Global Workspace Theory

Die Global Workspace Theory (GWT) ist eine kognitive Architektur und ein theoretischer Rahmen zum Verständnis des Bewusstseins, der erstmals 1988 von dem Kognitionswissenschaftler Bernard Baars eingeführt wurde.^[1][2] Sie wurde entwickelt, um eine große Anzahl aufeinander abgestimmter Paare von bewussten und unbewussten Prozessen qualitativ zu erklären. Die GWT hat maßgeblichen Einfluss auf die Modellierung des Bewusstseins und höherer kognitiver Funktionen, die aus dem Wettbewerb und integrierten Informationsflüssen über weit verzweigte, parallele neuronale Prozesse hinweg entstehen.

Bernard Baars leitete die Theorie als kognitives Pendant zum Blackboard-System früher KI-Systemarchitekturen ab, bei dem unabhängige Programme Informationen austauschten.^[3]

Die Global Workspace Theory ist eine der führenden Theorien des Bewusstseins.^[4][5][6][7]

Die GWT nutzt die Metapher eines Theaters, bei dem das bewusste Denken den auf der Hauptbühne beleuchteten Inhalten gleicht. Die Aufmerksamkeit fungiert dabei als Scheinwerfer, der einen Teil dieser unbewussten Aktivität im globalen Arbeitsraum ins Bewusstsein rückt. Baars schrieb 1997 in seinem Artikel „In the Theatre of Consciousness“ im Journal of Consciousness Studies, dass dieses Konzept Folgendes beschreibt:

Baars grenzt dies vom kartesischen Theater ab: „Man hat kein kleines Selbst im Theater sitzen“.^[9]

Das Gehirn enthält viele spezialisierte Prozesse oder Module, die parallel ablaufen, wobei ein Großteil davon unbewusst ist. Der globale Arbeitsraum ist ein funktioneller Knotenpunkt für die Verbreitung und Integration, der es ermöglicht, Informationen über Module hinweg zu verteilen. Als solche kann die GWT als eine funktionalistische Theorie des Bewusstseins klassifiziert werden.^[10]

Wenn sensorischer Input, Erinnerungen oder interne Repräsentationen Aufmerksamkeit erhalten, gelangen sie in den globalen Arbeitsraum und werden für verschiedene kognitive Prozesse zugänglich. Während Elemente um Aufmerksamkeit konkurrieren, erhalten diejenigen, die sich durchsetzen, Zugang zum globalen Arbeitsraum, wodurch ihre Informationen im gesamten kognitiven System verteilt und koordiniert werden können.

GWT ähnelt dem Konzept des Arbeitsgedächtnisses und soll einem „momentan aktiven, subjektiv erfahrenen“ Ereignis im Arbeitsgedächtnis entsprechen, wobei es durch diesen Informationsaustausch die Top-down-Steuerung von Aufmerksamkeit, Arbeitsgedächtnis, Planung und Problemlösung erleichtert.

Die GWT beinhaltet ein flüchtiges Gedächtnis mit einer Dauer von wenigen Sekunden (viel kürzer als die 10–30 Sekunden des klassischen Arbeitsgedächtnisses). Es wird angenommen, dass die Inhalte der GWT dem entsprechen, worüber wir uns bewusst sind, und an eine Vielzahl unbewusster kognitiver Gehirnprozesse übertragen werden, welche als Empfängerprozesse bezeichnet werden können. Andere unbewusste Prozesse, die parallel und mit begrenzter Kommunikation untereinander ablaufen, können Verbunde bilden, die als Eingang für den Global Workspace fungieren können. Da global übertragene Nachrichten Aktionen in Empfängerprozessen im gesamten Gehirn hervorrufen können, kann der Global Workspace genutzt werden, um exekutive Kontrolle zur Ausführung von willkürlichen Handlungen auszuüben. Sowohl einzelne als auch verbündete Prozesse konkurrieren um den Zugang zum Global Workspace,^[11] wobei sie danach streben, ihre Nachrichten an alle anderen Prozesse zu verbreiten, um weitere Kohorten zu rekrutieren und dadurch die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, ihre Ziele zu erreichen. Eingehende Reize müssen vorübergehend gespeichert werden, um um Aufmerksamkeit und bewussten Zugang konkurrieren zu können. Kouider und Dehaene sagten die Existenz eines sensorischen Pufferspeichers voraus, der Reize für „einige hundert Millisekunden“ aufrechterhält.^[11] Die jüngere Forschung liefert vorläufige Beweise für einen solchen Pufferspeicher und deutet auf einen schrittweisen, aber schnellen Verfall hin, wobei die Extraktion bedeutungsvoller Informationen nach 300 ms stark beeinträchtigt ist und die meisten Daten nach 700 ms vollständig verloren gehen.^[12]

Baars behauptet, dass das Arbeitsgedächtnis „eng mit der bewussten Erfahrung verbunden, wenn auch nicht identisch mit ihr ist“,^[13] wobei bewusste Ereignisse weitere notwendige Bedingungen beinhalten können, wie etwa die Interaktion mit einem „Selbst“-System und einem exekutiven Interpreter im Gehirn, wie es von einer Reihe von Autoren, einschließlich Michael S. Gazzaniga, vorgeschlagen wurde.

Dennoch kann die GWT eine Reihe von Merkmalen des Bewusstseins erfolgreich modellieren, wie etwa dessen Rolle beim Umgang mit neuartigen Situationen, seine begrenzte Kapazität, seine sequentielle Natur und seine Fähigkeit, ein breites Spektrum unbewusster Gehirnprozesse auszulösen. Zudem eignet sich die GWT gut für die computergestützte Modellierung.^[14][15]

Die GWT spezifiziert auch kontextuelle Systeme „hinter den Kulissen“, welche bewusste Inhalte prägen, ohne jemals selbst bewusst zu werden, wie etwa der dorsale kortikale Strom des visuellen Systems. Dieser architektonische Ansatz führt zu spezifischen neuronalen Hypothesen. Sensorische Ereignisse in verschiedenen Modalitäten können miteinander um das Bewusstsein konkurrieren, wenn ihre Inhalte inkompatibel sind. Beispielsweise konkurrieren die Audio- und Videospur eines Films miteinander, anstatt miteinander zu verschmelzen, wenn die beiden Spuren um mehr als ungefähr 100 ms asynchron sind. Der Zeitbereich von 100 ms korrespondiert eng mit der bekannten Hirnphysiologie des Bewusstseins, einschließlich der Hirnrhythmen im Alpha-Theta-Gamma-Bereich und der ereigniskorrelierten Potentiale im Bereich von 200–300 ms.^[16][17]

Ein Großteil dieser Forschung basiert jedoch auf Studien zum unbewussten Priming, und jüngere Studien zeigen, dass viele der für das unbewusste Priming verwendeten Methoden fehlerhaft sind.^[18]

Stanislas Dehaene erweiterte den globalen Arbeitsraum um die „neuronale Lawine“ und zeigte, wie sensorische Informationen ausgewählt werden, um im gesamten Kortex verbreitet zu werden.^[19] Viele Gehirnregionen, der präfrontale Kortex, der vordere Temporallappen, der untere Parietallappen und der Precuneus, senden und empfangen zahlreiche Projektionen zu und von einer Vielzahl entfernter Gehirnregionen, was es den dortigen Neuronen ermöglicht, Informationen über Raum und Zeit hinweg zu integrieren. Mehrere sensorische Module können daher zu einer einzigen kohärenten Interpretation konvergieren. Diese globale Interpretation wird an den globalen Arbeitsraum zurückübermittelt, wodurch die Bedingungen für das Entstehen eines einzigen Bewusstseinszustands geschaffen werden, der zugleich differenziert und integriert ist.

Alternativ legt die Theorie der Praktopoiese nahe, dass der globale Arbeitsraum im Gehirn primär durch schnelle adaptive Mechanismen von Nervenzellen erreicht wird.^[20] Dieser Theorie zufolge spielt die Konnektivität keine große Rolle. Entscheidend ist vielmehr die Tatsache, dass sich Neuronen schnell an den sensorischen Kontext anpassen können, innerhalb dessen sie agieren. Um einen globalen Arbeitsraum zu erreichen, setzt die Theorie bemerkenswerterweise voraus, dass diese schnellen adaptiven Mechanismen die Fähigkeit besitzen, zu lernen, wann und wie sie sich anpassen müssen.

J. W. Dalton hat die Global Workspace Theory mit der Begründung kritisiert, dass sie bestenfalls die kognitive Funktion des Bewusstseins erklärt und es versäumt, überhaupt das tiefere Problem seiner Natur anzusprechen, also was Bewusstsein ist und wie ein beliebiger mentaler Prozess überhaupt bewusst sein kann: das harte Problem des Bewusstseins.^[21] Das Abstract einer Arbeit von Avshalom Elitzur aus dem Jahr 1997 fasste jedoch zusammen, dass die GWT zwar „nicht die schwierigen Probleme, nämlich die Natur des Bewusstseins selbst, anspricht, aber jede Theorie einschränkt, die dies versucht, und wichtige Einblicke in die Beziehung zwischen Bewusstsein und Kognition liefert“.^[22]

In Consciousness: A Very Short Introduction stellt Susan Blackmore fest, dass es zwei mögliche Interpretationen der GWT gibt, wobei oft schwer zu erkennen sei, welche davon gemeint ist; „in der ersten Version bleibt das harte Problem bestehen: Etwas Magisches passiert, um unbewusste Elemente in bewusste zu verwandeln. In der zweiten verschwindet es, aber wir müssen die Vorstellung aufgeben, dass einige Elemente bewusst sind und andere nicht“.^[23]