Funktionale Biokybernetik

Biologische Regelkreise

Definition nach Norbert Wiener:

„Die Kybernetik ist die Wissenschaft von der Steuerung, Regelung und Informationsübertragung im Tier und in der Maschine"

Die Kybernetik, ein noch junger Wissenschaftszweig, erobert u. a. die Fachgebiete der Medizin, der Ökonomie, der Ökologie und Pädagogik als angewandte Kybernetik, sowie die Fachbereiche Informationstheorie, Regeltheorie, Systemtheorie und Spieltheorie als theoretische Kybernetik.

Technischer Regelkreis:

In der funktionalen Biokybernetik sind die biologischen Regelkreise so stark miteinander vernetzt, dass Teile des einen Regelkreises zugleich Teilstücke eines anderen sein können. Ein klarer geschlossener Regelkreis wie in der technischen Kybernetik ist nicht möglich. Führungsgröße und Störgröße sind in einem solchen System nicht eindeutig abzugrenzen, weil häufig die Führungsgröße des einen Teils der vernetzten Regler, zugleich die Störgröße des anderen darstellt. Bei der technischen Kybernetik sind Regler und Führungsgröße auf die Regelstrecke und Störgröße abgestimmt und arbeiten mit messbaren Signalen.
Um die funktionale Humankybernetik besser zu verstehen, unterteile ich sie in Biokybernetik und Informationskybernetik.
Die Bio-Kybernetik, mit einem geschlossenen internen Signaltransfer von Information beschäftigt sich mit den Regelungsvorgängen im Organismus. In ihren Aufgabenbereich fallen die Regulierung des Säurehaushaltes, der Körpertemperatur, des osmotischen Gleichgewichts, sowie diverse Stoffwechselprozesse und deren Regulierung durch Hormone. Kennzeichen dieses Systems ist ein geschlossener Wirkungsablauf.

Bei der Informations-Kybernetik besteht ein offener Informationstransfer mit Auswirkung auf die interne Signalverarbeitung. Mit diesem Steuerungsprozess sichern die Sinnesorgane und das Gehirn dem Organismus ein reflektorisches Überleben im Umfeld. Charakteristisch für dieses System ist, dass der Wirkungsweg der Steuerung nicht fortlaufend geschlossen ist. Die Eingangsgrößen beeinflussen fortlaufend die Ausgangsgrößen, die Ausgangsgrößen wirken aber nicht fortlaufend auf die Eingangsgrößen zurück.
Beide Systeme, die interne und die externe Signal- Informationsverarbeitung sind wiederum in einer kybernetischen Wechselwirkung so vernetzt, dass die geschlossene Biokybernetik von der offenen Informationskybernetik beeinflusst werden kann. Eine exakte Abgrenzung beider Systeme ist nicht möglich.

Die funktionale Human Kybernetik ist nur dem Menschen vorbehalten, sie erlaubt kognitives Denken, befähigt den Menschen zur komplexen Symbolsprache, denn das Wort erlaubt individuelles Denken zu vernetzen. Der Unterschied zwischen funktionaler Humankybernetik und funktionaler Biokybernetik ist beispielhaft sehr einfach an der Trauerverarbeitung von Lebewesen darstellbar. Bekannt ist, dass bei großen Wirbeltieren und besonders bei Primaten der Tod eines Jungtieres vom Muttertier auch mit einer Trauerverarbeitung verbunden ist. Ausgelöst werden kann dieser biokybernetische Prozess aber nur durch eine direkte Sinneswahrnehmung über die offene Informationskybernetik der Tiere. 

Erfährt aber ein sich in der Ferne aufhaltender Mensch, dass sein geliebtes Haustier zu Tode gekommen ist, reicht diese indirekte Information (z.B. über Telefon) schon aus, im Menschen Trauer auszulösen. Dieser humankybernetische Prozess ist allerdings nach heutigem Wissensstand noch eine "Einbahnstraße", denn versucht man umgekehrt die Information des Todes des Tierbesitzers dem Haustier zu vermitteln, wird man bei diesem keine Trauerverarbeitung auslösen können. Erst der direkte Kontakt über die Sinnesorgane des Tieres zum Menschen kann diesen Prozess auslösen.

Die Humankybernetik gehört damit zur Steuerung und Regelung zweiter Ordnung und ist unter anderem ein wichtiger Baustein der Psychologie.

Durch aktuelle Forschungen ist aber diese Grenzziehung von Mensch und Tier bei Intelligenz, Sinneswahrnehmung, Selbstbewusstsein und Kommunikationsfähigkeit nicht mehr klar zu definieren. 

Die asymmetrische Kybernetik der Augen:

Zu welchen enormen humankybernetischen Rechenleistungen die Natur fähig ist, wird am Beispiel der Biokybernetik des Auges deutlich. Dazu stellen wir uns folgende Situation vor: Ein Ehepaar, Besitzer einer Gärtnerei, sitzt nach getaner Arbeit in der Abendsonne vor ihrem Rosenfeld. Die Frau, entspannt, lässt dem sensibel-kreativen Auge den Vorzug und genießt die Schönheit der Blumen und das hereinfallende Licht der untergehenden Sonne. Der Mann, ungeduldig, setzt auf das rational-dominante Auge, schätzt die Anzahl der Rosen pro Quadratmeter und rechnet sich den Profit aus. Sie sitzen mit unterschiedlichsten Wahrnehmungen vor dem gleichen Blumenfeld. Erst eine gefährliche Hornisse zwingt alle vier Augen zu einer identisch reflektorischen Wahrnehmung, denn eine Gefahr muss eingestuft werden. Jetzt zeigt sich deutlich der Vorteil der asymmetrischen Kybernetik, da die Raumortung nur über das Zusammenspiel des rationalen und sensiblen Auges verrechnet werden kann. Während das dominante Auge (rotes Feld) die Fokussierung der Gefahrenquelle und gleichzeitig die motorische Steuerung beider Augen übernimmt, liefert das sensible Auge (grünes Feld) die notwendigen Raumortungsdaten und scannt gleichzeitig das Umfeld auf eine weitere Gefahr hin ab.

Die Ortungskontrolle des Insektenfluges durch das Augenpaar, ist eine biokybernetische Präzisionsleistung, deren Nachbau technisch zum Scheitern verurteilt wäre.

Wie der kybernetische Steuerungsprozess ständig mit virtuellen Bildern arbeitet, kann man an einem einfachen Versuch selbst prüfen: Man formt Daumen- und Zeigefinger der einen Hand zu einem Ring und fokussiert durch dieses Fingerloch mit beiden Augen den Daumen der anderen, ausgesteckten Hand. Jetzt schließt man abwechselnd das rechte oder linke Auge und es zeigt sich, dass der Daumen einmal im Fokus des Fingerrings bleibt, beim Wechseln auf das andere Auge aus dem Feld des Fingerlochs verschwindet. Schon dieses einfache Beispiel zeigt uns den ganzen Spannungsbogen des humankybernetischen Rechenvermögens und verdeutlicht den externen, asymmetrischen Informationsinput als eine Mischinformation von Trugbildern,
welche aber im biokybernetischen Summationsergebnis eine optimale Überlebensstrategie aufzeigen.

Das eigentliche Problem der Human-Kybernetik ist also, dass die Steuerenergie der Zellen mit den normalen physikalischen Messmethoden nicht nachweisbar ist. Mit dem PILSGLASEXPERIMENT und dem Nachweis eines NICHTMATERIELLEN STEUERUNGSPROZESSES zeigt sich erstmals indirekt die Existenz einer unbekannten Zellsteuerenergie von Mensch zu Mensch.

Über nichtmaterielle biologische Steuerungsprozesse äußert sich am umfangreichsten der deutsche Physiker Burkhart Heim mit seiner Erweiterten, einheitlichen Quantenfeldtheorie welche besagt, dass jede materielle Form im „Bezugsraum" eine immaterielle spiegelbildliche Komponente im „Informatorischen Raum" hat. Das bedeutet, dass alle materiellen Abläufe im „Bezugsraum" synchron im nichtmateriellen „Informatorischen Raum des Hyperraums" ablaufen und umgekehrt. Auf Grund der Wechselwirkungen dieser beiden Räume ist ein ständiger Informationsaustausch möglich und gegeben.

„Mikrofone" im Sinus sagittalis superior ?

Das Studium von Anatomiebüchern zeigt, dass im Bereich des Sinus sagittales superior mikrofonartige Ausstülpungen von Hirnanteilen (Granulatio arachnoidealis) der jeweils linken und rechten Hirnhälfte vorhanden sind. Bekannt ist, dass über diese mikrofonartigen Ausstülpungen Liquor-Hormone des Gehirns in den Venenpool eingeschleust werden

Aus humankybernetischer Sicht wäre logisch, dass die Verbraucherzellen das Steuersignal der Liquor-Hormonproduktion und das Leitsignal des Liquor-Hormontransports über die Endothelzellen des Venennetzsystems als eine Signaleinheit senden.
Auch das periphere Schmerzsignal könnte über die „Mikrofone" im Sinus sagittalis superior als ein geschlossener Regelkreis arbeiten.

Hypothese der intra- und extrazellulären Bio-Kybernetik:

Der Energieverbrauch, wie viele andere lebensnotwendige Basisfunktionen einer Zelle, wird über ein geschlossenes Regelkreissystem selbst gesteuert. Hierbei arbeitet der DNA „Hochleistungscomputer" auch gleichzeitig als kleinste und effektivste Sender- und Empfängereinheit mit Hilfe eines NICHTMATERIELLEN STEUERUNGSPROZESSORS. Der DNA „Senderanteil" als kleinster geschlossener biologischer Regelkreis (P-I Regler) steuert stabilisierend den genetisch festgelegten Funktionsauftrag der Zelle (Regelstrecke). Hierbei ist die genetisch festgelegte Basisenergie als Führungsgröße tätig und für die Ruhephase zuständig. Der DNA „Empfängeranteil" verrechnet alle extra- und intrazellulär ankommenden Daten (Störgrößen) zu einem Signal, welches über den Regler die gesamte Zellleistung abrufen kann (Arbeitsphase).
Diese biologischen Universalbausteine sind in der Lage, komplexe und leistungsfähige Regelsysteme (z.B. über P-PID-PI  Kaskadenregler ) unter Beibehaltung der zellulären Energie- und Informationsdominanz soweit aufzubauen, dass biophysikalische Messungen(Nervenleitungen) möglich sind. Die Entschleunigung der Signalgeschwindigkeit von der Zelle bis zur Nervenleitgeschwindigkeit wird von der Natur über Kaskadierung optimal gelöst.

Biokybernetisch ist ein gesunder Organismus hauptsächlich abhängig von der Zellsteuerenergie und einem stabilen Koordinationprogramm der unterschiedlichen Signalgeschwindigkeiten der biologischen Regelkreise.

Die aktuellen Steuerungsdaten. einer biomechanischen Funktionseinheit (z.B. der Muskulatur) werden dem „Dienstleistungscomputer Gehirn" ständig zur Verrechnung gemeldet. Der Bewegungsvorgang könnte hierbei über eine kybernetische Rückmeldung (Vene-Endothelzellen-Netzwerk- Granulatio arachnoidealis) frei geschaltet. Bei Überbelastung einer Funktionseinheit senden die beteiligten Muskelzellen ein Schmerzsignal zum Gehirn. Auch hier handelt es sich beide Male um einen geschlossenen Regelkreis. Je höher die Entwicklung des Lebewesens, desto komplexer das hierarchisch vernetzte biokybernetische Programm, zur optimalen Absicherung einer ökonomischen Energieverteilung.

Rechenkapazität und Steuerenergie einer Zelle

Um die Rechenkapazität und Steuerenergie bei der Informationsverarbeitung einer menschlichen Zelle darzustellen, ist der computergesteuerte Airbus 380 ein gutes Vergleichsbeispiel. Die 130 000 PS Antriebsturbinen, die gesamte Steuerhydraulik, die Bordelektronik, die Navigation mit dem Autopiloten könnte zentral von einem 10 Megabit Mikrochip gesteuert werden. Als notwendige Steuerungsenergie für 1 Jahr reicht eine Armbanduhrbatterie.

Mit der Rechenkapazität einer einzigen lebenden Zelle (3200 Megabit) könnten 320 A380 gleichzeitig fliegen. Dieser Größenvergleich deutet an, dass die vernetzten biologischen Rechenleistungen der Zellen über einen NICHTMATERIELLEN STEUERUNGSPROZESSES arbeiten könnnte.

ERSTVERÖFFENTLICHUNG: JUNI 2005

LETZTE ÄNDERUNG: 28.DEZ 2010