Hundehirn schrumpfte bei Domestizierung teils um die Hälfte
Infolge ihres
Zusammenlebens mit Menschen schrumpfte die Hirngröße von Hunden bis auf
das Maß heutiger Zwergrassen. Weniger intelligent waren sie nicht
unbedingt
Hunde sind intelligente Tiere, die zu komplexer Interaktion mit
Menschen in der Lage sind. In der frühen Phase der Domestizierung von
Hunden vor vielen tausend Jahren veränderte sich die Anatomie von
Hunden, doch ausgerechnet das mit neuen Herausforderungen konfrontierte
Gehirn schrumpfte dadurch stark. Frühe Urhunde hätten noch ein ähnlich
großes Gehirn gehabt wie ihre Wolfsverwandten, berichtet eine neue
Studie im Fachjournal Royal Society Open Science.
Bis vor 5000 Jahren sei das Gehirn dann aber dramatisch um fast die
Hälfte (46 Prozent) geschrumpft. Die Größe ihres Denkorgans habe damals
nur noch der heutiger kleiner Terrier- und Zwerghundrassen entsprochen.
Die Folge könnte ein verändertes Temperament von Hunden gewesen sein,
mutmaßt das Team um Thomas Cucchi vom Muséum national d'Histoire
naturelle (MNHN) in Paris. Die Hirnverkleinerung könnte die Tiere
aufmerksamer und vorsichtiger gemacht haben – Eigenschaften, die in
alten menschlichen Gesellschaften wertvoll gewesen sein könnten.
Hirn und Körper kleiner
Die
Forschenden hatten in ihre Studie 207 Schädel einbezogen – 185 von
modernen Hunden, Dingos und Wölfen sowie 22 prähistorische. Die ältesten
Exemplare waren 35.000 Jahre alt. Mithilfe von CT-Scans wurden
virtuelle Abdrücke der Schädelinnenräume erstellt. Deren Volumen gilt
bei fossilen Schädeln als zuverlässiger Hinweis auf die Größe des
Gehirns.
Vorläufer moderner Hunde aus der Eiszeit zeigen demnach keine
Anzeichen einer verkleinerten Gehirngröße im Vergleich zu Wölfen jener
Zeit. Bei einem Fund in Belgien sei das Schädelinnenvolumen sogar etwas
größer. Das Leben in menschlicher Nähe habe möglicherweise neue
kognitive Herausforderungen wie komplexere soziale Interaktionen und die
Nutzung neuer Nahrungsquellen geschaffen, vermuten die Wissenschafter
als Grund.
Rund 30.000 Jahre später zeigt sich ein anderes Bild: Das
Gehirnvolumen von Hunden war deutlich geschrumpft. Zudem seien die Tiere
kleiner geworden, führen die Forschenden aus. Schätzungen zufolge
erreichten sie eine Schulterhöhe von 35 bis 45 Zentimetern. Ihre Schädel
hätten in Form und Größe denen moderner Hütehunde geähnelt.
Beginnende Sesshaftigkeit
Die
Entwicklung fällt in die Zeit, in der die bis dahin als Jäger und
Sammler lebenden Menschen in Mitteleuropa zunehmend sesshafter wurden
und Ackerbau und Viehzucht betrieben. Mit der Ausbreitung der
Landwirtschaft entstanden Siedlungen und damit auch neue Rollen für
Hunde, mutmaßen die Wissenschafter. Die Tiere könnten als Aasfresser in
der Nähe menschlicher Siedlungen gelebt haben, als eine Art lebende
Alarmanlage genutzt worden sein und als Fleischquelle gedient haben.
Der Mensch könnte durch gezielte Verhaltensselektion mit Blick auf
die Zahmheit der Hunde direkt eine Rolle bei der Veränderung der
Hirngröße gespielt haben, nimmt das Team an. Ein ähnliches Muster zeige
sich auch bei anderen Nutztieren, wenn auch weniger stark. Ob sich das
auf die Intelligenz auswirkte, lässt sich nicht eindeutig sagen. Dafür
ist nicht nur die Hirngröße entscheidend, sondern auch die Effizienz,
mit der das Gehirn organisiert ist. (red, APA,)
Nota. - Wenn die Verkleinerung des Gehirns von einem Umbau begleitet waren, mag die Intelligenz sogar zugenommen haben, wer kann das wissen? JE
Viele Annahmen, wie
selbst schon Babys mit ihrer Umwelt agieren und davon lernen, sind
mittlerweile überholt. Kleinkinder sind weder ein unbeschriebenes Blatt,
noch wie ein Schwamm
von Anna Tratter
Viele Annahmen zum frühkindlichen Lernen und Denken sind überholt.
Komplexes Verstehen etwa beginnt nicht erst mit dem Sprechen. Studien
zeigen: Schon im ersten Lebensjahr erfassen Kinder Zusammenhänge, prüfen
Informationen und bilden Erwartungen an ihre Umwelt. Bereits im Alter von zwei Monaten erkennen Babys Objekte und sortieren diese im Gehirn in Kategorien.
Lernen ist dabei kein linearer Prozess, sondern entsteht aus einem
Zusammenspiel von externen Wahrnehmungen und sozialer Interaktion.
Agnes-Melinda Kovács ist Entwicklungspsychologin und Direktorin des
Cognitive Development Centers an der Central European University. Sie
interessiert sich vor allem für die Grundlagen des abstrakten Denkens
sowie die Mechanismen des frühkindlichen Lernens. Im Zuge ihrer
Forschung arbeitet sie daher hauptsächlich mit Kleinkindern im Alter von
12 bis 18 Monaten. Denn die Psychologin ist überzeugt: Durch das
Beobachten von Kindern können wir viel über die menschliche Natur im
Allgemeinen lernen.
Ein Blick in die Wissenschaftsgeschichte zeigt, wie stark sich das
Verständnis kindlichen Lernens verändert hat. Lange Zeit beschäftigte
sich die Entwicklungsforschung primär damit, wie Kleinkinder die
physikalischen Eigenschaften ihrer Umgebung erkunden. Erst später
verlagerte sich das Interesse auf das Lernen selbst, etwa den Einfluss
von sprachlichem Input. Dabei sind Forschende zunächst davon
ausgegangen, dass Kleinkinder nur sehr wenig wissen. Sie prägten die
Vorstellung eines Babys als unbeschriebenes Blatt.
Weder Blatt noch Schwamm
Etwas
später wurden Kleinkinder gerne mit einem Schwamm verglichen, der
jegliches Wissen unkontrolliert aufsaugt. Doch auch diese Vorstellung
ist inzwischen überholt, erklärt Kovács. "Heute wissen wir, dass Kinder
Informationen nicht nur passiv wie ein Schwamm aufsaugen, sondern aktiv
lernen." Zeigt ein Kind beispielsweise auf ein bestimmtes Objekt,
interpretieren das Entwicklungspsychologinnen und -psychologen
heutzutage als aktives Abfragen einer Information.
Doch erst in den vergangenen zehn Jahren haben Forschende damit
begonnen, sich verstärkt mit höheren kognitiven Prozessen zu befassen –
etwa mit der Frage, ob Kleinkinder die Absichten, Ziele und mentalen
Zustände anderer Menschen nachvollziehen können. In ihrer neuesten
Publikation untersucht Kovács deshalb, wie früh Kinder erwarten, dass
Handlungen, Überzeugungen und Kommunikation anderer Menschen konsequent
sind.
Komplexes Denken ist nicht mit dem Auftreten der Sprache verbunden, sondern beginnt viel früher.
"Uns hat interessiert, wie Kinder mit widersprüchlichen Informationen
umgehen. Denn das ist gerade in der heutigen Zeit – in der es so viele
Falschinformationen wie noch nie gibt – besonders relevant." Im Rahmen
der Studie wurden den Kindern zwei Boxen vorgelegt. In einer der Boxen
versteckte sich ein Objekt. Die Versuchsleitung zeigte im Laufe des
Experiments zunächst fälschlicherweise auf die erste Box und behauptete,
das Objekt befinde sich hier drin. Später korrigierte sich die Person
selbst und zeigte schließlich auf die zweite Box. Im Anschluss wurden
die Kinder nach dem versteckten Objekt gefragt.
Das Ergebnis: Die meisten Kinder richteten sich nach dem letzten
Hinweis und vermuteten das Objekt in der zweiten Box. Danach wurde das
Experiment wiederholt. Diesmal gab es jedoch zwei Personen, die beide
auf die jeweils andere Box zeigten. Kovács erklärt: "Die Kinder wussten
nicht mehr, wem sie vertrauen sollten. Damit wollten wir testen, ob sie
erkennen können, dass die Kommunikations- und Informationsstruktur
tatsächlich konsistent sein muss."
Konsistentes Handeln
Am Ende wurde
deutlich, dass bereits Säuglinge davon ausgehen, dass eine einzelne
Person konsistent handelt und kommuniziert – und widersprüchliches
Verhalten eher auf mehrere Personen zurückzuführen ist. In Zukunft
möchte Kovács noch weiter gehen und auf Basis dieser Erkenntnis
untersuchen, welche Faktoren und Mechanismen das Verhalten und Handeln
der Kinder beeinflussen: "Wir wollen herausfinden, welche Faktoren dazu
führen, dass wir in manchen Situationen weniger rational denken und
dadurch anfälliger für Falschinformationen sind, und ob diese Faktoren
bereits in der frühen Kindheit eine Rolle spielen."
Fest steht: Kinder können auf ganz unterschiedliche Art und Weise
lernen. Neben dem Beobachten ist dabei vor allem das aktive Erkunden
wichtig. Speziell Kleinkinder nehmen Gegenstände primär mit den Händen
wahr – "oder sie stecken sie in den Mund, was ebenfalls eine Form des
Erkundens darstellt", sagt Kovács. Ein mindestens genauso relevanter
Aspekt sei jedoch das soziale Lernen. Denn dabei lernt ein Baby wichtige
Dinge von unwichtigen zu entscheiden. "Es handelt sich da um ganz
banale Sachen. Zum Beispiel, dass es sich das Muster des Teppichs nicht
merken muss, aber die Gesichter seiner Geschwister schon."
Auch als Erwachsene erleben wir noch soziales Lernen – etwa beim
Entdecken fremder Kulturen: Immerhin orientieren wir uns auf Reisen
meist am Verhalten von anderen Menschen. "Bei Säuglingen funktioniert
das eben genauso," sagt Kovács. Hinzu kommt: Nicht jedes Kind ist
gleich. "Wir lernen unterschiedlich, wir interessieren uns für
unterschiedliche Dinge. Wir haben unterschiedliche Beweggründe, Dinge zu
lernen. Das gilt auch für Babys." Eltern können das Lernen aber durch
gewisse Verhaltensweisen unterstützen. Kovács empfiehlt: "Babys lernen
besser, wenn man sie beim Namen nennt oder Augenkontakt herstellt."
Außerdem gilt: Qualität vor Quantität. Entscheidend in der kindlichen
Entwicklung ist nicht die Menge an Förderung, sondern vor allem die
Qualität von Beziehungen. Denn feinfühlige Interaktionen – etwa durch
die Eltern oder andere Bezugspersonen – prägen Kleinkinder wesentlich
stärker als jedes noch so ausgefuchste Lern-Programm.
Das Gedächtnis startet nach der Geburt mit einem überfüllten Nervennetz
Im Hippocampus
reift das zentrale Nervengeflecht nicht durch Zuwachs, sondern durch
gezielte Ausdünnung, wie eine Wiener Studie zeigt
Der Hippocampus
gilt als Entstehungsort unserer Erinnerung. In der seepferd-chenförmigen
Struktur tief im Inneren des Gehirns werden flüchtige Wahrneh-mungen zu
dauerhaften Eindrücken verarbeitet. Wie das neuronale Geflecht, das
diese Leistungen ermöglicht, in den ersten Lebenswochen entsteht, hat
nun ein Team um den Neurowissenschafter Peter Jonas am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) untersucht.
ISTA-Forschende konnten nachweisen, wie sich das zentrale
Nervennetzwerk im Hippocampus nach der Geburt entwickelt. Untersucht
wurden sogenannte CA3-Pyramiden-Neuronen, die hier zu sehen sind. Die
mit Biocytin markierten Nervenzellen werden fixiert und gefärbt, um eine
vollständige Rekonstruktion ihrer Formen zu ermöglichen.
Tabula rasa oder Tabula plena?
Im
Hintergrund der Studie steht eine alte philosophische Streitfrage. Ist
im Organismus alles bereits angelegt, oder formen erst Erfahrungen, was
wir am Ende sind? Es ist das Problem von Tabula rasa – ein Gedächtnis,
das bei null beginnt und erst Stück für Stück entsteht – oder Tabula
plena, eine gefüllte Tafel, auf der Bestehendes immer neu geordnet,
ergänzt oder gestrichen wird.
Im Gehirn lässt sich das auch anhand des Nervennetzwerks beobachten:
Wie ist es verschaltet, wenn es zu arbeiten beginnt – und wie verändert
es sich, sobald die Welt auf den Organismus einwirkt? Im Zentrum der
Untersuchung stand die sogenannte CA3-Region des Hippocampus, ein
Geflecht aus pyramidenförmigen Nervenzellen, die untereinander dicht
verknüpft sind.
Drei Lebensabschnitte
Sie gelten
als das eigentliche Speicher- und Abrufnetz für Erinnerungen. Möglich
wird das durch neuronale Plastizität, also die Fähigkeit dieser Zellen,
ihre Verbindungen ständig anzupassen: Signale lauter oder leiser zu
schalten, Kontakte zu verstärken oder ganz aufzugeben.
Die Forschenden nahmen das Netzwerk an Mäusen in drei
Lebensabschnitten unter die Lupe. Kurz nach der Geburt am siebten und
achten Tag, im juvenilen Stadium zwischen Tag 18 und 25 und schließlich
im erwachsenen Alter zwischen Tag 45 und 50. Methodisch griff das Team
tief zur Patch-Clamp-Technik.
Dabei maßen sie winzige elektrische Ströme an den Sende- und
Empfangsstellen einzelner Nervenzellen, also an präsynaptischen
Endigungen und an den Dendriten. Hochauflösende Mikroskopie machte
sichtbar, was im Inneren der Zellen vor sich geht, und mit
laserbasierten Verfahren ließen sich gezielt einzelne Synapsen ansteuern
und aktivieren.
Erst dicht, dann ausgelichtet
Das im Fachjournal Nature Communications veröffentlichte Ergebnis
stellt die intuitive Vorstellung von einem reifenden Gehirn auf den
Kopf. Direkt nach der Geburt fanden die Forschenden ein extrem dichtes
Geflecht vor, dessen Verbindungen weitgehend zufällig wirkten. Mit
zunehmendem Alter wurde das Netzwerk dann nicht voller, sondern lichter
und zugleich präziser geordnet.
"Diese Entdeckung war überraschend", sagt Jonas. "Intuitiv würde man
erwarten, dass ein Netzwerk mit der Zeit wächst und dichter wird. Hier
sehen wir aber genau das Gegenteil. Es handelt sich um ein
Pruning-Modell: Anfangs ist es voll, später wird verfeinert und
optimiert."
Das hippocampale Netzwerk arbeitet also offenbar nicht mit einer
leeren, sondern mit einer überfüllten Tafel. Verbindungen werden im
Laufe der Entwicklung weniger angelegt als zurückgeschnitten – das
englische pruning steht für genau jenes Auslichten, das man auch von
Obstbäumen kennt.
Die Aufnahmen zeigen ein Netzwerk miteinander verbundener
CA3-Pyramiden-Neuronen im Hippocampus von Mäusen. Bei jungen Mäusen ist
das CA3-Netzwerk sehr dicht, hier links in gelb. Mit zunehmendem Alter
der Tiere verändert sich die Konfiguration. Das Netzwerk wird
spärlicher, aber strukturierter und verfeinert, hier rechts in blau zu
sehen.
Rätselhafte Fülle
Weshalb das Gehirn
diesen scheinbar verschwenderischen Umweg nimmt, lässt sich derzeit nur
vermuten. Jonas hält es für plausibel, dass ein anfangs weit
verzweigtes Geflecht den Zellen einen entscheidenden Startvorteil
verschafft. Der Hippocampus speichert ja keine isolierten Eindrücke,
sondern verknüpft, was zusammengehört: einen Geruch mit einem Bild, eine
Stimme mit einem Ort, eine Bewegung mit einem Gefühl. Damit aus
einzelnen Sinnesreizen eine Erinnerung wird, müssen sehr
unterschiedliche Zellen miteinander ins Gespräch kommen.
"Das ist eine komplexe Aufgabe für die Neuronen", erklärt Jonas.
"Eine anfänglich überschwängliche oder exuberante Konnektivität, gefolgt
von einer gezielten Ausdünnung der Verbindungen, könnte genau dabei
helfen."
Viele Möglichkeiten zu Beginn
Müsste
das Netzwerk dagegen aus einer echten Tabula rasa heraus wachsen,
stünden viele Zellen anfangs zu weit voneinander entfernt, um effizient
kommunizieren zu können. Wertvolle Verbindungen müssten erst mühsam
aufgebaut werden, bevor das System überhaupt seine Kernaufgabe
übernehmen könnte. Die üppige Anfangsverschaltung erweist sich damit als
kluger Vorrat an möglichen Verbindungen, aus denen sich später gezielt
jene auswählen lassen, die im individuellen Leben wirklich gebraucht
werden. (tberg, red.)
Nota. - 'Lernen' ist also kein Anhäufen von Daten, sondern das Bestimmen einer gestaltlosen Masse von Möglichkeiten. Die Möglichkeiten sind "da"; sie müssen bloß noch 'erkannt' werden.
Das ist für den Schulunterricht eine revolutionäre Entdeckung - und eine Bestätigung der Wissensschaftslehre. JE
Genetik der Sprache:Seit wann kann der Mensch sprechen? Auf
der Suche nach dem Ursprung unserer Sprachfähigkeit haben Fachleute
uralte Regionen in unserem Genom entdeckt. Diese entstanden, noch bevor
sich die Abstammungslinien des modernen Menschen und des Neandertalers
trennten.
Im Jahr 2001 gelang Forschern im Bereich menschlicher Sprachentwicklung ein Durchbruch:
»Das
war das Gen, das tausend Schiffe in Bewegung setzte«, sagt der
Neurowissenschaftler Jacob Michaelson von der University of Iowa in Anspielung auf ein berühmtes englisches Literaturzitat. Doch seither haben weitere Studien diese These relativiert: Auf die Gesamtbevölkerung betrachtet scheint FOXP2 nämlich unsere Sprachfähigkeiten nicht im Alleingang zu steuern. Es müssen noch andere Faktoren im Spiel sein.
Nun hat eine neue Studie von Michaelson und seinen Kollegen einen weiteren Teil des Rätsels gelöst: Einige Regionen unseres Genoms, die mit den von Genen wie FOXP2 codierten Proteinen interagieren, könnten viel älter sein, als Wissenschaftler bisher angenommen hatten.
Michaelson
und sein Team hatten das menschliche Genom in Bereiche aufgeteilt und
diese nach evolutionärem Alter sortiert. Daraufhin untersuchten sie,
welche davon am engsten mit der Sprachfähigkeit zusammenhängen. Sie
stellten fest, dass jene Regionen, die laut Michaelson den größten
Einfluss haben, zu überraschend alten Teilen unseres Erbguts gehören:
Sie entstanden, nachdem sich die Abstammungslinien der Schimpansen und
Homininen getrennt hatten, aber bereits bevor die Vorfahren der modernen
Menschen und der Neandertaler vor etwa 600 000 Jahren eigene Wege
einschlugen. Wissenschaftler bezeichnen diese genetischen Regionen als
»human ancestor quickly evolved regions«, kurz HAQERs.
»Es ist
nicht sehr viel vom Genom«, sagt Michaelson und erklärt, dass die
Abschnitte etwa ein Tausendstel unserer DNA ausmachen. »Aber wir haben
herausgefunden, dass ein Großteil der genetischen Variation, aus der die
individuellen Unterschiede in der Sprach[fähigkeit] resultieren, genau
dort liegt.«
Sprachentwicklung bei heutigen Grundschülern
Die
Forscher analysierten die Genome von 350 Grundschülern in Iowa, die
während ihrer Zeit im Kindergarten bis zur vierten Klasse zu
verschiedenen Zeitpunkten 17 Tests zur Sprachfähigkeit absolviert
hatten. Dabei zeigte sich ein klarer Zusammenhang der Testergebnisse mit
den evolutionär alten HAQERs. Die Fachleute fanden dasselbe Muster bei
mehr als 100 000 Menschen, die an anderen Studien teilgenommen hatten,
darunter die UK Biobank und SPARK (Simons Powering Autism Research),
einer groß angelegten Untersuchung zu Autismus.
HAQERs
sind keine Gene. Vielmehr handelt es sich um Regionen im Genom, die wie
»Lautstärkeregler« oder »Drehknöpfe« wirken; sie sorgen für die
Feinabstimmung, wann, wo und wie stark Gene aktiv sind, also Proteine
produzieren, erklärt Michaelson. »Einzeln üben sie keine großen Effekte
aus, und daher sind sie oft sehr schwer zu untersuchen. Aber gebündelt
können sie eine große Wirkung entfalten.« Denn sie beeinflussen die
Funktion von Proteinen, die von Genen wie FOXP2 gebildet
werden. Und die wirken ihrerseits als sogenannte Transkriptionsfaktoren
an Stellreglern an vielen Orten im gesamten Genom.
Erst zusammengenommen scheinen HAQERs und Gene wie FOXP2 die
menschliche Sprachentwicklung zu beeinflussen. »Es ist dieser
kollektive Effekt [genetischer] Variation an all den verschiedenen
Stellen [im Genom], der offenbar die individuellen Unterschiede im
Sprechen am besten erklärt«, sagt Michaelson. »Es gibt kein einzelnes
Gen für Sprache.«
Wichtig sei, dass die HAQERs nur einer von
vielen Faktoren seien, die bei der Sprachentwicklung des modernen
Menschen eine Rolle gespielt haben könnten. Auch ist unklar, wie eine
»Sprache« der Neandertaler ausgesehen haben könnte. Michaelson betont
aber, dass die Ergebnisse seines Teams darauf hindeuten, dass »sie
sicher über die biologische Ausstattung und die Veranlagung zur Sprache
verfügten«. Es sei jedoch noch mehr Forschung nötig, um die Funktion der
HAQERs bei den Neandertalern aufzuklären.
Der
Evolutionsbiologe Mark Pagel von der University of Reading in England
ist von den Schlussfolgerungen seiner Kollegen noch nicht überzeugt. Die
Frage sei, ob sich die HAQERs einst zur Sprachsteuerung entwickelt
hätten oder sie diese Funktion erst später übernommen hätten. »Die
Autoren haben zwar genetische Abschnitte identifiziert, die mit
Variationen der Sprachfähigkeit beim modernen Menschen in Verbindung
stehen, aber wir können nicht mit Sicherheit sagen, ob diese Sequenzen
in unserer fernen Vergangenheit entstanden sind, weil sie unseren
Vorfahren Sprachfähigkeiten verliehen haben«, sagt Pagel, der nicht an
der aktuellen Studie beteiligt war. »Sie entwickelten sich in einer
Phase, als sich das Gehirn der Homininen stark vergrößerte; daher könnte
ihr Ursprung auch darin gelegen haben, dieses evolutionäre
Gehirnwachstum zu befördern.«
Auf einer eher philosophischen
Ebene, so Michaelson, würden die Ergebnisse auch verdeutlichen, dass
unser Wunsch nach persönlicher Kommunikation – und danach, von anderen
verstanden zu werden – uralte evolutionäre Wurzeln hat. Die menschliche
Sprache »steht im Einklang mit dem Code, der in uns steckt«, sagt
Michaelson. »Im Lauf der Evolution hat sich unsere Spezies darauf
optimiert.«
Der Gegensatz zum Materialismus ist nicht der Idealismus, sondern der Spiritualis-mus. Sie sind die beiden möglichen
Antworten auf die metaphysische Frage nach dem 'Stoff, aus dem die Welt
gemacht ist'. Der Materialist sagt, die Welt bestünde aus Dingen im
Raum -res extensae -, während der Spiritualist den Geist - spiritus - jenseits von Raum und Zeit als das eigentliche Material der Welt ansieht. Dem
Idealismus entgegen steht der Realismus. Sie sind die beiden möglichen
Ant-worten auf die Frage, woher unser Wissen kommt. Der Realist sagt:
von den Din-gen - lat. res -, die ihre Eigenschaften gewissermaßen in unsere Wahrnehmung ein-prägen; während der Idealist sagt: aus unserem Sehen - gr. ídein - selbst, das kein passives Abbilden ist, sondern ein projektives Hineinbilden. Der Unterschied ist der: Im ersten Fall liegt die Washeit - qualitas - der Dinge in ihnen selbst; im zwei-ten Fall liegt er 'im Auge des Betrachters'. Ein
Zusammenhang besteht nicht vorne-, sondern nur hintenrum. Der Realist
mag Materialist oder Spiritualist sein: Das Was der Dinge läge in
ihnen selbst begründet und könnte sich ungeniert 'einprägen'. Der Realist ist Dogmatiker: Er glaubt daran, dass es ein Ansich der Dinge gäbe, das hinter ihrer Erscheinung liegt und unserm Denken lediglich nicht zugänglich ist. Der Idealist kann jedenfalls kein Spiritualist sein: Ein Sein, das nicht wahrnehmbar wäre, weil es in Raum und Zeit nicht erscheint, ist nach seiner Prämisse nicht vor-stellbar: Für den Idealisten kann es jenseits des Wahrnehmbaren nichts geben. Ma-terialist im vordergründigen Sinn kann er freilich auch nicht sein: Die Frage nach einem Ansich hinter
der Erscheinung ist für ihn ohne Sinn. Was nicht erscheint, kann nicht
angeschaut werden, und was nicht angeschaut werden kann, ist nicht
wirklich. 'Begriff ohne Anschauung ist leer.' Wie aber ist es mit 'dem Geistigen'? Das kann angeschaut werden. Denn es er-scheint durchaus. Ein Geistiges 'gibt es'* nicht anders als im wirklichen Handeln wirklicher Menschen in Raum und Zeit. Es 'erscheint' als Zweck. 5. 6. 18 *) ...ein Stoffliches freilich auch.
Männerüberschuss führt zu mehr ungewollter Kinderlosigkeit
Es gibt weltweit
mehr Männer im reproduktionsfähigen Alter als Frauen. Das führt nicht
nur zu Verschiebungen bei den Geburtenraten, sondern zieht weitreichende
Probleme nach sich.
von Karin Krichmayr
Es war lange ein Stehsatz: Auf der Welt gibt es mehr Frauen als
Männer. Dieses Verhältnis dreht sich seit einiger Zeit. Weltweit leben
aktuellen UN-Daten zufolge ein bis zwei Prozent mehr Männer auf der Erde
als Frauen. Noch ausgeprägter ist der Überschuss im
reproduktionsfähigen Alter. Das hat dazu geführt, dass seit dem Jahr
2024 Männer verhältnismäßig weniger Kinder zeugen als Frauen. Bis zu dem
Zeitpunkt war das Verhältnis umgekehrt, wie ein Forschungsteam im Fachjournal PNAS berichtet.
"Die absolute Zahl der Geburten ist natürlich identisch", sagt
Henrik-Alexander Schubert vom Max-Planck-Institut für demografische
Forschung in Rostock. "Aber wir beobachten einen Wechsel von einer
höheren Gesamtfertilitätsrate bei Männern zu einer höheren
Gesamtfertilitätsrate bei Frauen. Dieser Wechsel wird durch eine
Erhöhung des Bevölkerungsanteils der Männer relativ zu Frauen
angetrieben." Schubert hat sich gemeinsam mit Kollegen von der United
Nations Population Division und der Universität Oslo dem wenig
beachteten Thema der männlichen Fertilität gewidmet, die im Gegensatz
zur weiblichen Geburtenrate kaum untersucht ist.
Der steigende Männeranteil in der Bevölkerung ist auf mehrere Trends
zurückzuführen: Generell nimmt die Sterblichkeit ab, insbesondere die
der Männer, die historisch gesehen öfter an Risikoverhalten und
gewaltsamen Konflikten starben. Dadurch nähert sich die Sterblichkeit
von Frauen und Männern in jungen Jahren an. Hinzu kommt, dass in einigen
Ländern verstärkt Mädchen abgetrieben werden, um männlichem Nachwuchs
den Vorzug zu geben. All das führt dazu, dass sich der natürliche
Geburtenüberschuss – im Schnitt kommen 105 Buben auf 100 Mädchen – in
einem generellen Männerüberschuss widerspiegelt. Das wiederum hat
weitreichende Auswirkungen auf die Gesellschaft.
Bis zu 20 Prozent mehr Männer
In
Ländern mit patriarchalen Strukturen in Ostasien, wo
geschlechtsspezifische Abtreibungen häufig waren und sind, ist der
Männerüberschuss bereits deutlich. Junge Männer, die eine Partnerin
suchen, haben es schwerer, eine zu finden und eine Familie zu gründen,
wodurch auch die Anzahl der Kinder pro Kopf gesunken ist. Die ungewollte
Partner- und Kinderlosigkeit und damit einhergehende Frustrationen
werden auch immer wieder mit einer erhöhten Anfälligkeit für
Kriminalität in Verbindung gebracht.
Der Trend wird sich fortsetzen, wie das Forschungsteam anhand von Daten der UN World Population Prospects
berechnet hat: "In sehr bevölkerungsreichen Ländern wie China und
Indien, wo der Männerschuss auf bis zu 20 Prozent anwachsen könnte,
werden Männer im Schnitt mindestens fünf Prozent weniger Kinder haben
als Frauen", sagt Schubert. Ab 2030 wird mehr als die Hälfte der
Weltbevölkerung in Ländern mit derartigen Verschiebungen leben."
In Europa und Nordamerika hat dieser Wechsel bereits in den 1960er-
und 1970er-Jahren stattgefunden, wo sich der Unterschied zwischen
weiblicher und männlicher Fertilität auf etwa zwei Prozent eingependelt
hat. Regional gibt es jedoch Ausnahmen, wie etwa in Ostdeutschland, wo
durch eine verstärkte Abwanderung von Frauen noch heute etwa 115 Männer
auf 100 Frauen kommen – ein Verhältnis wie in China. Asien, Südamerika
und Ozeanien haben den Übergang erst vor Kurzem durchlaufen. Nur in
Subsahara-Afrika bleibt das Verhältnis den Prognosen zufolge bis
mindestens 2100 umgedreht, da die Geburtenraten hier nicht sinken und
die Sterblichkeit weiterhin hoch ist.
Politische Lösungen gefordert
In
großen Teilen der Welt sinken hingegen die Geburtenraten, durch den
demografischen Wandel altern die Bevölkerungen, Menschen entscheiden
sich später für Kinder und die Altersunterschiede zwischen Müttern und
Vätern sinken. "All diese Prozesse greifen ineinander", sagt Schubert im
Gespräch mit dem STANDARD. Zusammen mit sinkender Sterblichkeit hat das
dazu geführt, dass es in der Gruppe der unter 50-Jährigen mehr Männer
als Frauen gibt – wodurch die Kinderzahl pro Kopf sinkt. Erst in höheren
Altersgruppen haben Frauen aufgrund der höheren Lebenserwartung wieder
die Nase vorn.
Junge Männer brauchen Perspektiven abseits von Partnerschaft und Kindern, betonen Fachleute.
Die möglichen Auswirkungen dieses demografischen Übergangs werden
bisher noch zu wenig diskutiert, bemängeln Fachleute. "Die
Herausforderungen betreffen vor allem Männer, die kinderlos bleiben –
ein Status, der oft mit schlechterer Gesundheit und wachsender
Abhängigkeit von professioneller Pflege im Alter verbunden ist",
erläutert Schubert. "Um dem entgegenzuwirken, braucht es dringend
politische Lösungen."
Damit meint der Demograf allerdings nicht familienpolitische
Maßnahmen wie finanzielle Anreize und Steuererleichterungen, wie sie in
vielen Ländern gefordert oder durchgeführt werden, um die Geburtenraten
wieder anzukurbeln. "Mit solchen Maßnahmen können, wenn überhaupt, nur
kurzzeitige Effekte erzielt werden", sagt Schubert. "Die Geburtenraten
steigen dann, weil die Entscheidung für Kinder vorgezogen wird, und
fallen später wieder umso mehr." Einschneidende Maßnahmen wie die
Ein-Kind-Politik in China hätten zu massiven Problemen geführt. Generell
müsse die Stellung von Frauen in der Gesellschaft gestärkt werden, auch
um geschlechtsselektive Abtreibungen zu verhindern.
Erfolge abseits des Partnermarkts
Um
die Rahmenbedingungen für Männer zu verbessern, müsse man darauf
achten, dass Männer auch ohne Familie erfolgreich sein können, also etwa
in der Bildung und auf dem Arbeitsmarkt. "Der Partnermarkt ist nicht
alles", sagt Schubert. Außerdem brauche es mehr staatliche
Betreuungseinrichtungen, wenn Familiennetzwerke im Alter oder bei
Krankheit wegfallen.
"Werden die Herausforderungen dieser Männer nicht berücksichtigt,
besteht die Gefahr einer kulturellen Gegenreaktion gegen die
Gleichstellung der Geschlechter und gesellschaftlicher Konflikte", warnt
das Forscherteam. Einen Vorgeschmack darauf zeigt schon jetzt die
sogenannte Incel-Szene, in der sich unfreiwillig zölibatär lebende
Männer vernetzen und Frauenhass schüren.
Die Mathematik lässt sich auf eine einzige Grundrechnungsart reduzieren Eine einzelne
Funktion und die Zahl Eins genügen, um daraus die wichtigsten Konstanten
und Funktionen auf jedem Taschenrechner zu gewinnen
von Reinhard Kleindl
Mathematik ist, in all ihrer Komplexität, eigentlich erstaunlich
simpel. Aus einer Reihe von Zahlen, die sich an Fingern abzählen lassen,
und wenigen Rechenoperationen, die Kinder bereits in ihren ersten
Lebensjahren in der Schule lernen, lässt sich Schritt für Schritt die
Mathematik aufbauen – inklusive komplexer Zahlen, unendlichdimensionaler
Funktionenräume und allem, was man sonst so an Handwerkszeug braucht,
um etwa mittels Physik die Welt bis ins kleinste Detail zu beschreiben.
Was nicht heißen soll, dass sich die Möglichkeiten der Mathematik nur
darauf beschränken.
Weniger offensichtlich ist, dass auch die Sprache, mit der man
Mathematik betreibt, auf einige wenige Grundelemente heruntergebrochen
werden kann. Eine Handvoll Worte wie "und", "nicht" und "oder" genügen,
um mathematische Aussagen und deren Beweise zu formulieren. Diese Worte
folgen dabei Regeln, die eine Algebra bilden, womit die Sprache selbst
zu Mathematik wird. Für die Untersuchung der mathematischen Grundlagen
erwies sich das vor allem im vergangenen Jahrhundert als enorm wertvoll.
Doch es gab auch große praktische Implikationen: Die einfachen Regeln
hinter dieser "booleschen" Algebra, wie sie nach dem englischen
Mathematiker George Boole genannt wird, erlaubten es, sie Maschinen
beizubringen. Damit war der Computer geboren.
Die boolesche Algebra hat dabei eine interessante Besonderheit: Eines
ihrer Elemente, in der Computerwissenschaft NAND genannt, das mehr oder
weniger "nicht beides" bedeutet, ist in der Lage, alle anderen zu
ersetzen. Es ist universell. Das wirft die Frage auf, ob etwas Ähnliches
auch in anderen Bereichen der Mathematik möglich ist. Während für
bestimmte Teilbereiche der Mathematik durchaus eine einzige Operation
ausreicht, um sie vollständig zu durchdringen, war für die klassischen
Grundrechnungsarten inklusive allem, was etwa sonst so auf Tasten von
Taschenrechnern vertreten ist, bisher keine Operation bekannt, die sie
alle ersetzen könnte.
Neue Allzweckfunktion
Bis jetzt.
Denn nun scheint der polnische Astrophysiker Andrzej Odrzywołek von der
Jagiellonian University im polnischen Krakau eine solche Operation
gefunden zu haben. Davon berichtet er in einer zur Publikation
eingereichten und vorab auf einem Preprint-Server veröffentlichten Studie."Ein
einziges Gatter mit zwei Eingängen reicht für die gesamte Boolesche
Logik in digitaler Hardware aus", schreibt Odrzywołek. "In der Analysis
ist keine vergleichbare Grundoperation bekannt: Die Berechnung
elementarer Funktionen wie sin, cos, sqrt und log erforderte immer
mehrere unterschiedliche Operationen."
Nun stellt Odrzywołek eine Funktion vor, die all das zu leisten
imstande ist, allerdings nicht mit einer, sondern zwei Variablen: "Hier
zeige ich, dass ein einziger binärer Operator, eml(x,y) = exp(x) –
ln(y), zusammen mit der Konstante 1 das Standardrepertoire eines
wissenschaftlichen Taschenrechners erzeugt. Dazu gehören Konstanten wie
e, π und i, arithmetische Operationen wie Addition, Subtraktion,
Multiplikation, Division und Potenzierung sowie die üblichen
transzendenten und algebraischen Funktionen", schreibt der Forscher.
Dass sich manche dieser Funktionen auf andere zurückführen lassen,
ist nicht neu. Die Exponentialfunktion, die auch Teil der von Odrzywołek
vorgestellten Funktion Eml ist, und bei der eigentlich die Eulersche
Zahl e mit einem Wert x potenziert wird, um das etwa aus der Verbreitung
von Krankheiten bekannte exponentielle Wachstum wiederzugeben, genügt
etwa für die Darstellung aller Winkelfunktionen. Dazu müssen allerdings
komplexe Zahlen verwendet werden. Ebenfalls möglich ist die Darstellung
von Winkelfunktionen mittels unendlicher Summenformeln, was hier aber
nicht gemeint ist.
Derlei ist für Odrzywołeks Rahmen nicht nötig: Die einzige Zahl, die
er verwendet, ist die Eins. Mithilfe von Eml kann er alle anderen
Zahlen, inklusive wichtiger irrationaler Zahlen wie der Kreiszahl π und
der Eulerschen Zahl e, daraus erzeugen. Einfach ist das in der Regel
nicht. Die Formel für die Null sieht etwa so aus:
Dass mit
Odrzywołek ein Astrophysiker und kein Mathematiker diese Entdeckung
präsentiert, ist ungewöhnlich. Doch Odrzywołek beschäftigt sich intensiv
mit einem Gebiet der Computerwissenschaften, das sich symbolische
Regression nennt. "Es handelt sich mehr um eine Schatzsuche als um eine
Denksportaufgabe", sagt er dem Wissenschaftsportal IFLScience.
Im Prinzip geht es darum, aufgrund von Ergebnissen auf bestimmte
Funktionen zurückzuschließen. "Im Laufe der Zeit wurde ich neugierig,
wie klein die Basis für eine solche Suche sein könnte", erzählt der
Physiker. Dabei stieß er auf die Funktion Eml.
Die Studie liest sich dann auch eher wie eine
computerwissenschaftliche, denn wie eine mathematische Publikation. Eine
Skizze des eigentlichen, konstruktiven Beweises findet sich in einer
Beilage zur Studie, neben dem verwendeten Programmcode.
Der Computerwissenschafter Martin Benning vom University College
London zeigt sich von der Arbeit angetan. Damit ließen sich
mathematische Probleme möglicherweise in einer für KI einfacher
zugänglichen Form übersetzen. "Aus der Perspektive des maschinellen
Lernens ist das eine interessante und vielversprechende Wende, da sie es
uns theoretisch ermöglicht, mithilfe von Standardtechniken zum Training
neuronaler Netze exakte mathematische Formeln aus Daten abzuleiten",
sagt Benning gegenüber IFLScience.
Wie viel Nutzen das Resultat am Ende tatsächlich bringen kann, wagt
Odrzywołek nicht zu sagen. Die Zeit werde es zeigen. Praktischer Nutzen
gilt bei Fragen der Mathematik ohnehin nicht als zentrale Anforderung.
