THEMEN DER ZEIT: Aufsätze

Wissenschaftstheorie – Umweltmedizin: Beschreibungen sind derzeit wichtiger als Erklärungen

Dtsch Arztebl 1996; 93(34-35): A-2136 / B-1812 / C-1704

Tretter, Felix

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Aktuelle Kontroversen zum Thema "Umwelt und Gesundheit" werfen die Frage nach den wissenschafts- und erkenntnistheoretischen Grundlagen der Umweltmedizin auf. Berücksichtigte man bewährte Prinzipien des wissenschaftlichen Erkenntnisgewinns, wie beispielsweise das "Falsifikationsprinzip", ließe sich die umweltmedizinische Diskussionskultur nach Ansicht des Autors verbessern. Seiner Auffassung nach sollten sich Umweltmediziner zwar an bewährte Prinzipien der Wissenschaft halten, aber sich dennoch auch neuen erkenntnislogischen Paradigmen öffnen.


Gegenstand der Umweltmedizin als Wissenschaft ist die Untersuchung von Gesundheitseffekten anthropogener Umweltschadstoffe (7). Eine zentrale Fragestellung bezieht sich darauf, welche Wirkungen Langzeitexpositionen mit niedrigen Konzentrationen von Umweltchemikalien auf die menschliche Gesundheit haben. Das Wissen über Einzelfaktor-Effekte ist relativ "sicher", aber noch nicht ausreichend bestätigt. Weniger "sicher" ist das Wissen über die Toxizität mehrerer zugleich einwirkender Schadstoffe. Bei strenger Setzung methodischer Kriterien ist daher weder der erkenntnislogische Ausschluß noch der Beweis von Gesundheitsschäden, die unsere technische Welt verursachen könnte, leistbar. Die Risikoermittlung ist folglich ein Streitfall.


Im Angebot: Reichlich unsichere Information
Verschärft wird diese Situation durch eine ausgeprägte Praxisorientierung der Umweltmedizin. Somit steht umweltmedizinisches Handlungswissen in einer markanten informationellen Angebots-Nachfrage-Schere: Umweltmedizin bietet weniger sichere Information, als nachgefragt wird. In der Praxis gibt es daher einen "multilateralen Diskurs" mit verschiedenen Personenkreisen zum Thema "Umwelt und Gesundheit". Beteiligt sind neben Ärzten Politiker, Behörden, Richter, besorgte Bürger, Betroffene, Medien usw. Insbesondere die Selbsthilfegruppen der Betroffenen bringen sehr viel Bewegung in die Diskussion. Auf diese Weise scheint in der Umweltmedizin die Wahrheitsfindung "demokratisch" zu erfolgen (6). Damit erfährt die Umweltmedizin bereits in einem wissenschaftlichen Embryonalstadium eine Einfärbung mit gesellschaftlichen Wertungen, die Standards der "postmodernen Kultur" wiedergibt (2, 8).
In der Folge findet sich in der Umweltmedizin ein Spektrum scheinbar beliebiger Aussagen, das sich zwischen zwei polaren Positionen aufspannt und Implikationen für die Praxis hat:
¿ "Schadeffekte auf die Gesundheit sind nicht bewiesen" – diese für Wissenschaftler typische Position impliziert für die Praxis ein "nihil facere" (konservativer Standpunkt). Es kann prinzipiell der Fall sein, daß man mit dieser Haltung die Gefahr unterschätzt und Vorbeuge- und Schutzmaßnahmen unterläßt.
À "Schadeffekte auf die Gesundheit sind nicht ausgeschlossen" – diese Praktikerposition bevorzugt die Prophylaxe und die Haltung des "nihil nocere" (präventiver Standpunkt). Diese Aussage kann zu aufwendigen prophylaktischen Maßnahmen führen, aber auch zu einem hohen Maß an Ängsten, die sogar krankheitswertige Ausprägungen annehmen können (1).
Gerade wegen des hohen Praxis-Dialogbedarfs bei verhältnismäßig hoher Erkenntnisunsicherheit muß Umweltmedizin als Wissenschaft zunächst ihre wissenschaftliche Identität ausbauen. Die zentrale Frage lautet daher: "Wie ist Umweltmedizin wissenschaftlich möglich?"


Wissenschaftstheorie: zirkuläre Erkenntnis
Die Charakterisierung von Wissenschaft kann aus soziologischer, psychologischer oder philosophischer Sicht erfolgen. Wenn es um grundlegende Prozeßmerkmale wissenschaftlichen Denkens und Handelns geht, dann bietet vor allem die "Wissenschaftstheorie" (oder: Wissenschaftsphilosophie) einige Kriterien an (4, 12, 13; vgl. Grafik): Aus dieser Sicht beruht wissenschaftliches Wissen auf instrumenteller Beobachtung (zum Beispiel tierexperimentelle Umwelttoxikologie) und auf begrifflich präziser und formalisierter Sprache zur Beschreibung (zum Beispiel Aussagenlogik, mathematische Theorien).
Wissenschaft als Prozeß ist also ein zirkuläres Handlungssystem mit mehreren Komponenten: Zunächst ist die Beobachtung ein auf intersubjektive Überprüfbarkeit ausgerichtetes ("objektives") Verfahren zum Gewinn von reproduzierbarer (sicherer) Erfahrung (Empirie). Dabei werden theoretisch begründet Methoden in Form von verschiedenen Maßen, Meßmethoden und Meßtechniken am Untersuchungsgegenstand angewandt. Die damit gewonnenen Daten sollen den Untersuchungsgegenstand repräsentativ beschreiben. Die Ergebnisse der anschließenden Datenanalyse sollen durch Theorien erklärt werden. Theorien sollen wiederum empirische Verhältnisse vorhersagen. Der Gültigkeitsbereich der theoretischen Aussagen muß geklärt werden (Induktionsproblem, Generalisierbarkeit). Durch theoretisch gestützte Hypothesen werden auf diese Weise neue empirische Untersuchungen angeregt. In der Medizin – und vor allem in der Umweltmedizin – kann auch die Erfahrung von Praktikern zu empirischen Forschungsvorhaben und zur Formulierung qualitativer theoretischer Erklärungsmodelle anregen (zum Beispiel Beobachtungspraxen).
In Hinblick auf die Abstufungen der Wissenschaftlichkeit von Aussagen gilt als Kriterium, daß sie prinzipiell empirisch überprüfbar (zum Beispiel "falsifizierbar") sein müssen, sonst laufen sie Gefahr, gegen empirische Testung immun zu sein. Beispiel: Wenn behauptet wird, Amalgam wäre vom Apoplex bis zur Schizophrenie kausal relevant, dann müßte für jede Krankheit die Gegenprobe gemacht werden – gibt es beispielsweise unerwartet weniger kranke Nichtexponierte? Dem Falsifizierungs-Postulat wird das experimentelle Paradigma gerecht, dem auch die umweltmedizinische Strategie der Wahrheitsfindung gerecht werden muß.
Kritik gegenüber solchen Kriterien exakter Wissenschaft hat unter anderem Feyerabend angebracht, der "Wider den Methodenzwang" argumentierte (5). Auch von Kuhn wurde gezeigt, daß Wissenschaft nicht nur ein Prozeß linearer Kumulation von Wissen ist, sondern daß es Erkenntnisrevolutionen gibt, die teilweise nicht nach Gesetzen der Rationalität verlaufen (10). Das ist in der kurzen Wissenschaftsgeschichte der Umweltmedizin allerdings derzeit nicht zu erwarten.


Wie wirklich ist die Wirklichkeit?
Wissenschaftstheorie ist eng mit der Erkenntnistheorie verflochten – es ist nämlich zu klären, ob man voraussetzt, daß es a) eine tatsächliche Wahrheit über die Beschaffenheit der "Wirklichkeit" gibt, der sich Wissenschaft approximativ nähert, oder daß b) die "Wirklichkeit" nur in Form einer Konstruktion des Menschen existiert. Seit der Antike gingen die Dogmatiker von der unmittelbaren Evidenz des Empirischen aus, die Skeptiker sahen die Möglichkeit der Halluzination als Grund am Zweifel, ob es eine "Wirklichkeit" gibt. Position A wird aber durch die Wissensgeschichte der Menschheit gestützt, die vom Glauben, daß die Erde eine Scheibe sei, zur alltäglich bei der Wetteransage im Fernsehen nachvollziehbaren Erkenntnis führte, daß die Erde eine Kugel ist. Logisch überzeugend aber erscheint die Position B, denn wie kann man wissen können, was die "wirkliche Wirklichkeit" ist?
Ideengeschichtlich ist hier hinzuzufügen, daß der "Positivismus" als eine Spielform des Empirismus die Basis des aktuellen "kritischen Rationalismus" ausmacht, der vor allem von Popper (11) herausgearbeitet wurde. Neuerdings hat sich der "Konstruktivismus" als Spielform des Skeptizismus und des Idealismus wieder Anerkennung verschafft. Er geht davon aus, daß menschliche Erfahrung eine durch das Gehirn und durch kollektive Interaktionsprozesse produzierte Konstruktion ist und daß es keine Wirklichkeit gibt.
Schließlich ist eine weitere neue geistige Strömung im Bereich der Naturphilosophie hier betrachtenswert: In der physikalischen Erforschung hochdynamischer Prozesse, wie Turbulenzen in Luft- und Wasserströmungen, zeigen sich bisher die Grenzen der exakten wissenschaftlichen Beschreibung. Durch die Theorien der nichtlinearen Systeme wie die bekannte Chaostheorie sind hier Durchbrüche erzielt worden, die auch die Naturphilosophie stark beeinflußt hat und einzelne Wissenschaftler sogar von der "Wendezeit" sprechen läßt (3): Zentrale Kategorien sind Selbstorganisation, Selbstreferenz, kooperative Phänomene, dissipative Strukturen usw. (17).
In der handlungsorientierten Medizin ist allerdings ein gewisser "Pragmatismus" erforderlich (14). Eine pragmatische Strategie des effektiven Erkenntnisgewinns als Generierung maximal sicheren Wissens ist eine Variation der dialektischen Methode – von der These gelangt man über die Antithese zur Synthese, oder vom "pro" über das "contra" zur (vorläufig) endgültigen Aussage als Arbeitshypothese oder als Handlungsentscheidung. Diese Regel wird weder von der exakten umweltmedizinischen Forschung noch von "alternativen Umweltmedizinern" explizit beachtet – beide Gruppen werden nicht selten zu Überzeugungsrednern oder -tätern.
Damit gehen die erkenntnistheoretischen Fragen in ethische Fragen über – soll bereits bei Schädigungsverdacht gegen die Produktion und/oder die Distribution eines Stoffes vorgegangen werden? Mit dieser Frage wird auch ein medizinübergreifendes Kalkül eröffnet. Es ist dann wohl erforderlich, einen humanökologischen Bezugsrahmen zu nutzen, der grundlegend und umfassend "Mensch-Umwelt-Beziehungen" thematisiert (9).


Methodologische Dilemmata der Umweltmedizin
Für die Umweltmedizin ist es also zweckmäßig, zunächst auf der Basis traditioneller Strategien wissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung aufzubauen. Wissenschaftliche Erkenntnisquellen der Umweltmedizin sind vor allem Umwelttoxikologie, Umweltepidemiologie, Arbeitsmedizin, Hygiene und einige Fächer der klinischen Medizin (18). Diese Wissensformen müßten synoptisch verarbeitet werden. Das ist wegen methodologischer Probleme so ohne weiteres nicht möglich. Methodologie bedeutet die erkenntnislogische Betrachtung der in der jeweiligen Forschungsrichtung angewandten methodischtechnischen Prozeduren. Das bedeutet im einzelnen: 1 Die (klinische) Umwelttoxikologie kann viele Erkenntnisse vorweisen, deren Alltagsbezug methodologisch anfechtbar ist, was häufig zu überzogener Kritik führt. Sie kann nur bei hochgradigen Intoxikationen mit Umweltschadstoffen (zum Beispiel Chemieunfälle) sichere Aussagen machen. Für die (experimentelle) Umwelttoxikologie besteht in Hinblick auf Niedrigdosis-Langzeit-Expositionen die praktische Schwierigkeit, nur in relativ kurzen Zeiträumen Tierexperimente durchführen zu können: die Expositionszeiten könnten daher zu kurz sein und im Ergebnis das Risiko unterschätzt werden. Tiermodelle für bestimmte Krankheiten (zum Beispiel Allergien, Nervenkrankheiten) sind so gut wie nicht gegeben. Außerdem können im Tierexperiment speziesspezifische Artefakte (zu vulnerabel/zu resistent) auftreten, so daß Aussagen zur individuellen Reagibilität eingeschränkt sind.
Auch müssen in der Laborsituation alle anderen Variablen der Expositionssituation kontrolliert werden, was den Bezug zum Alltag des Menschen mit einer multiplen Schadstoffexposition mindert – die Korrelation zwischen der Zielvariablen im Laborexperiment und der Kriteriumsvariablen menschliche Gesundheit im Alltag ("ökologische Validität") ist gering. Daher müssen zunehmend Effekte der Kombination von Schadstoffen beurteilt werden. Toxikologie als experimentelle Wissenschaft muß sich in ihrer Praxisanwendung (Grenzwerte, Richtwerte) stark an Extrapolationsverfahren ausrichten. Lineare Extrapolationsverfahren sind jedoch problematisch. Dennoch: Praxisentscheidungen müssen gefällt werden, die Toxikologie hilft hier.
1 Die Methodik der Umweltepidemiologie beruht auf statistischen Analysetechniken, die wiederum auf Vergleichen aufbauen. So wird etwa nach dem Prinzip der Vierfeldertafeln die Zahl exponierter Kranker, bezogen auf die Zahl nichtexponierter Kranker, im Verhältnis zu exponierten Gesunden, bezogen auf nichtexponierte Gesunde, kalkuliert (vgl. "Odds-Ratio"). Um die Vielzahl potentiell mitwirkender Hintergrundvariablen ("Confounder" wie Rauchen, Alkoholkonsum etc.) kontrollieren zu können, werden bei einer großen Variablenzahl sehr große Probandenzahlen benötigt. Probleme bestehen auch in der Klassenbildung von miteinander zu vergleichenden Raumeinheiten (zum Beispiel Katastereinteilung) und von speziellen Personengruppen. Den Umgang mit Varianz sollte man ebenfalls betrachten – da statistische Unterschiedsnachweise im Prinzip auf dem Vergleich der Streuung der Meßwerte beruhen, können beispielsweise zwei heterogene Subpopulationen, die auf schlecht begründeten Klassifikationen beruhen, im Vergleich eine Homogenität der Gesamtpopulation vortäuschen.
1 Die Arbeitsmedizin als Ex-post-facto-Wissenschaft arbeitet mit einer Mischform von kumulativen Kasuistiken und spezifischen Morbiditätsstatistiken (zum Beispiel Berufserkrankungen). Auch von Industrieunfällen liegen wichtige Daten vor.
1 Die Umwelthygiene ist praxisorientiert und präventiv ausgerichtet. Sie versucht eine rationale Anwendung von umweltmedizinischem Wissen. Auch diese Disziplin trägt Kenntnisse zu Expositionseffekten bei.
1 Die Methodologie der klinischen Medizin ist verhältnismäßig stark von Einzelfallstudien gekennzeichnet ("Idiographische Methode"). Dieses deskriptiv-klassifikatorische Verfahren kann kumulativ zur Statistik ausgebaut werden. Bei der Exploration des potentiellen Belastungspfads sieht man rasch die vernetzte Kette von Einflüssen: Emissionen einer Schadstoffquelle (zum Beispiel Fabrik) sind Immissionen in ein Umweltmedium (zum Beispiel Luft) mit der Exposition der Menschen. Allerdings hängt die Exposition vom Lebensstil und damit verbunden von Verhaltensweisen ab. Damit ist auch die Gesundheitsbelastung nicht nur von der Schadstoffkonzentration des den Menschen umgebenden Umweltmediums, sondern auch vom Verhalten der Person abhängig (Umweltmedizin als Verhaltensmedizin). Das hat zur Folge, daß die umweltmedizinische Exploration nicht nur im einfachen Reiz-Reaktions-Modell angewendet werden soll, sondern in einem komplexeren Netzwerkmodell, in dem auch Rückwirkungen (zum Beispiel prophylaktisches Verhalten) und Vorwärtswirkungen (zum Beispiel unintendiertes Expositionsverhalten) berücksichtigt werden.


Resümee
Die Problematik des heterogenen Methodenrepertoires der Umweltmedizin, das relativ unsichere Wissen im Bereich der Niedrigdosis-Expositionen und die Beunruhigung in der Bevölkerung lassen bei zugleich gegebener Notwendigkeit, bewährten wissenschaftlichen Boden nicht zu verlassen, folgende Aspekte bedeutsam erscheinen:
l Die Umweltmedizin befindet sich noch in einem Stadium, in dem Beschreibungen gegenüber Erklärungen Vorrang haben. Erklärungen auffälliger Befunde haben derzeit noch einen hochgradig hypothetischen Status.
l Die Methodologie der qualitativen Aussagen hat gegenüber der Methodologie der quantitativen Aussagen eine relativ hohe Bedeutung.
l Der Erkenntnisprozeß und die Urteilsbildung in Form einer Rationalität durch Abwägen können nach dem dialektischen Prinzip von "These", "Antithese" und "Synthese" oder im "pro"-und-"contra"-Verfahren vollzogen werden ("Was spricht dafür, was spricht dagegen?").
l Umweltmedizin muß methodologisch den Umgang mit Komplexität entwickeln. Die Systemanalyse ist dafür ein nützliches Instrument.
l Umweltmedizin muß den interdisziplinären Diskurs pflegen und auch eine entsprechende Kommunikationskultur aufbauen. Der Umgang mit Andersdenkenden ist erforderlich.
l Die Umweltmedizin ist gut beraten, sich einerseits an bewährten Prinzipien der Wissenschaft festzuhalten, sich andererseits jedoch auch für neue erkenntnislogische Paradigmen zu öffnen.


Zitierweise dieses Beitrags:
Dt Ärztebl 1996; 93: A-2136–2139
[Heft 34–35]


Literatur beim Verfasser


Anschrift des Verfassers:
Dr. med. Dr. Dr. Felix Tretter
Leiter der Suchtabteilung
Bezirkskrankenhaus
85529 Haar/München

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