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Zur Entwicklung der Theoretischen Biologie
- Andrea Kamphuis
- 01.12.2008

Aspekte der Modellbildung und Mathematisierung
Von: Wolfgang Alt, Andreas Deutsch, Andrea Kamphuis, Jürgen Lenz & Beate Pfistner
In: Jahrbuch für Geschichte und Theorie der Biologie 3/1996, S. 7–59
Kurzbeschreibung (Abstract)
Theoretische Biologie ist facettenreich und erscheint nur auf den allerersten Blick als Quadratur des Kreises, denn die Berücksichtigung theoretischer, formaler Aspekte, Prinzipien und Modelle hat den Lebenswissenschaften seit Anbeginn nicht nur fruchtbare Impulse verliehen, sondern ist sogar wesentliches Fundament der Biologie. Betrachten wir zum Beispiel Fische, die in einem Schwarm Schutz suchen, so können wir zum einen nach den biologischen Wechselwirkungen fragen, die zur Schwarmform führen, und diese mit Hilfe biophysikalischer Methoden analysieren. Wir können aber auch fragen, welcher Art die Einheiten, d. h. Organismen, sein müssen, um Interaktionen eingehen zu können, oder welche Schwarmmuster überhaupt denkbar sind. Die Entwicklung von Konzepten und das Schärfen der Begriffe, z. B. Schwarm oder Organismus, bleiben für die Biologie enorm wichtig und werden zu Recht ebenfalls als Theoretische Biologie bezeichnet. Die beiden Enden des Spektrums – nennen wir sie Biophysik und Biophilosophie – sind durch ein Kontinuum aus logischen, phänomenologischen, qualitativen oder quantitativen, systemtheoretischen, stochastischen oder deterministischen Modellen verknüpft, die teils in der uns allen vertrauten natürlichen Sprache, teils in der abstrakten Sprache der Mathematik formuliert werden können.
Gliederung
- Theoretische Biologie: Versuch einer Begriffsbestimmung
- Modellorientiertes Arbeiten
- Von einer Theorie der Biologie zur Theoretischen Biologie
- Ursprünge des Begriffs "Theoretische Biologie" – Johannes Reinke, Julius Schaxel und Jakob von Uexküll
- Der Pflanzenphysiologe Johannes Reinke und seine "Biodynamik"
- Julius Schaxels Buchreihe "Theoretische Biologie"
- Hans Driesch und Jakob von Uexküll – "Pioniere der theoretischen Biologie"?
- Erste systematische Ausgestaltung der Theoretischen Biologie – Ludwig von Bertalanffy
- Alfred J. Lotkas "Physikalische Biologie" – Ein frühes Meisterwerk der Formalisierung
- Taxis und Tropismus – Begriffe und Modelle im historischen Wandel
- Wurzeln – Die Frage der Orientierung von den Anfängen bis zu Sachs
- Natur nachbauen – Der Einsatz von Analogmodellen
- Scheu und Liebe – Die Erforschung der Zellseele
- Biotonus-Maschinen – Loebs Tropismustheorie und ihre Kritiker
- Streit um Worte – Klassifikation der Orientierungsmechanismen
- Formeln und Gesetze – Anfänge der mathematischen Modellierung
- Empfänger und Sender – Moderne Chemotaxis-Modelle
- Ausblick
- Literatur
- Anhang
- Eine Auswahl von Zeitschriften der Theoretischen Biologie
- Wissenschaftliche Einrichtungen im deutschsprachigen Raum mit Forschungsarbeiten in Theoretischer/Mathematischer Biologie
Kommentar von Andrea Kamphuis
Von 1993 bis 1999 gab es in der Abteilung für Theoretische Biologie am Botanischen Institut der Uni Bonn eine Arbeitsgruppe zur Geschichte der Theoretischen Biologie, an der ich mich – zunächst als Diplomandin, dann als Doktorandin – kontinuierlich beteiligt habe. Anfangs ging es unserer kleinen Gruppe vor allem um die Klärung des Selbstverständnisses: Was hält unser interdisziplinäres und heterogenes Fach eigentlich zusammen; wo liegen seine Wurzeln? Später stellten wir fest, dass auch andere sich für das interessieren könnten, was wir erarbeitet hatten.
Da sowohl mein Diplombetreuer und Doktorvater Wolfgang Alt als auch ich Mitglieder der Deutschen Gesellschaft für Geschichte und Theorie der Biologie (DGGTB) waren, bot es sich an, in deren Jahrbuch einen längeren Aufsatz zu veröffentlichen. 1999 folgte ein riesiges Poster über die "Roots of Theoretical Biology". Bei der Vorbereitung der Publikation war ich vor allem für die Abschnitte über Alfred J. Lotka und über Taxis/Tropismus zuständig; unsere Würdigung der Leistungen Lotkas habe ich auch auf einer Jahrestagung der DGGTB vorgetragen.
Diese Themenwahl war kein Zufall. Alfred J. Lotka war mir aus der Theoretischen Ökologie ein Begriff: 1995 habe ich einen Kurs zur "Steuerung und Störung von Ökosystemen" mitentwickelt und -betreut, in dem die berühmten Lotka-Volterra-Gleichungen eine große Rolle spielten, ein Differentialgleichungssystem für die Wechselwirkung zwischen Räuber- und Beute-Populationen. Und im Rahmen meiner Diplom- und Doktorarbeit hatte ich mich ohnehin intensiv mit dem Konzept der Taxis auseinanderzusetzen – und übrigens auch mit der eng damit zusammenhängenden schraubenförmigen Fortbewegung schwimmender Kleinstlebewesen, die in unserem Website-Kapitel über die Spiralen und Schrauben behandelt wird.
Eine kritische Beurteilung der Theorie und der Praxis des Therapeutic Touch
- Stephan Matthiesen
- 30.11.2008

A critical evaluation of the theory and practice of therapeutic touch
Von: Dónal O'Mathúna, Steven Pryjmachuk, Wayne Spencer, Michael Stanwick and Stephan Matthiesen
In: Nursing Philosophy, 3(2), 2002, 163-176; doi: 10.1046/j.1466-769X.2002.00089.x
Kurzbeschreibung (Übersetzung des Abstracts)
In diesem Artikel untersuchen wir die Theorie und die Praxis des Therapeutic Touch (TT) aus verschiedenen Perspektiven. Zunächst wird die angebliche enge Beziehung zwischen TT und Martha Rogers „Science of Unitary Human Beings“ („Wissenschaft vom Menschen als einheitliches Ganzes“) beurteilt. Im zweiten Teil wird die Verwendung der Sprache der modernen Physik in Rogers Theorie und im TT kritisch beleuchtet. Die Autoren geben dann eine Übersicht über die Forschungsliteratur zur Wirksamkeit des TT und schließen mit einer Diskussion der ethischen Fragen im Zusammenhang mit der Anwendung von TT. Da jeder der hier behandelten Aspekte Gründe zur Sorge aufweist, kommt der Artikel zu dem Schluss, dass TT eine fragwürdige Behandlung ist, die auf einer sehr schwachen theoretischen, klinischen und wissenschaftlichen Basis beruht.
Kommentar von Stephan Matthiesen
Therapeutic Touch (TT) ist eine von Dolores Krieger und Dora Kunz entwickelte Heilmethode, die sich bei vielen Krankenschwestern und -pflegern großer Beliebtheit erfreut, die eine rein naturwissenschaftliche Sicht von Krankheiten als ungenügend empfinden. Nun lässt der Name "Therapeutic Touch" zunächst vermuten, dass es darum geht, die alltäglichen, nötigen und wichtigen Berührungen zwischen Pfleger und Patient zu analysieren und Bewusstsein dafür zu schaffen, wie die Art des Umgangs den Heilprozess unterstützen (oder auch stören) kann. Hierum geht es jedoch beim TT keineswegs; vielmehr beruht das Verfahren auf der Annahme, dass Patient und Pfleger jeweils menschliche Energiefelder haben, die aufeinander einwirken können, sodass Pfleger durch spezielle Handbewegungen etwa einen halben Meter über dem Patienten berührungslos zur Heilung beitragen können.
In diesem Artikel haben wir versucht, Therapeutic Touch umfassend aus verschiedenen Perspektiven fundiert und kritisch zu beleuchten – die Mitautoren arbeiten in der medizinischen Krankenpflege-Forschung und -Ausbildung und in der Philosophie, während ich die physikalischen Aspekte beigetragen habe. "Unsere Hauptargumente gegen TT beziehen sich auf den physikalisch unplausiblen Wirkmechanismus, die zweifelhafte Wirksamkeit und die ethische Besorgnis, die letztlich von diesen Fragen aufgeworfen wird", so unsere Schlussfolgerung.
Trotz des am Ende negativen Urteils haben wir großen Wert darauf gelegt, nicht mit einfachen Strohmannargumenten zu operieren, wie man es in der Diskussion um komplementäre Heilmethoden leider allzu oft erlebt, sondern uns intensiv und fair mit der Theorie und Praxis, mit den Annahmen und den vorgebrachten Wirksamkeitsbelegen auch aus Sicht der Anwender auseinanderzusetzen. Zudem war es uns wichtig, nicht in den üblichen Organen der Skeptiker zu publizieren, wo man sicher sofort Beifall erhalten hätte, sondern in einer Zeitschrift, die gerade auch bei denjenigen anerkannt ist, die dem TT zugeneigt sind.
Da ich selbst im Rahmen des Zivildienstes und in Teilzeitarbeit während des Studiums jahrelang in der Altenpflege tätig war, war die Arbeit an dem Artikel für mich eine spannende und lehrreiche Angelegenheit. Die Frustration vieler Patienten und Pfleger mit der Art, wie im modernen Gesundheitssystem vor allem bei chronischen Erkrankungen und in der Langzeitpflege die Bedürfnisse der Menschen oft nicht an erster Stelle zu stehen scheinen, kann ich aus eigener langjähriger Anschauung sehr gut nachvollziehen. Diese Frustration scheint mir einer der Hauptgründe für die Beliebtheit alternativer Heilmethoden – und nicht etwa die Erfolge oder Vorteile dieser Verfahren, ebenso wenig wie eine diffuse Wissenschaftsfeindlichkeit. Es gelingt vielen komplementärmedizinischen Verfahren (selbst bei völlig ungenügenden Wirksamkeitsnachweisen) einfach wesentlich besser als den im Gesundheitssystem etablierten Methoden, auf die subjektiv empfundenen Bedürfnisse vieler Menschen einzugehen.
Nun kann die Lösung für die Probleme des modernen Medizinsystems nicht darin bestehen, Methoden und Verfahren zu fördern, deren Wirksamkeit unbelegt ist – das wäre ethisch unverantwortlich. Andererseits scheint es mir aber auch wichtig, alternative Verfahren nicht pauschal zu bekämpfen, sondern von ihren Erfolgen zu lernen und stets daran zu arbeiten, dass im realen Gesundheitssystem der Mensch im Mittelpunkt steht – eine Aufgabe, die nie zu Ende geht!
Dummerweise wurde in der veröffentlichten Fassung des Artikels mein Name falsch geschrieben. Na ja, kommt vor.
ABACUS-Poster für SAON-Konferenz
- Stephan Matthiesen
- 25.11.2008
ABACUS-Team: Arctic Biosphere Atmosphere Coupling at Multiple Scales
Mitautor und Layout: Stephan Matthiesen
Poster-Präsentation für die Konferenz "Sustaining Arctic Observing Networks" (SAON) im Rahmen des Internationalen Polarjahres in Edmonton, Canada, 9.–11. April 2008.
Kommentar von Stephan Matthiesen
ABACUS (Arctic Bisophere Atmosphere Coupling at Multiple Scales) ist ein Forschungskonsortium von Teams verschiedener britischer Forschungseinrichtungen, für die ich 2006–2009 als Projektmanager arbeite. Wir untersuchen mit einer Vielzahl verschiedener Messungen in Nordschweden und Nordfinnland, wie sich die Klimaänderung auf arktische Ökosysteme und vor allem den Kohlenstoffhaushalt auswirkt. Nehmen die Pflanzen und der Boden mehr Kohlendioxid aus der Luft auf, als sie es ohne die globale Erwärmung tun würden, oder setzen sie eher zusätzliches Kohlendioxid aus dem Zerfall organischer Materie frei?
Bis zur vollständigen Datenanalyse können wir noch keine eindeutige Antwort geben, doch in diesem Poster für ein internationales Treffen der Arktisforscher haben wir den Stand unserer Arbeit zusammengefasst. Und nebenbei gezeigt, dass wir nicht nur gute Wissenschaft machen, sondern auch mit Photoshop umgehen können.

Dieses Poster gibt es auch in höherer Auflösung (1403x992; 720 kb).
Bronzezeitliche Schifffahrt in Großbritannien
- Stephan Matthiesen
- 10.11.2008

Von: Stephan Matthiesen
In: Mykene – Nürnberg – Stonehenge. Handel und Austausch in der Bronzezeit. Begleitbuch zur Ausstellung, Naturhistorische Gesellschaft Nürnberg e. V., 2000, S. 61–66.
Kurzbeschreibung (Abstract)
Aus archäologischen Quellen wissen wir, dass es in der mittleren Bronzezeit Güter- und Ideenaustausch zwischen Großbritannien und Kontinentaleuropa gab. Wie aber fand der Warentransport über längere Strecken statt? Aus den wenigen archäologischen Funden ein zufriedenstellendes Bild des Güteraustausches zu gewinnen ist zwar schwierig, aber einige Funde geben uns einen Einblick in die bronzezeitliche Seefahrt in Großbritannien. Neben einigen einzelnen Planken und Paddeln kennen wir aus der mittleren Bronzezeit die gut erhaltenen Boote von North Ferriby aus dem Fluss Humber nahe Hull und das Boot von Dover.
Kommentar von Stephan Matthiesen
Als ich noch in Nürnberg lebte, habe ich mich mehrere Jahre lang in der Abteilung für Archäologie des Auslands der Naturhistorischen Gesellschaft Nürnberg e. V. (NHG) engagiert und mich dort an Ausgrabungen, Restaurierungsarbeiten und der Planung und Gestaltung von Ausstellungen beteiligt. Dieser Katalogbeitrag entstand im Rahmen einer Sonderausstellung der Gesellschaft.
Faszinierend an dem Thema des Beitrages – und des gesamten Katalogs – finde ich vor allem, dass die dargestellten Ergebnisse der modernen Archäologie einem immer noch weit verbreiteten Vorurteil über die Vergangenheit widersprechen. Oft wird naiv angenommen, dass die Menschen vor dreieinhalb Jahrtausenden eine sehr einfache, arme Lebensweise und nur einen beschränkten, lokalen Horizont hatten. Doch tatsächlich gab es zu der Zeit einen weiträumigen Güteraustausch und vielfältige Kulturen überall in Europa.
Dieser Katalogbeitrag war leider auch eine meiner letzten aktiven Tätigkeiten für die NHG – als ich bereits nach Schottland umgezogen war, wurde die Anreise zu den wöchentlichen Arbeitsabenden leider ein bisschen zu umständlich ... An die Aktivitäten und die Freundschaften in der NHG sowie die Arbeit an dieser Ausstellung denke ich jedoch auch noch nach so lange Zeit gerne zurück.
Stephan Matthiesen, Rainer Rosenzweig: Von Sinnen
- Stephan Matthiesen
- 23.10.2008

Stephan Matthiesen, Rainer Rosenzweig (Hrsg.): Von Sinnen. Traum und Trance, Rausch und Rage aus Sicht der Hirnforschung
Mitherausgeber: Stephan Matthiesen
mentis Verlag, 2007, 246 Seiten, ISBN 978-3897855724
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Kommentar von Stephan Matthiesen
Dies ist das einzige mir bekannte deutschsprachige Buch, das veränderte Bewusstseinszustände in verschiedenen Aspekten aus wissenschaftlicher Perspektive für eine breitere Öffentlichkeit darstellt. Der übrige Markt zu diesem Themenbereich besteht im Wesentlichen einerseits aus zahlreichen Texten mit esoterischem Hintergrund, andererseits aus wenigen Darstellungen für Fachmediziner – oft auf den pathologisch-psychiatrischen Bereich beschränkt – oder Monografien über Einzelbereiche, etwa die Schlafforschung. Doch veränderte Bewusstseinszustände sind im Allgemeinen keineswegs ein esoterisches oder pathologisches Phänomen, sondern Erfahrungen, die fast jeder Mensch im Laufe des Lebens immer wieder macht, und sie sind ebenso Gegenstand der sorgfältigen wissenschaftlichen Erforschung wie andere Bereiche der menschlichen Wahrnehmung.
In diese "Normalität des veränderten Bewusstseins" (so der Titel meiner Einleitung) führt der vorliegende Band mit 11 Texten erfahrener Fachautoren ein. Er entstand aus einem Symposium des turmdersinne 2005, an dessen Vorbereitung und Durchführung ich wesentlich beteiligt war: Beim turmdersinne, dem Nürnberger Hands-on-Museum zum Be-greifen der Sinne, hatte ich mich seit dem Gründungsarbeitskreis (1995) engagiert. Neben der allgemeinen Freude an der Symposiumsarbeit war es faszinierend und spannend, sich mit den einzelnen Beiträgen intensiv auseinanderzusetzen, die Texte in Zusammenarbeit mit den Autoren zu überarbeiten und teilweise zu ergänzen und so die eigenen Kenntnisse und Erfahrungen in diesem speziellen Bereich zu vertiefen und systematisch zu verarbeiten.
Kurzbeschreibung (Verlagstext)
Subjektiven Erlebnissen liegen neurobiologische Korrelate zugrunde. Was tut sich im Gehirn bei Trance- oder Rauschzuständen? Welche Hirnareale sind unter Meditation oder Hypnose aktiviert, welche gehemmt? Werden in veränderten Bewusstseinszuständen Potentiale ausgeschöpft oder Fähigkeiten unterdrückt?
Die Themen dieses Bandes haben alle eines gemeinsam: Sie bezeichnen Formen des menschlichen Erlebens, die nicht als bloße Erfassung der Außenwelt verstanden werden können. Vielmehr verselbständigen sich hier bis zu einem gewissen Grad die konstruktiven Leistungen von Sinnen und Gehirn.
Neuere Forschungsergebnisse gestatten uns mehr und mehr, solche veränderten Bewusstseinszustände in Beziehung zu ihren neurophysiologischen Grundlagen zu setzen. Dadurch erscheinen alte Fragen in neuem Licht: Wo beginnen Verzerrungen der menschlichen Wahrnehmung krankhaft zu werden? Welche Techniken zur gezielten Herbeiführung bestimmter Bewusstseinszustände gibt es? Was ist dabei Therapie, was ist Manipulation? Sind spirituelle Erlebnisse durch die Erforschung ihrer neuronalen Grundlagen als Illusionen entlarvt oder als Bedürfnisse gerechtfertigt? Gibt es ein "falsches Bewusstsein"? Wo endet die Tiefendimension des Lebens und wo beginnt die Fehlorientierung des Menschen?
Inhalt
- Vorwort
- Stephan Matthiesen: Einleitung – Die Normalität des veränderten Bewusstseins (Leseprobe als PDF beim mentis Verlag [146 kb])
- Georg W. Kreutzberg: Götter, Hirne und Gedanken – Neuroanatomie spiritueller Aktivität
- Dieter Vaitl: Wenn das Gehirn zerfällt – Neurobiologische Grundlagen veränderter Bewusstseinszustände
- Torsten Passie und Thomas Peschel: Phänomenologie und Neurobiologie mystisch-ekstatischer Erfahrungen
- Wolfgang Hell: Von Schafen und Ziegen – Der Sechste Sinn und die unbewusste Wahrnehmung
- Peter Brugger: Das gläubige Gehirn – Der Glaube an das Außersinnliche aus neuropsychologischer Sicht
- Henriette Walter und Marianne Martin: Der Hypnose auf der Spur
- Brigitte Holzinger: Geheimnisse des Schlafes – Der luzide Traum: Grundlagenforschung und Anwendungen
- Georg Winterer: Dopamin und kortikales Signal-Rausch-Verhältnis
- Peter Dinzelbacher: Erlebnisse in einer anderen Welt – Die kulturübergreifende Grundstruktur von Jenseitsvisionen
- Gunther Hirschfelder: Rausch und Sucht in der Vormoderne – zwischen kulturellem Zwang und individueller Freiheit
- Hermes Andreas Kick: Trance – Vision – Psychose. Existentielle Grenzerfahrung und neuer Wert
- Glossar
