Mythos: Sind die Neurowissenschaften wirklich objektiv?

Der Fisch war tot, gefroren im Lebensmittelhandel eingekauft. Der Gehirnforscher Craig Bennett legte ihn in den Computer-Tomografen und erklärte ihm den Versuch. Dann wurden dem Fisch Bilder von Menschen gezeigt, und er wurde gebeten, die in den Bildern gezeigten Emotionen zu identifizieren. Die statistische Auswertung des Versuchs zeigte Hirnaktivitäten – beim toten Fisch! Ein Bild des Fisch-Gehirns mit roten "Gehirn-Aktivitätsflecken" konnte erstellt werden … .

Was wir sehen, überzeugt

Was wir Menschen sehen, überzeugt uns. Deshalb sind die bunten Bilder vieler Gehirnforscher auch überzeugend. Endlich kann man – so scheint es – objektive Ergebnisse erzeugen. Doch leider gibt es Fehlerquellen: einmal bei der Erhebung der Daten, als auch – vor allem – bei deren statistischer Auswertung. Die bunten Bilder sind die Ergebnisse der statistischen Bearbeitung der Daten.

Fehler bei der Erhebung der Daten

Die Methode der Computer-Tomografie beruht auf einer Annahme: Lokale Hirnaktivität ist im Blutfluss an einer erhöhten Sauerstoffversorgung ablesbar, durch die sich die magnetischen Eigenschaften des Hämoglobins verändern (1936 von Linus Pauling entdeckt).Ed Vul und Kollegen untersuchten dies: Sie erfassten im Tierexperiment die gleichen Hirnaktivitäten auf zwei verschiedenen Wegen: Zum einen maßen sie das neuronale Feuern durch Einzelzellableitung, zum anderen – mit dem Computertomografen – die Sauerstoffversorgung des Blutstroms. Der Vergleich der Ergebnisse beider Methoden zeigte, die erhobenen Parameter variierten nicht immer im Gleichtakt. Es scheint so, als könne die erhöhte Sauerstoffversorgung nicht allein durch einen Reiz ausgelöst werden, sondern auch schon durch die Erwartung des Reizes. Doch sehr viele Experimente im Computertomografen messen die Gehirnaktivitäten nach Darbietung eines Reizes …

Fehler bei der statistischen Auswertung der Daten

Statistische Software vereinfacht die Arbeit

Selbst wenn die Daten optimal fehlerarm erhoben wurden – eine häufige Fehlerquelle ist deren statistische Auswertung. Vor vielen Jahrzehnten wurden statistische Ergebnisse auch umfangreicher Datenmengen "zu Fuß" errechnet. Jeder, der vor so einer statistischen Auswertung stand, überlegte sich sehr genau was er tat, denn er investierte viel Zeit. Heute ist das anders: Moderne Software wie SPSS oder die OpenSource Software R ermöglicht einfach und schnell die komplexesten statistischen Berechnungen. Da vergisst man leicht, unter welchen Bedingungen, welches statistische Verfahren eingesetzt werden darf.

… und was ist mit dem Fisch?

In letzter Zeit erschienen deshalb vermehrt Arbeiten, die auf diese statistischen Fehlermöglichkeiten hinweisen. Hierzu gehört ein viel diskutierter Beitrag von Ed Vul und seine Kollegen, mit dem provozierenden Titel "Voodoo Correlations in Social Neuroscience" (der später unter anderem Titel erschien). Auch die Hirnaktivität des eingangs genannten toten Fischs gehört hierzu (Hier das Poster mit den Bildern zum Experiment): Zweidimensionale Bilder können aus Pixel bestehen. Dreidimensionales kann man in kleinste Volumen-Einheiten unterteilen, die "Voxel". Bei Versuchen mit dem Computer-Tomografen wird das Gehirn in etwa 130.000 solche Voxel aufgeteilt. Durch die Messmethodik bedingt, ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass einige Voxel ein falsches Signal liefern. Korrigiert man solche Fehler nicht, entstehen falsche Ergebnisse, wie Bennett zeigen konnte [Eine ausführliche lesenswerte, deutsche Zusammenfassung findet sich in der Süddeutschen Zeitung. Ausführliche englischsprachige Diskussion im "neurosceptic Blog"] .

Für etwas mehr Skepsis gegenüber neurowissenschaftlichen Ergebnissen

In den Neurowissenschaften und verwandten Gebieten wird schon lange über die "bunten Hirnbilder" und ihre Entstehung kritisch diskutiert. Kritiker meinen, man müsse die Bilder aus dem Tomografen eher als Kunstwerke betrachten [vgl. Alexander Grau in Gehirn & Geist]. Der Psychologie-Professor Fritz Strack, Universität Würzburg, sieht die "Bildgebung in der Krise". http://neuroskeptic.blogspot.com widmet sich einer kritischen Betrachtung vieler neurowissenschaftlicher Ergebnisse. Hier soll nicht ein neues innovatives Forschungsgebiet infrage gestellt werden, dass viele Erkenntnisse aus der Vergangenheit neu bestätigte und uns auch einige neue Einsichten brachte. Doch Erfolg hat auch Trittbrettfahrer. Vielleicht sollten sich so mancher selbst ernannte Neuro"wissenschaftler" auf ein wichtiges Prinzip der Wissenschaften besinnen: Jede Methode hat ihre Vor- und Nachteile und ist auch fehlerbehaftet. Wer den gleichen Untersuchungsgegenstand mit verschiedenen Methoden angeht, kann diese Vor- und Nachteile, als auch die Fehler – im besten Falle – stark reduzieren. Nur bunte Bildchen in populären (Wirtschafts-)zeitschriften zu veröffentlich und spekulativ zu begründen ist ein Weg der Selbstvermarktung – aber keine seriöse Wissenschaft. . ..

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Quellen

Bennett, Craig. M.; Baird, Abigail A.; Miller, Michael B. &  and Wolford, George L. (2009): Neural correlates of interspecies perspective taking in the post-mortem Atlantic Salmon: An argument for multiple comparisons correction. Poster. http://prefrontal.org/files/posters/Bennett-Salmon-2009.pdf Blawat, K. (2009): Ein Fisch schaut in die Röhre. Süddeutsche Zeitung Online, 23.9.2009, http://www.sueddeutsche.de/wissen/256/488650/text/ Grau, Alexander (2004): Momentaufnahmen des Geistes? Gehirn & Geist Online, 23.08.2004, http://www.gehirn-und-geist.de/artikel/839453 Strack, Fritz (2009): Bildgebung in der Krise. Gehirn & Geist Online, 24.2.2009, http://www.gehirn-und-geist.de/artikel/984097&_z=798884 Vul, Edward; Harris, Christine; Winkielman, Piotr & Harold Pashler (2009): Puzzlingly High Correlations in fMRI Studies of Emotion,Personality, and Social Cognition (Früherer Betragstitel "Voodoo Correlations in Social Neuroscience"). In: Perspektive of Psychological Science, Vol. 4 (3), S. 274-290. Online: http://www.pashler.com/Articles/Vul_etal_2008inpress.pdf http://neuroskeptic.blogspot.com

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