Die SZ berichtet heute, das Ärzte oft fälschlich Patienten für hirntot erklären. Auch auf facebook gab es dazu vor kurzem Debatten, in denen einiges durcheinander lief. Morgen wird es an der Charité zum Thema Hirntod einen Vortrag geben. Vorab ein paar Einwürfeaus derPhysik zur spontanen Wiedergeburt unserer Gehirne.
Kann uns das Higgs-Boson vor der Bedrohung durch freakige Boltzmann-Gehirne bewahren? Bevor wir auch auf diese Frage zu sprechen kommen, beginnen wir lieber von vorne.
Reicht der Hirntod, um eine freiwillige Organspende zu rechtfertigen, wie im Transplantationsgesetz vorgesehen? Wie stellt man den Tod des Gehirns zweifelsfrei fest? Ist das Fehlen messbarer elektrischer Hirnaktivität ausreichend? Was ist, zum Beispiel, mit metabolischer Aktivität im Gehirn oder mit der Kommunikation zwischen Hirnzellen mittels nichtelektrischer, z.B. parakriner, Signalübertragung? Aber selbst angenommen das Gehirn ist endgültig tot, andere Organsysteme sind jedoch funktionstüchtig, lebt man dann doch noch? Vielleicht nur ein bisschen?
+++ update unter dem Beitrag +++
Welche Fragen beantwortet die Naturwissenschaft?
Um es gleich zu sagen: diese Fragen können Naturwissenschaften nicht beantworten. Das ist auch gar nicht ihr Anspruch. Denn nur durch Übereinkunft gibt es Leben und Tod in der Form, wie wir diese Begriffe z.B. für das Transplantationsgesetz definieren müssen.
Hilfreich ist die Naturwissenschaft dennoch. Die Fehler, von denen jetzt in der SZ berichtet, beziehen sich allein auf falsche Anwendung der Kriterien dieser Übereinkunft, die den Hirntod feststellen. Es geht also allein um menschliches Versagen. Auch das verhindert natürlich die Naturwissenschaft nicht.
Worum es mir in diesem Beitrag geht, ist ein naturwissenschaftliches Fundament zu beleuchten. Dieses verhindert zumindest, dass eine Diskussion in zentralen Aspekten zu diesen Fragen in eine mystisch geprägte, mit der Naturwissenschaft unvereinbare Weltanschauung entgleitet.
Nicht zurück zum Vitalismus
Um es klar zu sagen: eine mit der Naturwissenschaft unvereinbare Weltanschauung darf man haben.1 Doch sollte man diese auch so benennen, d.h. man sollte sich selbst zum einem völlig klar darüber sein, wo genau man das naturwissenschaftliche Fundament verlässt und, zum anderen, warum man nicht stattdessen eine der durchaus vielfältigen und streitbaren Postionen einnimmt, die alle mit unserem naturwissenschaftlichem Weltbild vereinbar sind.
Was ist „unumkehrbar“ und was ist „Leben„? Offensichtlich geht es beim Tod darum, um das unumkehrbare Ende des Lebens. Zumindest ist es eine sinnvolle Übereinkunft „endgültig Tod“ als tautologisch anzusehen und Tod und Leben als Gegensätze. (Dies berüht das mittlerweile muffige Konzept des Vitalismus nicht aber den Glauben an ein mögliches Leben nach dem Tod, da dies ja nicht in dem selben Körper und in der selben Welt weitergeführt wird. Ein solcher Glaube liegt außerhalb der Naturwissenschaften. Unabhängig von jedweden Glauben, kann man jedoch immer noch übereinkommen – zum Beispiel im Kontext einer Organspende – vom Leben in dem momentanen, weltlichen Körper zu reden und dessen Tod als unwiderruflich zu bezeichnen.)
Unumstößliche Theorien?
Nur mit Hilfe einer Theorie, von der Albert Einstein sagte, sie sei die einzige physikalische Theorie allgemeinen Inhalts, von der er überzeugt sei, dass sie im Rahmen der Anwendbarkeit ihrer Grundbegriffe niemals umgestossen werden wird, können wir uns naturwissenschaftlich den Begriffen „unumkehrbar“ und „Leben“ überhaupt zuwenden und sie auch in dem Begriff „Tod“ zusammenführen .
Einstein spricht von der Thermodynamik.
Zunächst die Frage, sind Begriffe der Thermodynamik anwendbar? Dies ist für die „Unumkehrbarkeit“ zu bejahen. Denn die Thermodynamik liefert uns den Zeitpfeil. Das Sterben verläuft vom Leben zum Tod genau wie die Zeugung vom Nochnichtleben zum Leben verläuft. Folglich wäre die Annahme, jemand kommt vom Tod zurück ins Leben kaum weniger absurd wie die Annahme, jemand lebt und verschwindet durch eine Geburt. Auch wenn jene Annahme – jene Hoffnung – tief verankert in uns liegt.
Die Frage, ob Begriffe der Thermodynamik auf eine gesellschaftlich tragbare Definition des Lebens anwendbar sind, ist schon schwieriger. Allerdings ist auch hier die Thermodynamik die einzige physikalische Theorie, die sich überhaupt dem Begriff Leben annähert. Zumindest dass man Leben allein komplexen Systemen zuschreibt, ist sicher weithin unumstritten. Ein Stein lebt für die meisten Menschen nicht. Ich will mich begnügen zu erwähnen, dass die Entropie in einem Zusammenhang zu komplexen Systemen steht, in dem Sinne, das komplexe Systeme in einem mittleren Bereich der Entropie liegen und so Leben mit dem Zeitpfeil durchaus zusammen hängt.
Was ist Leben?
Damit steht die Frage „Was ist Leben“ im Vordergrund, zumindest bevor wir zur Unumkherbarkeit noch mal zurückkommen können.
Genau das hat sich Erwin Schrödinger gefragt. In seiner Antwort beruft er sich auch auf die Thermodynamik. Das überrascht also wenig. Vereinfacht gesagt, sieht Schrödinger Leben als einen Zustand an, der länger als erwartet aufrecht bleibt. Also den Tod als das thermodynamische Gleichgewicht hinaus schiebt. Klingt wie eine sich im Kreis drehende Definition von Leben und Tod. Das ist es aber nicht. Sondern es ist ein erster Hinweis auf den Zusammenhang der Begriffe „unumkehrbar“ und „Leben“.
Erwin Schrödingers Antwort war auch nicht mehr als ein erster Versuch. Und soweit ich heute den Stand der Erkenntnis überschaue, haben wir noch keine gute Antwort.
Freak-Gehirne und das Higgs Boson
Damit komme ich zurück auf die Unumkherbarkeit. Der Zeitpfeil hängt eng mit dem zweiten thermodynamischen Gesetz zusammen, das besagt, dass in einem geschlossenen System Entropie ansteigt. Man muss nur das Minimum festlegen, von dem aus der Zeitpfeil startet. Dabei ist das zweite thermodynamischen Gesetz gar kein Gesetz im strengen Sinne, sondern eine Aussage über die Wahrscheinlichkeit. Der wir allerdings vollkommen vertrauen können, so Einstein. Es gibt Fluktuationen, in denen die Entropie spontan sinkt. Dies wird – und jetzt kommen wir wieder zurück zum Gehirn – unter dem Begriff Boltzmann-Gehirn diskutiert!
Der Begriff Boltzmann-Gehirn bezeichnet (etwas freakige) kognitive Systeme, die aus dem thermodynamischen Gleichgewicht heraus spontan entstehen. Man kann die Wahrscheinlichkeit, dass dies geschieht, berechnen. In einer Arbeit auf arxiv wurde letztes Jahr gefragt: „Can the Higgs Boson Save Us From the Menace of the Boltzmann Brains?“ Es geht dabei um Zeitskalen, die für solche Wahrscheinlichkeitsaussagen benötigt werden.
Theorien von Universen, in dem Boltzmann-Gehirne wahrscheinlich sind, sind kognitiv instabil, was die Autoren mit Verweis auf das Buch „Time and Chance“ versichern.
Für die Diskussion, ob eine totes Gehirn wieder lebendig werden kann, reicht aus, dass die Zeitskalen dieses ausschließen (jedes aber wäre aberwitzig).
Nur wann ist das Hirn denn nun tot?
Ohne jeden Zweifel ist ein Gehirn tot, wenn seine Bestandteile, die Atome, im thermodynamischen Gleichgewicht sind. Nur ist das eine unbrauchbar enge Definition. Wir selber haben eine neue wissenschaftliche Arbeit, die gerade zu Veröffentlichung akzeptiert wurde, in der wir zeigen, dass es im Gehirn zumindest einen dissipativen Zustand gibt, der sehr nahe den thermodynamischen Gleichgewicht von Zellen kommt, dem Donnan Gleichgewicht. Dissipativ heißt jedoch, das immer noch metabolische Energie hindurch fließt und verbraucht wird, gleichwohl ist der Zustand elektrophysiologisch vom thermodynamischen Gleichgewicht ununterscheidbar! Die Folgen aus dieser theoretischen Vorhersage sind noch unübersehbar.
Weil ich mit so vielen offen Fragen schließen muss, nun zumindest noch ein Hinweis auf einen Vortrag morgen:
Vortrag morgen (Feb 19, 2014 5 p.m. (sharp), in English): Ort: Oskar-Hertwig-Hörsaal, Speaker: Ralf Stoecker, Universität Bielefel, Title: The Brain Death Problem – Which is the right question to ask?
+++ update +++
In seinem Vortrag gestern plädierte Ralf Stoecker (Professor für Praktische Philosophie) für eine „Reanimation der Hirntoddebatte …“
… allerdings in der Erwartung, dass wir dabei feststellen werden, dass es gar nicht so sehr darauf ankommt zu entscheiden, ob hirntote Menschen oder Menschen unmittelbar nach dem Herzstillstand tot sind oder noch leben – auch wenn vieles für letztere Antwort spricht –, sondern dass es darauf ankommt, wie wir mit ihnen umgehen dürfen und sollten, gegeben, dass wir uns nicht mehr auf die moralische Grundannahme über den Tod verlassen dürfen. Die Reanimation der Hirntod-Debatte ist wichtig, damit wir sie, wie Wittgensteins berühmte Leiter, am Ende hinter uns lassen können.
Stoecker will weg von einer binären Option lebendig oder tot und Zwischenzustände unterscheiden. Zuerst fand ich es eher gefährlich, die Begriffe Leben und Tod auseinander zu ziehen, um Platz für etwas in der Mitte zu schaffen. Denn, so dachte ich, der zentrale Punkt bleibt, dass wir uns über die Unumkehrbarkeit, die Irreversibilität, Gedanken machen müssen und jeder etwas schwammige Zwischenzustand erweckt geradezu den Eindruck, man könne von ihm in beide anderen Zustände zurück bzw. voran schreiten. Dabei meint Stoecker ganz klar einen Zwischenzustand, der irreversible ist. Der Vorhof zum Tod. Die Frage ist dabei, ob dies auch so in der Debatte ankommt, und zwar wo es ankommen muss, bei den Menschen, die am Ende eine Entscheidung für sich treffen.
Ich befürchte man übersieht den Bruch der Symmetrie, man übersieht dass ein Mensch von dem Zwischenzustand – der weder Leben noch Tod bedeutet und von dem „es darauf [allein] ankommt, wie wir mit ihnen umgehen dürfen“ – nur weiter in den Tod übergehen kann, niemals aber mehr zurück. Dieser Bruch der Symmetrie liegt natürlich schon im Leben selbst als Zeitpfeil verankert, er wird also nicht eingeführt aber betont.
Die für mich eigentlich zentrale Frage wurde in dem Vortrag gestern daher umgangen. Sie ist auch keine philosophische. Es ist auch keine Frage des menschlichen Fehlers, zumindest nicht ein Fehler, den Ärzte bei der Hirntoddiagnostik machen könnten. Dazu hat sich mittlerweile Rainer Hess (Vorstand der Deutschen Stiftung Organtransplantation) im Ärzteblatt geäußert: Hirntoddiagnostik zu Unrecht unter Generalverdacht.
Die zentrale Frage ist, wann ist ein Gehirn irreversible tot. Sind wir bereit „irreversible“ nicht in einem thermodynamischen Sinn zu definieren sondern in Bezug auf unsere technischen Fähigkeiten?
Der Kardiologe Sam Parnia meinte dazu im „Spiegel“ (schon 2013):
In 20 Jahren, so glaube ich, werden wir in der Lage sein, Menschen zu reanimieren, die schon seit 12 oder gar 24 Stunden tot sind. Nennen Sie das Wiederauferstehung, wenn Sie wollen. Für mich ist es die Frucht einer wissenschaftlich ausgerichteten Wiederbelebungsmedizin.
Es existiert ein Hirntod, den wir weder in 20 Jahren noch in 200 Jahren oder 2000 Jahren reanimieren können! Noch könnten Außerirdische mit völlig anderer Medizintechnik diesen Hirntod rückgängig machen. Diesen Hirntod bezeichne ich als thermodynamischen Hirntod. (Der einzige Weg wäre ein Botzmann-Gehirn 2. Art, nicht aus dem Gleichgewicht, aber doch als spontane Fluktuation, dessen Wahrscheinlichkeit wir schlicht ausschließen können.)
Die zentrale Frage ist also eine an die naturwissenschaftliche Hirnforschung, wie kann man Kriterien für den thermodynamischen Hirntod festlegen? Danach könnte man beruhigt die Debatte hinter sich lassen.
Fußnote
1Sollte man vielleicht sogar sich nicht auf ein naturwissenschaftliche Fundament allein verlassen, wenn es um das Leben geht? Genau das Gegenteil ist natürlich richtig. Jedes medizinische Gerät an dem wir hängen, jedes Flugzeug, in dem wir fliegen, Autos, die wir fahren, Brücken, über die wir laufen, jedwede moderne Technik, an der unser Leben täglich mehrmals hängt, nutzt, ohne dass wir mit der Wimper zucken, unser naturwissenschaftliches Wissen – und hoffentlich nur dieses.