Das Nervensystem besteht aus Nervenzellen. Dies sind spezielle Zellen,
welche in der Lage sind, elektrische Signale fortzuleiten.
Dies passiert in Form von elektrischen Impulsen (Aktionspotentialen).
Je höher die Frequenz desto höher ist die Aktivität der Zelle.
Jede Zelle ist (fast immer) elektrisch von den anderen Nervenzellen
isoliert, so daß die Aktivität einer Zelle nicht
direkt auf eine andere übertragen werden kann.
Um nun Signale übertragen zu können, nutzen die Zellen chemische
Botenstoffe, die von der ,,Senderzelle`` in Abhängigkeit von der
Aktivität ausgeschüttet werden und dann bei einer anderen
Zelle wieder elektrische Impulse auslösen. Diese Übertragung
findet nur an genau definierten Stellen - den Synapsen - statt.
Die Zellen liegen dort so eng beieinander, daß nur noch ein Spalt
übrig bleibt (synaptischer Spalt)
.
Mit Hilfe dieser Synapsen überwinden nicht nur
Signale die Zellgrenzen, vielmehr können
postsynaptische Zellen Signale von verschiedenen Synapsen mitteln
oder vergleichen.
So ist die Zelle in der Lage, mathematische
Grundoperationen durchzuführen, zeitliche Zusammenhänge zwischen
Signalen aufzuspüren und vieles mehr [SCHMIDT . 1993].
Die Verknüpfung zwischen den Nervenzellen ist aber nicht statisch,
sondern unterliegt einer kontinuierlichen Veränderung.
So verstärkt sich die synaptische Übertragung, wenn beide
Nervenzellen zeitlich synchron feuern
oder es sterben Nervenzellen oder Synapsen ab, die lange Zeit
nicht aktiviert wurden [SCHMIDT . 1993, S.408,]
und fallen so für Folgeoperationen völlig aus.
Dies nennt man die Plastizität des Nervensystems.
Die Geschichte des Nervensystems steckt also in den Verbindungsstärken
zwischen den Nervenzellen, wobei die Synapsen wahrscheinlich
am meisten dazu beitragen.
Es ist nicht nötig weiter auf die sehr verwickelte Theorie der Nervenzellen einzugehen. Entscheidend für die Systemtheorie ist, daß Nervenzellen immer mit stereotypen Aktionspotentialen arbeiten. Diese Signale sind der universale Code des Nervensystems. Andere Signalformen werden immer in die Signalform der Aktionspotentiale umgesetzt. Dieses Prinzip sichert/erzeugt die informationelle Geschlossenheit. Das Nervensystem erzeugt zu jedem Zeitpunkt aus Aktionspotentialen wieder Aktionspotentiale. Man kann die Menge aller Aktionspotentiale zu einem Systemzustand zusammenfassen. Diesem Zustand wird dann durch die unterschiedliche Verbindungsstärke der Zellen eine Menge von Folgezuständen nahegelgt, von denen einer wirklich angenommen wird. Die Verbindungsstärken der einzelnen Nervenzellen legen somit zu jedem Zeitpunkt die (siehe 1.1) fest. Dadurch, daß das System plastisch ist, ändern sich die ständig.
Die Elemente des Nervensystems sind somit die Aktionspotentiale der Nervenzellen, und die Struktur wird durch die Verschaltung der Nervenzellen gegeben [MATURANA . 1991, S.98,]. Hier haben wir es mit Elementen zu tun, welche extrem flüchtig sind und damit immer wieder erneuert werden müssen.
In vielen Abhandlungen über das Nervensystem wird von einer übermittelten Information gesprochen, die von einem Nervensystem zu einem anderen wandert. Es wäre aber angebrachter, wenn man diesen Begriff auf der Ebene der Neurone nicht verwendet, da keiner den Code beziehugsweise den Schlüssel zu diesem Code kennt. Um aber Information benennen zu können, muß der Code bekannt sein. Selbst wenn dieser bekannt wäre, wäre es sehr unwahrscheinlich, daß zwei Nervensysteme den gleichen Code verwenden würden. Da das Nervensystem sich selbst organisiert und die Genetik nur die grobe Richtung vorgibt, ist es sehr unwahrscheinlich, daß auf Grund von Zufall genau der gleiche Code entsteht.
Man kann als Beobachter von außen den Nervensträngen eine Bedeutung zuordnen, die dann mehr oder weniger eindeutig ist, aber welche Information nun übermittelt wird, das weiß nur das Nervensystem selbst. Die Elemente des Nervensystems sind ja die Nervenimpulse. Wenn man nun die Beobachterperspektive wechselt und sich in das Nervensystem setzt, so werden von diesem immer nur Nervenimpulse mit Nervenimpulsen verrechnet. Auf Grund der unspezifischen Codierung werden alle Signale gleich behandelt. Der Ursprung des Signals - Sinneszelle oder netzinterne Zelle - ist für die Verarbeitung völlig unwichtig, beziehungsweise kann gar nicht anhand der Signalform erkannt werden. Das Signal einer Sinneszelle wird genauso codiert wie das Signal einer internen Verbindung im Gehirn.
Hier sollte nochmal betont werden, daß es einen gravierenden Unterschied zwischen Information und Signal gibt. Letzteres kann immer übertragen werden. Eine Information ist aber mehr. Sie muß in dem System etwas ändern. Dazu muß diese als Information wahrgenommen werden. Schaut man z.B. mit dem Auge sich eine völlig ruhige Szenerie an, so ist der Informationswert im Moment des Hinguckens sehr groß aber einen Moment später ist er gleich null. Der optische Nerv überträgt aber immer schön brav ein Signal (Aktionspotentiale) zum Gehirn.
Das Nervensystem ist das Beispiel schlechthin für ein geschlossenes System. Die `Universalelemente' sind - wie gesagt - die Aktionspotentiale der Nervenzellen. Es macht nun nichts anderes als neuronale Aktivität mit anderer neuronalen Aktivität zu verrechnen und daraus wieder neuronale Aktivität zu erzeugen. Das System ist also in sich geschlossen und hochgradig rekursiv. Ein direkter Kontakt zur Außenwelt kann nicht stattfinden, da die Außenwelt weder Nervenimpulse aussendet noch diese empfangen kann. Die Umwelt des Nervensystems ist überall, wo keine Aktionspotentiale existieren. Sie hat ihren geringsten Effekt im Zwischenraum des synaptischen Spaltes und ihren größten bei sensomotorischen Schleifen. Dies sind einfach Ketten von Nervenzellen, die ihre Signale zwischendurch in andere physikalische Größen umwandeln. Der synaptische Spalt gehört nicht zum Nervensystem, weil er das Signal auf chemischem Wege übermittelt. Präsynaptisch wird bei Ankunft eines Signals ein Botenstoff ausgeschüttet. Postsynaptisch wird wieder ein elektrisches Signal erzeugt. Den kurzen Ausflug durch die Umwelt bemerkt das System nicht. Wenn das Signal andererseits mit Hilfe eines Muskels in Bewegung umgesetzt wird und ein Rezeptor (z.B. das Auge) dieses dann wieder in ein Nervensignal übersetzt, dann wird diese `Übertragung' sehr stark gestört: nicht jede Bewegung läßt sich ausführen, es werden noch andere Nervenzellen aktiviert, usw. Es kann natürlich noch schlimmer kommen. Die Umwelt macht einfach irgendetwas, so daß sich auf einmal ein neuronales Aktivitätsmuster ergibt, welches überhaupt nicht von internen Zuständen determiniert wird. Das Nervensystem kann aber weiterhin nur neuronale Aktivität mit neuronaler Aktivität verrechnen. Will es seine Information auch in diesem Fall weiter verringern, so muß es die Störungen der Umwelt in seine Verbindungsstruktur aufnehmen, so daß die Auswirkungen maximal kontrollierbar bleiben. Die Anzahl der Folgemöglichkeiten muß trotzdem minimiert werden, sonst wird das System eins mit der Umwelt und hört auf zu existieren. Bezogen auf das Nervensystem muß es seine Verbindungsstruktur so ändern, daß die Entropie möglichst klein bleibt. Über all dem hängt weiterhin das Schild: `Umweltkontakt nur durch Selbstkontakt'. Das System hat keine andere Chance, als die Umwelt mit Hilfe dieser Störungen zu konstruieren. Dies geschieht durch Bildung von Korrelationen zwischen einzelnen Nervenzellen. Das Verfahren mag sehr umständlich erscheinen, aber es bewahrt das System vor zu vielen Umwelteinflüssen, da es sich nur um die Signale kümmert, welche direkt stören. Alles andere wird nicht beachtet und ist deswegen auch für das System nicht existent!
Maturana beschreibt das Verhältnis zwischen Umwelt und Nervensystem mit dem Begriff der `strukturellen Kopplung' [MATURANA . 1991]. Die Störungen sind in seiner Begrifflichkeit die `Pertubationen'.
Die Arbeitsweise des Nervensystems könnte man mit einem Instrumentenflug vergleichen. Der Pilot sieht von der Umwelt nichts, aber er erhält von Instrumenten indirekte Informationen über sie. Seine Aufgabe ist nun nicht, das Flugzeug zu fliegen, sondern nur die Werte der Instrumente im grünen Bereich zu halten. Dem Nervensystem ist es auch egal, wie die Umwelt `wirklich' aussieht. Hauptsache es kann seine Entropie verringern. Und dafür reicht ein Modell der Umwelt völlig aus, beziehungsweise es ist gerade die Leistung des Systems.