in
der psychologischen
Forschung Vom Sinn und Unsinn der
„Hirnfoschung“
Seminar „Wissenschaftliches Arbeiten“ - WS2010/2011 - Dr. Felix Schönbrodt
Donnerstag, 11. November 2010
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Disclaimer:
Der folgende Vortrag ist völlig unausgewogen und tendenziös.
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Donnerstag, 11. November 2010
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http://www.uni-muenchen.de/studium/studienangebot/lehrangebote/ringvorlesung/rv_10_11/index.html
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NEURO-KOMMUNIKATION
NEURO-MARKETING
NEURO-PÄDAGOGIK
NEURO-THEOLOGIE
NEURO-ÖKONOMIE
NEURO-DIDAKTIK
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„Leib & Seele“ in Kurzfassung
•
Wissenschaftlicher Allgemeinplatz seit dem 18. Jh.:
„Psychische Prozesse finden im rechten Knie Gehirn statt.“
•
Leib-Seele-Parallelismus: Spezifische psychische Zustände haben ein
spezifisches neuronales Aktivationsmuster („Psychophysisches Niveau,
PPN“).
•
•
Aber: nicht alle neuronalen Aktivitäten werden phänomenal erlebt!
Wie Qualia aus einer materiellen Basis entstehen können ist völlig
ungeklärt. Jegliche Behauptung, das „hard problem of consciousness“
gelöst zu haben (v.a. neuro-reduktionistische Positionen) ist vorzeitig
•
„Ignorabimus? Das kann keiner voraussagen. Aber zum Ignoramus
sollten wir uns vielleicht mit der gebotenen Bescheidenheit bekennen.“ (Bischof, 2005, S. 42)
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”
Es erstaunt immer wieder, wie leicht in der gegenwärtigen LeibSeele-Debatte die alles überwölbende Grundsatzfrage aus dem
Blick gerät, warum es überhaupt ein Bewußtsein gibt.
Wenn der Zahnarzt bohrt, sendet der Trigeminus exakt ableitbare
Afferenzen an zentralnervöse Projektionsfelder, wo sie für rege
Aktivität sorgen, die dann in tausendfachen, aber bei Bedarf
lückenlos verfolgbaren Kausalketten meine Muskeln verkrampfen,
meine Nebennieren aufwühlen und all die anderen motorischen
Reaktionen auslösen, die ich in dieser Situation produziere.
Warum aber, bitte, habe ich bei alldem auch noch Zahnweh?
Was wäre anders, wenn ich nichts verspüren
würde, wenn es bewußte Parallelkorrelate
überhaupt nicht gäbe?
Bischof (2005). Das Paradox des Jetzt. Psychologische Rundschau, 56, S. 36-42.
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”
[...] niemand kann erklären, warum und unter welchen
Rahmenbedingungen der kognitive und intentionale
Bedeutungsgehalt jener Prozesse dann auch noch
erlebbar sein muss.
Man begegnet immer wieder gelehrten Ausführungen über die
"Funktion" des Bewußtseins. Wir müssen uns klar machen, dass das
eine Frage ist, die bei parallelistischer Betrachtung jeden Sinnes
entbehrt.
Bischof (2005). Das Paradox des Jetzt. Psychologische Rundschau, 56, S. 36-42.
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”
Alle scharfsinnigen Argumente also, die Evolutionspsychologen
heute beizusteuern sich bemühen, warum es von selektivem Vorteil
gewesen sein soll, ein "Bewußtsein" zu entwickeln, können im besten
Falle plausibel machen, warum sich im Gehirn ein Niveau mit ganz
spezifischen Funktionen der Verhaltensorganisation entwickelt hat,
! nicht aber, warum dieses Niveau eben ein psychophysisches
ist, also von Erlebnissen begleitet wird, wo es doch [...] seinen
Job auch genausogut ohne jene müßte erledigen
können.
Bischof (2005). Das Paradox des Jetzt. Psychologische Rundschau, 56, S. 36-42.
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It certainly is useful to look at
the brain, to learn how the
brain works.
But is it fruitful to look at the
brain to learn how the
mind works?
Controversial Debate on „Neuroimaging“ at ICP2008
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Das Bedürfnis nach etwas „Handfestem“
• „Aber
wie misst man etwas, wenn man dem
Untersuchungsgegenstand noch nicht einmal
eindeutige Gehirnregionen zuordnen
kann?“ (Studentin in einer Hausarbeit)
• Die
selben psychologischen Ergebnisse werden
überzeugender wahrgenommen, sobald (irrelevante)
Hirnscans mitgeliefert werden.
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McCabe, D. P., & Castel, A. D. (2008). Seeing is believing: The effect of brain images on judgments of scientific
reasoning. Cognition, 107, 343–352.
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fMRI?
• functional
magnet resonanz imaging =
funktionale Kernspintomographie
• funktional
= es wird die Aktivität des Gehirns beobachtet
(im Ggs. zu rein anatomischen Vermessungen)
• Kernspin
= mit Hilfe starker Magnete werden
Wassermoleküle im Gehirn ausgerichtet: unterschiedliche
magnetische Eigenschaften von oxygeniertem und
desoxygenisiertem Blut
(! BOLD-Signal: blood oxygen level dependent)
• Tomographie
= Vermessung des Gehirns
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Was beinhaltet ein Voxel?
1 Voxel ~
5.000.000 Neuronen
10 - 30.000.000.000 Synapsen
! schlechte räumliche Auflösung
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Zeitliche Auflösung
• BOLD-Signal
erreicht Maximum erst 5 Sek. nach
dem ersten Neuronenfeuer
• Die
einzelnen Bilder sind in einem zeitlichen Abstand
von ca. 2 Sek.
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Was bedeutet das BOLD Signal?
• Eine
erhöhte Sauerstoffzufuhr in dieser Region.
• Was
bedeutet „ Eine erhöhte Sauerstoffzufuhr in
dieser Region“?
•
Eine erhöhte Neuronenaktivität?
•
Eine verminderte Aktivität (Hemmung)?
•
Beides zugleich?
•
Gar keine Aktivierung?
•
! Wir wissen es nicht; alles davon wurde bereits demonstriert.
s. u. a.: Page (2006)
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Statistische Fehler
• Vul
et al. - Debatte: „Voodoo Correlations in Social
Neuroscience“
•
der Artikel heißt nun politisch korrekt: „Puzzlingly high correlations
in fMRI studies of emotion, personality, and social cognition“
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fMRI-Aktivität bei Emotionsverarbeitung
beim salmo salar (Atlantischer Lachs; tot).
Bennett CM, Baird AA, Miller MB, and Wolford GL. (submitted) Neural Correlates of Interspecies Perspective Taking in the PostMortem Atlantic Salmon: An Argument For Multiple Comparisons Correction.
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?
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Die Tücken des modus tollens
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A!B
„aus A folgt B“
[(A ! B) ! A] ! B
modus ponens
[(A ! B) ! ¬B] ! ¬A
modus tollens
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Übung
• Alle
[(A ! B) ! A] ! B
[(A ! B) ! ¬B] ! ¬A
Männer haben ein y-Chromosom
•
Person A ist ein Mann ! ?
•
Person B hat ein y-Chromosom ! ?
•
Person C hat kein y-Chromosom ! ?
•
Person D ist kein Mann ! ?
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A!B
„aus A folgt B“
[(A ! B) ! A] ! B
modus ponens
[(A ! B) ! ¬B] ! ¬A
modus tollens
[(A ! B) ! B] ! A
UNGÜLTIG!
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Prämisse
• function-to-structure
mapping
•
weiche Annahme: „functional neuroimaging data are only relevant
if there is some systematic mapping between ,which‘ psychological
process is currently engaged and ,where‘ activity is changing in the
brain“ (Henson, 2005, S. 196)
•
starke Annahme: „no brain region realizes more than one
subsystem per task“ (Shallice, 2003)
• (A
! B)
Aktivität A führt zu einem BOLD-Signal in Region X
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Poldrack, 2006
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Buckner et al., Ann N Y Acad Sci 2008
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Buckner et al., Ann N Y Acad Sci 2008
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Zusammenfassung
• Zeitlich
und räumlich inadequate Abbildung der
neuronalen Aktivität
• Unklare
Interpretation des BOLD-Effektes
• Ergebnisse
sind z.T. statistische Artefakte und z.T.
werden ungültige logische Schlüsse vorgenommen
• Selbst
wenn das alles geklärt ist:
Wo ist der psychologische Mehrwert?
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Anwendung an Beispielen
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Das Gott-Modul (M. Persinger)
•
Die Aktivierung des
Temproallappens erzeugt bei
vielen Vpn das Gefühl einer
„Präsenz“, die dann in spirituellen/
religiösen Begriffen gedeutet wird
•
! „Gott“ ist nur eine
Konstruktion des Gehirns und
sollte aufgegeben werden
Persinger, 1987
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Das Gott-Modul (M. Persinger)
• bestimmte
Orte auf der
Erde, in denen solche
elektromagnetischen Felder
eine besondere Stärke
aufweisen, werden seit jeher
als ‚heilig’ erachtet, weil in
ihnen das ‚Gottes-Modul’ im
Gehirn aktiviert wird
Persinger, 1987
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Gehirn und Geist, 02/2002
R E LIG ION
Wo Gott wohnt
Was passiert, wenn wir beten, meditieren oder sonst wie „religiös aktiv“ sind?
Neurowissenschaftler bringen mit bildgebenden Verfahren ans Licht, was dabei
im Gehirn geschieht. Wohnt Gott nur in unseren Köpfen?
Von Ulrich Kraft
G
ott ist tot.“ Dieser Satz machte den Philosophen Friedrich
Nietzsche berühmt – bewahrheitet hat er sich jedoch nicht.
Auch heute, mehr als ein Jahrhundert
nach Nietzsches eigenem Abschied, erfreuen sich die verschiedenen Religionen, allen Unkenrufen der Materialisten
und Atheisten zum Trotz, weltweit betrachtet ungebrochener Beliebtheit. Totgesagte leben eben länger, möchte man
dem Philosophen da ins Jenseits zurufen.
Die Naturwissenschaften schenkten
dem Glauben an ein höheres Wesen bis
vor wenigen Jahren kaum Beachtung;
Religion galt als ein rein soziokulturelles
Phänomen, als Konstrukt des menschlichen Geistes. Jetzt scheint die scientific
community aber nicht länger willens, das
Feld den Theologen und Soziologen
kampflos zu überlassen. Eine stetig
wachsende Schar von Hirnforschern
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wollen die so genannten Neurotheologen
das, was ein Gläubiger als transzendente
Realität oder Wirken Gottes beschreiben
würde, mit neuronalen Verschaltungen
und biochemischen Prozessen erklären.
Und siehe da: Die Quintessenz ihrer Bemühungen ist eine Provokation für all
jene, die an die Existenz eines übergeordneten Geistes glauben. Religiöse
Empfindungen entspringen demnach,
wie alle anderen menschlichen Gefühlsregungen auch, dem Wirrwarr der einhundert Milliarden Nervenzellen unter
unserer Schädeldecke. Ist Gott also
nichts weiter als ein Hirngespinst?
„Viele Eigenschaften machen uns
menschlich, aber keine ist rätselhafter als
die Religion“, meint Vilayanur Ramachandran. Der bekannte Neurologe von
der University of California in San Diego
hofft aber der Lösung des Rätsels auf der
Spur zu sein Bereits vor vier Jahren hat
wirksam nannten die Forscher das hinter
dem linken Ohr liegende Areal „GottesModul“.
„Es gibt eine neuronale Basis für religiöse Erfahrungen.“ Diesen Schluss zieht
Ramachandran aus Studien an Patienten mit einer Temporallappenepilepsie
(TLE). Bei dieser Krankheit kommt es zu
unkontrollierten, gewitterartigen Erregungen der Nervenzellen im Bereich des
Schläfenlappens, der anatomisch und
funktionell eng mit dem Hippocampus
und der Amygdala zusammenhängt. Liegt
der epileptische Fokus in einem Hirnareal
hinter dem linken Ohr, berichten die Betroffenen oft von „spirituellen Visionen“.
Das Erlebte hinterlässt offensichtlich
bleibenden Eindruck: Menschen mit TLE
tendieren auch während der langen Perioden zwischen den Anfällen überdurchschnittlich häufig zu tiefer Religiosität.
Viele fesselt die Idee einer übergeordne
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Wo ist der logische Fehler?
• einige
wenige Epilepsie-Patienten mit Störungen im
Schläfenlappen haben das Gefühl „mit Gott in
Kontakt zu sein“
• Jesus
sagte mit Gott in Kontakt zu sein
Jesus hatte chronische Epilepsie /
! Paulus hatte bei seiner Erleuchtung einen
epileptischen Anfall /
! Johanna von Orleans litt an einer
Temporallappenepilepsie
•!
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Wo ist der logische Fehler?
• Spirituelle
Erfahrungen werden durch Hirnaktivität im
Gottmodul erzeugt
• Damit
ist spirituelles Erleben durch
naturwissenschaftliche Prinzipien erklärt
•!
Es gibt keinen Gott
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Abgesehen von argumentativen Problemen:
empirisch wohl falsch
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Bsp. Neuro-Marketing
•
„Es wird vor allem beobachtet, welche Gehirnareale durch
verschiedene (Produkt-) Stimuli aktiviert werden. So löst die
Darstellung von Produkten, mit denen sich ein Konsument stark
identifiziert, eine erhöhte Aktivität im medialen Präfrontal-Cortex
aus.“ (Wikipedia-Eintrag zu Neuromarketing)
•
„Bereits zwei Jahre zuvor ließ Daimler-Chrysler eine
Forschergruppe um Susanne Erk die Wirkung von verschiedenen
Autotypen untersuchen. Kaum überraschend fanden sie heraus,
dass Sportwagen als attraktiver eingeschätzt wurden als
Kleinautos. Dass die Sportwagen dabei – ähnlich wie bei der
Coca-Cola-Studie – erhöhte Aktivitäten in den
Belohnungssystemen (u. a. Orbitofrontalcortex) hervorriefen, ist
nicht weiter verwunderlich.“ (Hauser, 2007)
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Der wissenschaftliche Ertrag
• fMRI-Studien
zum Schmerz: „most of these studies
are not telling scientists anything that they did not
already know from traditional psychological and
clinical investigations“ (Hardcastle & Stewart, 2009,
S. 191)
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Alles nur Quatsch?
• Nein!
(Nicht alles)
• Wichtige
Erkenntnisse über das Funktionieren des
Gehirns
•
aber: auf einer viel gröberen Ebene als die Psychologie - es ist eher so, dass
die Psychologie hilft das Gehirn zu erklären, nicht umgekehrt!
• Potentiell
zumindest: die Möglichkeit zwischen zwei
konkurrierenden psychologischen Theorien zu
entscheiden („experimentum crucis“)
•
Laut Max Coltheart (2006) ist dies (bisher) aber noch nie geschehen, und
wird laut Mike Page (2006) aus theoretischen Überlegungen heraus auch
nie geschehen.
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Testing cognitive models of visual attention with fMRI and MEG (Downing, Liu & Kanwisher, 2001)
INTRODUCTION
“ Neuroimaging can be used . . . to test
cognitive theories of attention.”
“We consider four classic questions in the
psychology of visual attention.”
“We describe studies from our laboratory
that illustrate the ways in which fMRI and
MEG can provide key evidence in
answering these questions” ,
CONCLUSION
“Substantial challenges remain. Can neuroimaging
studies provide converging evidence on some of the
key theoretical debates in the field? For example,
feature integration theory and the biased-competition
model represent alternative frameworks that interpret
the same data in terms of substantially di!erent
mechanisms. Perhaps neuroimaging will some day be
able to distinguish between such theories, an
achievement that would represent a major
contribution”
“The promise of cognitive neuroscience is that findings
from di!erent methodologies will cross-fertilise”
“If successful, these techniques could provide the
most powerful tool yet for investigating the
mechanisms underlying visual attention”
! Folie mit Dank übernommen von Max Coltheart
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Fazit
Psychologie ist explanatorisch autonom (wie
auch in der Biologie und den Naturwissenschaften
allgemein Erklärungen auf höherer Analyseebene
explanatorisch autonom sind).“
• „Die
ist ein tiefgehendes Missverständnis
naturwissenschaftlicher Prinzipien,
neurophysiologischen Analyseebenen eine
privilegierte Stellung für das Verständnis mentaler
Prozesse zuzuschreiben.“
• „Es
Mausfeld, 2010, S. 183
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... außerdem: das ökonomische
Argument
• Fragebogenstudie
mit 1000 Teilnehmern: ~300 !
• Aufwändige Tagebuchstudie
mit 100 Paaren
(2-3 Wochen tägliches Tagebuch): ~6.000 !
• fMRI-Studie
mit 12 (!) Teilnehmern: >20.000 !
(... das sind alles natürlich nur sehr grobe Schätzungen)
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Einige Literaturhinweise
•
Das Manifest in „Gehirn und Geist“: http://www.gehirn-und-geist.de/artikel/
852357&_z=798884
•
Sonderheft Psychologische Rundschau (2010), Band 61(4): Wie viel Biologie braucht die
Psychologie?
•
Vul, E., Harris, C., Winkielman, P., & Pashler, H. (2009). Puzzlingly High
Correlations in fMRI Studies of Emotion, Personality, and Social
Cognition. Perspectives on Psychological Science, 4, 274 -290. (a.k.a. „voodoo
correlations“)
•
Mausfeld, R. (2003). No Psychology In-No Psychology Out. Psychologische Rundschau, 54,
185–191. !
•
Coltheart, M. (2006). What has functional neuroimaging told us about the mind (so far)?
Cortex, 42, 323-331.
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Achtung: neues buzz-word
Neuroplastizität
Die Plastizität des
Gehirns erklärt ...
http://mindhacks.com/2010/06/07/neuroplasticity-is-a-dirty-word/
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The cognitive psychologist
wishes to know
how the mind works,
not where the brain works.
Page, M. (2006). What can't functional neuroimaging tell the cognitive psychologist? Cortex, 42, 429
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