Hintergrundinformationen

Viele Tiere stoßen in Gegenwart von Raubtieren oder anderen Gefahren Alarmrufe aus. Dies geschieht häufiger bei Anwesenheit von verwandten oder befreundeten Tieren. Bisher gab es jedoch keine Belege dafür, dass Schimpansen dabei auch den Wissensstand anderer Gruppenmitglieder berücksichtigen. Jetzt haben Forscher am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und der University of St. Andrews in Großbritannien frei lebende Schimpansen in Uganda beobachtet und dabei herausgefunden, dass diese erkennen, wer über welches Wissen verfügt. Die Schimpansen gaben Alarmrufe zur Warnung vor einer Giftschlange häufiger in Gegenwart von unwissenden als in Gegenwart von bereits informierten Gruppenmitgliedern. Neue Informationen mit anderen zu teilen, ist ein wichtiger Schritt auf dem evolutiven Weg zur Sprache, den der gemeinsame Vorfahre von Mensch und Schimpanse vermutlich bereits vor sechs Millionen Jahren beschritten hat.

Verschiedene Studien zur “Theory of Mind”, dem Wissen um das Bewusstsein anderer, fanden bislang jedoch nur mit Zootieren statt und führten zum Teil zu kontroversen Ergebnissen. Meist war dabei unklar, ob Schimpansen die Aufgabe nicht lösen konnten oder diese nicht verstanden. Ein Problem, das bei frei lebenden Schimpansen in ihrem natürlichen Umfeld nicht besteht.

Catherine Crockford, Roman Wittig und Kollegen beobachten deshalb frei lebende Schimpansen im Budongo Wald in Uganda. Sie konfrontierten die Tiere mit Attrappen gefährlicher Giftschlangen, zwei Gabunvipern und einer Nashornviper. „Diese gut getarnten Schlangen liegen oft wochenlang am selben Fleck. Es lohnt sich also, wenn der Schimpanse, der sie entdeckt, seine Gruppenmitglieder vor der Gefahr warnt”, sagt Catherine Crockford, die an der University of St. Andrews forscht.

Die Forscher beobachteten das Verhalten von 33 verschiedenen Schimpansen, die jeweils eines von drei Schlangenmodellen gesehen hatten. Es zeigte sich, dass Alarmrufe häufiger dann ausgestoßen wurden, wenn der Rufer sich in der Gesellschaft von Gruppenmitgliedern befand, die die Schlange entweder selbst noch nicht gesehen oder frühere Warnrufe nicht gehört haben konnten. „Schimpansen scheinen den Wissensstand anderer zu berücksichtigen und stoßen freiwillig einen Warnruf aus, um die anderen über eine Gefahr zu informieren, von der sie nichts wissen“, sagt Roman Wittig vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie und der University of St. Andrews. „Gruppenmitglieder, die die Gefahr bereits kannten, wurden seltener informiert“.

Diese Studie belegt erstmals, dass Alarmrufe nicht nur absichtlich, sondern auch häufiger ausgestoßen werden, wenn sich die Zuhörer der Gefahr nicht bewusst sind. „Schimpansen verstehen offenbar, dass sie etwas wissen, was ihr Gegenüber nicht weiß. Sie verstehen ebenfalls, dass sie den anderen informieren können, indem sie eine ganz bestimmte Lautäußerung von sich geben“, so Wittig. Einigen Wissenschaftlern zufolge ist die Fähigkeit zum Bereitstellen von fehlenden Informationen an andere Gruppenmitglieder ein wichtiger Schritt während der Evolution von Sprache: Warum sollte man jemanden über etwas informieren, wenn man nicht vorher erkannt hat, dass derjenige diese Information benötigt? Bisher war nicht klar, wann in der Evolution der Affenartigen (Hominoiden) oder der Menschenartigen (Hominiden) dieser wichtige Schritt gegangen wurde. Der gemeinsame Vorfahre von Mensch und Schimpanse könne diesen Weg möglicherweise vor 6 Millionen Jahren beschritten haben, wie die aktuelle Studie zeigt. (Quelle: idw).

Originalveröffentlichung:
Catherine Crockford, Roman M. Wittig, Roger Mundry, and Klaus Zuberbühler
Wild Chimpanzees Inform Ignorant Group Members of Danger
Current Biology, December 29, 2011

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Video: Faszination Bewusstsein

Im Experiment lassen sich zwei anscheinend eng miteinander verwobene Funktionen des Gehirns teilweise entflechten
Im Alltagsleben scheinen Aufmerksamkeit und Bewusstsein zusammenzugehören: Wer seine Aufmerksamkeit auf die Schere rechts auf dem Schreibtisch richtet, wird sich ihrer Eigenschaften, wie etwa der roten Griffe, bewusst. Umgekehrt können die roten Griffe auch dazu führen, dass man auf die Schere aufmerksam wird. Jedoch haben Wissenschaftler aus einer Reihe von Verhaltensbeobachtungen in jüngster Zeit geschlossen, dass Aufmerksamkeit und Bewusstsein zwei grundlegend verschiedene Prozesse im Gehirn darstellen, die nicht notwendigerweise miteinander verbunden sind. Dazu haben jetzt Forscher des Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik zusammen mit japanischen Kollegen eine neue Studie in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht. Sie liefern den ersten experimentellen Nachweis, dass die primäre Sehrinde, der Eingangsbereich zur visuellen Informationsverarbeitung in der Großhirnrinde, nur durch Aufmerksamkeit, nicht aber durch das Bewusstsein aktiviert wird. Dieses Ergebnis bekräftigt die Hypothese, dass Nervenzellen unterschiedlich auf Aufmerksamkeit und Bewusstsein reagieren. weiter…

Das vernetzte Gehirn.
Forscher analysieren das Verknüpfungsmuster der Nervenzellen im Gehirn, um dessen Arbeitsweise besser zu verstehen.

Wie das Gehirn unseren Geist hervorbringt ist noch immer ein großes Rätsel. Manche Forscher sehen den Grund dafür in der bisher üblichen separaten Untersuchung einzelner Bereiche und Funktionen, die den Blick auf das große Ganze versperrte. Sie halten es für aussichtsreicher, das Gehirn als riesiges Netzwerk miteinander verknüpfter Nervenzellen zu betrachten, und wollen - wie Spektrum der Wissenschaft in seinem Oktoberheft berichtet - aus dem Muster dieser Verknüpfungen seine Funktionsweise erschließen.

Einer von ihnen ist Dietmar Plenz vom National Institute of Mental Health der USA in Bethesda (Maryland). Er und seine Kollegen züchten Hirngewebestückchen in der Größe von Sesamkörnern in Kulturschalen. Mit 64 Elektroden, die sie hineinstechen, registrieren sie dann das spontane Feuern der Nervenzellen. Was sie dabei aufzeichnen, sind Salven schnell aufeinander folgender elektrischer Entladungen, die man als neuronale Lawinen bezeichnet.

Auf den ersten Blick scheint es so, als handle es sich um ein Zufallsmuster. In diesem Fall müssten jedoch winzige und großräumige Lawinen gleich häufig auftreten. Das ist aber nicht der Fall: Plenz und seine Kollegen beobachten kleine Exemplare viel öfter als große. Zeichnet man die Größenverteilung der Lawinen in einem Diagramm auf, ergibt sich eine glatte, abfallende Kurve. Wissenschaftler kennen diesen Kurvenverlauf aus anderen Zusammenhängen - etwa der Intensitätsverteilung von Erdbeben oder dem Muster der Erkrankungsfälle bei einer Epidemie. Er ist ein Merkmal komplexer Netzwerke, die Verbindungen über kurze und weite Distanzen enthalten. Die konkrete Form der Verteilungskurve erlaubt dabei Rückschlüsse auf das genaue Verknüpfungsmuster.

Plenz und seine Kollegen testeten eine Reihe verschieden konfigurierter Modellnetze im Computer, um herauszufinden, welche davon eine ähnliche Verteilung neuronaler Lawinen erzeugte ihre Hirngewebestücke. Die beste Übereinstimmung ergab eine Architektur mit 60 Neuronengruppen, deren Mitglieder alle direkten Kontakt zueinander hatten. Jeder solche “Cluster” war im Durchschnitt mit zehn weiteren verknüpft. Doch dieser Wert schwankte stark: Einige wenige Cluster waren mit vielen anderen verbunden, die meisten aber nur mit sehr wenigen. Wissenschaftler bezeichnen das als “Kleine-Welt-Netzwerk”. Seine Architektur hat zur Folge, dass eine Erregungswelle zwar überwiegend auf den Ursprungscluster beschränkt bleibt, aber über wenige Zwischenstationen auf jeden beliebigen anderen überschwappen kann.

Inzwischen verfolgen Neurowissenschaftler das Ziel, die geschätzten 100 Billionen Verknüpfungen zwischen allen 100 Milliarden Neuronen im Gehirn zu kartieren. Dazu haben die National Institutes of Health 2010 das mit 30 Millionen Dollar dotierte “Human Connectome Project” ins Leben gerufen. An ihm arbeitet auch Olaf Sporns von der Indiana University in Bloomington (USA) mit. Gemeinsam mit Patric Hagmann und dessen Neuroimaging-Gruppe an der Universität Lausanne (Schweiz) hat er Aufnahmen des menschlichen Gehirns mit einer speziellen Methode angefertigt, welche die Nervenfasern sichtbar macht, die verschiedene Regionen der Hirnrinde miteinander verbinden. Die beiden Wissenschaftler wählten annähernd 1000 Regionen aus und kartierten sämtliche Faserstränge zwischen ihnen. Das Ergebnis ähnelte dem Kleine-Welt-Netzwerk, das Plenz in den kleinen Gewebestückchen entdeckt hatte.

Selbst wenn das Konnektom-Projekt erfolgreich sein sollte, bleibt allerdings fraglich, ob die Resultate wirklich klar machen, wie das menschliche Gehirn funktioniert. Wie schwierig die Aufgabe ist, lehrt die Erfahrung mit dem einfachsten im Detail bekannten Nervensystem: dem des Fadenwurms. Es besteht aus genau 302 Nervenzellen, deren Verknüpfungsmuster schon seit 20 Jahren vollständig bekannt ist. Trotzdem weiß immer noch niemand genau, wie dieses simple Netzwerk die Körperfunktionen und das Verhalten des Wurms steuert. (Quelle: Spektrum der Wissenschaft, Oktober 2011)

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Video: Was ist Bewusstsein?

Mitte der 1990er Jahre haben die Forscher Stanislas Dehaene und Jean-Pierre Changeux einen theoretischen und experimentellen Ansatz zum Verständnis der biologischen Prozesse des Zugangs zum menschlichen Bewusstsein entwickelt. Ihre auf dem Gebiet der Neurowissenschaften bahnbrechenden Arbeiten ermöglichten es ihnen, die neuronale Aktivität der bewussten Informationsverarbeitung objektiv zu messen.

Versuchsmodell zur Bewusstseinsbildung.

Zur Messung der neuronalen Aktivität bei der Bewusstseinsbildung haben die Forscher ein Versuchsmodell entwickelt, das auf einer einfachen Idee basiert: Der Vergleich der Hirnaktivität bei der bewussten und der unbewussten Informationsverarbeitung. Einem Patienten wurden während einer schnellen Abfolge von Bildern geschriebene Wörter gezeigt. Durch die Variation der Bedingungen der Bilder-Präsentation ist die Versuchsperson in der Lage, oder auch nicht, das geschriebene Wort wiederzugeben. Konnte sie sich erinnern, so ist dies auf eine bewusste Verarbeitung zurückzuführen. Konnte sie es nicht, wurde das Wort nicht bewusst wahrgenommen. Die Forscher konnten aufzeigen, dass das Wort dennoch vom Gehirn verarbeitet wurde, wenn auch nur in unterschwelliger bzw. unbewusster Form. Bei jeder neuen Versuchsanordnung wurde die neuronale Aktivität in unterschiedlichen Hirnregionen des Patienten mit Hilfe verschiedener Verfahren gemessen. So war es möglich, die neuronalen Aktivitäten bei der bewussten und der unbewussten Verarbeitung des gleichen Reizes objektiv zu vergleichen. Durch die Fortsetzung dieser Arbeiten mit neuen Methoden zur Erfassung der Gehirnaktivität war es möglich, die Abfolge der Abläufe im Gehirn während der Bewusstseinsbildung zu erfassen. Die ersten Hirnareale, die sowohl bei der bewussten als auch bei der unbewussten Informationsverarbeitung aktiviert werden, sind der visuelle Kortex und insbesondere die Areale, die bei der Erkennung geschriebener Wörter beansprucht werden. Bei der bewussten Verarbeitung (200 - 400 Millisekunden nach der Präsentation des Wortes) wird ein großes Hirnareal - darunter der präfrontale Kortex - von einer enormen elektrischen Welle überflutet. Nach Angaben der Forscher synchronisiert sich dieses Areal während der Bewusstseinsbildung durch Neuronen, die über lange Axone eng miteinander verbunden sind.

Zugang zum Bewusstsein.

Laut Stanislas Dehaene und Jean-Pierre Changeux bietet dieser letzte Schritt den Zugang zum Bewusstsein. Sie sind davon überzeugt, dass diese Anregung des präfrontalen Netzwerks und die Synchronisierung der Neuronen in diesen Arealen nur ausgelöst werden können, wenn ein Mindestmaß an Aktivität in den vorangegangenen Schritten erreicht wurde.
Bewusstsein wäre demzufolge die Bereitstellung von Informationen in einem “neuronalen Arbeitsbereich”, der es dem Signal ermöglicht, in das Langzeitgedächtnis überzugehen.
Diese Theorien von Jean-Pierre Changeux und Stanislas Dehaene ermöglichen die Interpretation verschiedener klinischer Zustände, bei denen der Zugang zum Bewusstsein verändert oder verhindert wurde, wie zum Beispiel bei einer Vollnarkose, durch Koma oder psychiatrische Erkrankungen wie Schizophrenie. (Quelle: Pressemitteilung der CEA - 31/05/2010 via idw)

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Bewusstsein galt bisher als eines der größten Rätsel der Welt. Ist es eine von Materie unabhängige Geistsubstanz, oder ist es eine Eigenschaft der Materie? Jetzt wurde wohl das Rätsel gelöst und ein synthetisches Bewusstsein erzeugt.

Heute ist es möglich, dem Gehirn praktisch online beim Denken zuzuschauen. Seine Geheimnisse werden Stück für Stück entblättert. Farbige Lichter der aktiven Regionen blitzen auf Beobachtungsschirmen auf, wenn die Versuchspersonen ihre Gedanken schweifen lassen.

Doch gleich, an welcher Stelle die Gedanken ihre Strahlung entfalten, keine der aktiven Regionen kann eindeutig dem Ort des Bewusstseins zugeordnet werden. Bewusstsein zeigt sich nach Überzeugung der meisten Wissenschaftler im Zusammenhang mit der im Gehirn überall stattfindenden Informationsverarbeitung. Und niemand wird heute ernsthaft bestreiten wollen, dass das Gehirn zur Verarbeitung all jener Informationen dient, die zum Input oder Output lebender Systeme gehören.

Information ist bekanntlich übertragbar.

Beispielsweise kann die Information eines elektronisch gespeicherten Emails mit Hilfe eines Druckers auf den Informationsträger Papier übertragen werden. Wenn man nun davon ausgeht, dass das Gehirn ein Trägermedium übertragbarer Information ist, Bewusstsein aber kein solcher Träger, weil es sich an keinem bestimmten Ort lokalisieren lässt, dann muss Bewusst­sein selbst Teil der Informationsverarbeitung, nämlich ein informationsverarbeitender Prozess sein.

Die Software eines informationsverarbeitenden Prozesses kann genauso wie sonstige Information auf andere Trägersysteme übertragen werden und zusammen mit der neuen Hardware wieder einen informationsverarbeitenden Prozess bilden. Das wurde nun ausgenutzt für den Bau eines kleinen Roboters mit synthetischem Bewusstsein. weiter…

In den nächsten Jahren werden Haushaltsroboter und automatisierte Lösungen für ältere Menschen zunehmend in die Haushalte einziehen und auch Pflegeaufgaben übernehmen. Deutschland eröffnen sich hierdurch aufgrund seiner guten Position in der Industrierobotik und Automation sowie anderen Basistechnologien große Potentiale auf dem Weltmarkt.

Dies sind Ergebnisse der neuen VDE-Studie „Mein Freund der Roboter“, die der Verband in München vorstellte. „Unsere Experten erwarten im Bereich Servicerobotik attraktive ökonomische Wachstumsraten, die zu neuen Arbeitsplätzen führen“, so VDE-Präsidiumsmitglied Dr.-Ing. Kurt Bettenhausen. Zum anderen trügen Serviceroboter dazu bei, die Herausforderungen des demografischen Wandels erfolgreich zu meistern und die Lücke zwischen einer kontinuierlich alternden Bevölkerung, einer rückläufigen Erwerbsbevölkerung und einem Mangel an Pflegekräften zu schließen.

Vor allem im Bereich der Rehabilitationsrobotik, wie zum Beispiel intelligente Rollstühle, kleine Roboterarme oder neuartige Beinprothesen erwartet der VDE in naher Zukunft große Fortschritte. Sie ermöglichen es heute schon alten, kranken oder behinderten Menschen, verlorene Mobilität und Selbständigkeit zurückzugewinnen. Einen kommenden Boom sieht der Verband in der Entwicklung von menschenähnlichen Robotern (Humanoide) als Haushaltshelfer für komplexe Aufgaben oder als persönlicher Assistent für ältere Menschen. „Bisher haben nur wenige Firmen in Japan, Korea und China erste humanoide Roboter auf den Markt gebracht. Wir erwarten jedoch für die nächsten zehn Jahre erhebliche Zuwachsraten in diesem Segment“, so Bettenhausen weiter. Gegenwärtig stammen zahlreiche Serviceroboter für den Privatbereich aus Asien.

Senioren ziehen Roboter dem Altenheim vor
Roboter sollen, so die Vision, gemeinsam mit den älteren Menschen den Alltag bewältigen und sie dabei unterstützen, länger möglichst eigenständig zu leben. Aber werden Serviceroboter von Senioren überhaupt akzeptiert? Der VDE-Studie zufolge steht die Mehrheit der Senioren (56 Prozent) Servicerobotern positiv gegenüber. 50 Prozent der Pflegekräfte befürworten den Einsatz von Robotern im privaten Bereich. Am beliebtesten sind Haushaltsroboter wie Staubsauger- und Wischroboter, aber auch futuristische Anwendungsszenarien wie der „roboterisierte Rollstuhl“. Allerdings zeigt die VDE-Studie auch, dass das gesellschaftliche und technologiepolitische Bekenntnis zum „Freund Roboter“ noch nicht so klar ausfällt wie in asiatischen Ländern, etwa Südkorea oder Japan. So lehnen 40 Prozent der Senioren die Servicerobotik im Alltag spontan ab. 60 Prozent der befragten Senioren empfinden Robotik als „unheimlich“.

Der Wunsch nach einer selbständigen Lebensführung ist jedoch ein starker Faktor für die Akzeptanz. So erreichte das futuristische Anwendungsszenario „roboterisierter Rollstuhl“ einen der höchsten Rankingplätze, obwohl die Vorbehalte gegenüber Systemen, die direkt mit den Menschen kommunizieren, kooperieren oder sie sogar berühren, am stärksten ausgeprägt sind. Der Nutzen – Mobilität, Orientierung, Unabhängigkeit, Selbständigkeit, Schutz der Intimsphäre – wird in diesen Fällen höher bewertet als die damit verbundenen akzeptanzhemmenden Faktoren. Die überwiegende Mehrheit der Befragten würde einen Serviceroboter zu Hause der Alternative Altenheim vorziehen. Am beliebtesten sind Roboter, die abgrenzbare Tätigkeiten im Haushalt autonom erledigen, insbesondere Staubsauger- und Wischroboter. Im Mittelfeld liegen die Szenarien „gesundheitliches Monitoring“, „Fitness-Coach“ und „Kommunikation und Anregung“, gefolgt von Fensterputz-Robotern, Therapieanwendungen und humanoiden Haushaltsrobotern für komplexe Tätigkeiten. (Quelle: idw; Foto: cc-by-sa Manfred Werner - Tsui)

Buchtipp:

• VDE-Studie „Mein Freund der Roboter“ im VDE-Verlag  29 Euro. Herausgeber ist die BMBF/VDE Innovationspartnerschaft AAL (Ambient Assisted Living). Autorin ist Dr. Sybille Meyer, SIBIS GmbH - Institut für Sozialforschung, Berlin.
• Synthetisches Bewusstsein: Wie Bewusstsein funktioniert und Roboter damit ausgestattet werden können

Was im Gedächtnis hängenbleibt, ist maßgeblich davon abhängig, auf welche Aspekte eines Ereignisses wir uns konzentrieren. Magdeburger Neurowissenschaftler konnten nun zwei Netzwerke im Gehirn identifizieren, die beim Lernen qualitativ unterschiedliche Merkmale einer Information abspeichern.

Ein Streit auf der Straße kann unsere Aufmerksamkeit auf verschiedene Aspekte der Szene lenken: Konzentriert man sich auf das, was dort geschrien wird, kann man sich später vermutlich an das Thema des Streit erinnern, vielleicht aber nicht an die Kleidung der Streitenden. Konzentriert man sich dagegen sehr auf das Aussehen, kann man später wohl eher Details über die Farbe der Kleidung als über den Inhalt des Streits wiedergeben. Erfolgreiches Erinnern hängt also immer auch davon ab, welcher Teil eines Gedächtnisinhaltes (z. B. oberflächliche oder inhaltliche Merkmale) aktuell von Bedeutung ist.

In der Studie an der Universitätsklinik für Neurologie wurde die Hirnaktivität von Probanden mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) gemessen, während diese sich lange Wortlisten einprägten. Diese Lernphase wurde gefolgt von einem zweistufigen „Gedächtnistest“. Dabei blitzten sukzessive Wörter für nur extrem kurze Zeit (33-66 msec) auf dem Bildschirm auf, und die Probanden sollten zunächst versuchen, diese Wörter zu identifizieren. Danach sollte zudem angegeben werden, ob es sich bei dem eben gezeigten Wort um ein zuvor gelerntes oder um ein neues Wort handelt. Zuvor gelernte Wörter konnten wesentlich besser identifiziert werden als neue Wörter. Diesen Effekt bezeichnet man als implizites (unbewusstes) Gedächtnis, weil er unabhängig davon auftritt, ob sich die Probanden bewusst daran erinnern konnten, das entsprechende Wort zuvor gelernt zu haben (explizites oder bewusstes Gedächtnis). weiter…

Video: How Do Your Superstitions Get Started? (Wie dein Aberglaube anfängt).

In der Antike wohnte Zeus, der mächtigste Gott der Griechen, auf dem Olymp. Heutige Neurowissenschaftler haben dagegen einen obersten Lenker im Hippocampus des menschlichen Gehirns aufgespürt. Haben sie die Wurzeln des Glaubens gefunden?

Ins Grübeln kamen die Forscher schon vor Jahrzehnten, als der US-amerikanische Psychologe Burrhus F. Skinner seine Untersuchungen zur Entstehung des Aberglaubens Ende der 1940er Jahre durchführte und veröffentlichte. Laut der Fachzeitschrift „Monitor on Psychology” ist Skinner der bedeutendste Psychologe des 20. Jahrhunderts.

Die Psychologie versteht unter Aberglauben keineswegs eine von den Dogmen der Kirche abweichende Glaubensform. Vielmehr gilt ein irrationales Regelwissen, das sich nicht objektiv bestätigen lässt, als Aberglaube. Irrationale Verhaltensformen zählen ebenfalls dazu. Zum Aberglauben gehört, dass Menschen an einem Freitag, den 13. nicht aus dem Haus gehen wollen, damit ihnen kein Unglück passiert oder dass sie glauben, ein persönlicher Talisman sei ursächlich für ihr Glück.

Aberglaube und Glaube hängen eng zusammen. Unter Glauben im nichtreligiösen Sinn versteht man, dass ein Sachverhalt hypothetisch für wahr gehalten wird. Das lässt im Gegensatz zum Aberglauben die Möglichkeit des Irrtums zu, ganz nach dem Motto: »Es könnte auch anders sein«. Glauben im religiösen Sinn lässt dagegen nicht zu, dass es auch anders sein könnte. Insofern gleichen religiös motivierter Glaube und die daraus folgenden Verhaltensformen dem unbestätigten Regelwissen, das in den nächsten Abschnitten näher beleuchtet wird. weiter…