Dieses FRderlich RTsel wird Dein Gehirn in weniger als 5 Minuten auf die Probe stellen

Psychische Krankheiten lassen sich nur anhand von Symptomen diagnostizieren und individuelle Verläufe nicht genau vorhersagen. Ein ETH-Wissenschaftler möchte das mithilfe mathematischer Modelle ändern.

Warum gibt es überhaupt Emotionen? Klaas Enno Stephan, Professor an der ETH und der Universität Zürich muss weit ausholen, um diese Frage zu beantworten: «Mir scheint es sehr plausibel, dass Emotionen dazu da sind, unbewusste Prozesse, die im Körper ablaufen, bewusst zu machen.» Der Mediziner interessiert sich in seiner Forschung unter anderem für das Zusammenspiel von Gehirn und Körper. Er macht ein Beispiel: Beim Anblick von Nahrung schüttet der Körper Insulin aus – noch vor dem ersten Bissen und dem Anstieg des Blutzuckerspiegels. «Wir steuern diese körperliche Reaktion aber nicht bewusst», sagt Stephan.

Teste

Unser Gehirn zieht permanent Schlüsse aus der Umwelt und aktualisiert sie laufend. «Das Gehirn baut Modelle der Welt und macht daraus Vorhersagen», erklärt Stephan. Mehr noch: Basierend auf den Vorhersagen führt es Kontrollhandlungen aus, wie beispielsweise die Insulinausschüttung vor dem Essen. «Das Gehirn hat dabei ein übergeordnetes Ziel: den Körper in Homöostase zu halten», so der Mediziner. Homöostase bezeichnet das Gleichgewicht wichtiger Körperfunktionen wie Blutzuckerspiegel, Thermoregulation, Blutdruck oder Säure-Basen-Haushalt. Gerät dieses Gleichgewicht ins Wanken, greift das Gehirn regulierend ein – meist unbemerkt.

Zeig' Mir Deinen Hirnscan Und Ich Sag' Dir, Wie Alt Du Wirklich Bist

Befinden wir uns aber in einer akuten Bedrohungssituation, die die Homöostase gefährdet, ist es sinnvoll, dies auch auf bewusster Ebene wahrzunehmen. «Es ist sehr plausibel, dass Emotionen Zustände des Bewusstseins sind, die mit ganz bestimmten Handlungen vergesellschaftet sind, um die Körperfunktionen zu erhalten», sagt Stephan. «Angst beispielsweise macht uns auf der bewussten Ebene klar: Hier sind Gefährdungen, auf die wir jetzt bedingungslos reagieren müssen.»

Doch Angst ist nicht immer nur akut. Es gibt Menschen, die leiden dauerhaft unter erhöhter Angst. Eine Erklärung dafür könnten zu genaue Vorhersagen sein. «Baut mein Gehirn ein Modell, das erwartet, dass mein Herz absolut regelmässig schlägt, wird diese Erwartung beim Abgleich mit der Realität nicht erfüllt. Dies löst Angst aus.» Schon kleinste, natürliche

Abweichungen werden dann als bedrohlich erlebt und der gesunde Körper wird ständig als in Gefahr wahrgenommen. Die Homöostase scheint im Ungleichgewicht und es kommt zu Kontrollhandlungen. Aber durch den Versuch, das Herz zu kontrollieren, schlägt es nur noch schneller und unregelmässiger. Eine Negativspirale, beschleunigt durch den Sympatikus, jenen Teil des Nervensystems, der in Stresssituationen Kräfte mobilisiert.

Körper / Wieso? Weshalb? Warum?

Mit einem raffinierten Experiment konnten Stephan und seine Kollegin Olivia Harrison die Theorie bestätigen, dass bei erhöhten Ängsten in einer bestimmten Hirnregion, der vorderen Insel, die Vorhersagen über Körperzustände übermässig genau sind. Dazu untersuchten die Forschenden mittels funktioneller Magnetresonanz-Tomografie, (fMRI) Proband:innen mit unterschiedlicher Angstneigung. Die Teilnehmenden lagen im MRI-Scanner und mussten durch eine Art Schnorchel atmen, mit dem der Atemwiderstand plötzlich erhöht werden konnte. In einem ersten Schritt lernten sie, dass die Anzeige bestimmter Bilder vorhersagte, ob sie normal einatmen konnten oder der Atemwiderstand unangenehm erhöht wurde. In einem nächsten Schritt wurde die Beziehung zwischen Bildern und Atemwiderstand umgekehrt. Mithilfe mathematischer Modelle konnten die Forschenden untersuchen, inwieweit die gemessene Hirnaktivität die gelernten Erwartungen und ihre Veränderungen widerspiegelten. Tatsächlich liessen sich die Signale für die Genauigkeit der Vorhersage in der vorderen Insel lokalisieren, und die Aktivität dieser Hirnregion unterschied sich bei Menschen mit verschiedenen Angstneigungen.

Klaas Enno Stephanist Professor für Translational Neuromodeling und Computational Psychiatry an der ETH Zürich am Departement Informationstechnologie und Elektrotechnik und an der Universität Zürich.

«Unser Ziel ist immer die klinische Anwendung», hält der Mediziner fest. Stephan betont, dass psychische Erkrankungen nur basierend auf den Symptomen diagnostiziert werden. «In der Psychiatrie fehlen schlichtweg Messverfahren oder quantitative Tests, um die Ursachen oder die Mechanismen aufzuschlüsseln.» Ein vielversprechender Ansatz seien aber mathematische Modelle, mit denen man aus gemessener Hirnaktivität die Stärke verborgener, das heisst nicht direkt messbarer Zustände von Nervenzellpopulationen zu berechnen versucht. Prinzipiell könnten mit solchen Modellen mögliche biologische Mechanismen von Erkrankungen erkannt werden, wie beispielsweise Veränderungen in der Stärke bestimmter synaptischer Verbindungen.

Wie Viele Gigabyte Hat Unser Gehirn?

«Wir können solche Modelle auch auf konkrete klinische Probleme anwenden und für individuelle Vorhersagen nutzen», sagt Stephan. Ein Beispiel ist eine fMRI-Studie, bei der Patient:innen mit einer Depression Bilder von Gesichtern verschiedener Emotionen präsentiert bekommen. Mithilfe eines mathematischen Modells, wie einzelne Hirnregionen bei der Wahrnehmung emotionaler Gesichter miteinander kommunizieren, konnte mit einer 80-prozentigen Wahrscheinlichkeit individuell vorausgesagt werden, ob sich jemand binnen zwei Jahren von der Depression erholt oder noch chronisch depressiv ist.

Noch sind die Verfahren aus Stephans Labor nicht bereit für den Einsatz in der Praxis. Sein Antrieb bleibt indes ungebrochen: «Mit den mathematischen Modellen verschaffen wir uns Zugang zu den verborgenen Zuständen des Gehirns.»

Die ETH Zürich bietet gemeinsam mit der Universität Zürich seit dem Herbstsemester das neue interdisziplinäre Masterprogramm «Interdisciplinary Brain Sciences» an. Der Studiengang kombiniert Biologie, Neurowissenschaften und klinische Methoden.Schon das sehr kleine Kind entwickelt - wahrscheinlich gegen Ende des zweiten Lebensjahres - ein Urbedürfnis nach Gerechtigkeit, sagt Léon Wurmser. Es sei ein Gefühl dafür, dass ein Miteinander der Menschen nur möglich ist, wenn eine Art primitive Gerechtigkeit herrscht, so der weltweit anerkannte Schweizer Psychoanalytiker. Diese gängige Hypothese in den Sozialwissenschaften besagt, dass Menschen das Bedürfnis haben, ungleiche Verteilungen zu reduzieren, da sie sonst einen Gewinn nicht richtig genießen können.

Verborgene

Gehirn: Stress Und Depression Lassen Das Gehirn Schrumpfen

Die Umkehr dessen sieht so aus: Vergeltung entspricht dem archaischen Wunsch, ein subjektiv gestörtes Gleichgewicht wiederherzustellen. Bereits vor einigen Jahren hatten Schweizer Wissenschaftler herausgefunden, dass Bestrafen befriedigt - dabei zeigt vor allem das Striatum, eine Region im Gehirn, eine hohe Aktivität.

Dieses Areal ist aber auch beim Gefühl der Ungerechtigkeit besonders aktiv, haben Forscher aus den USA und Irland nun entdeckt. Die Wissenschaftler um John O'Doherty von der Rutgers Universität in Newark überwachten die Gehirne von 40 Probanden mit Magnetresonanztomografie, während die Freiwilligen um Geld spielten. Wie sie im Fachmagazin Nature berichten, zeigten die Resultate, dass sowohl die Gehirne der Bevorteilten wie auch die der Benachteiligten in bestimmten Regionen eine erhöhte Aktivität aufwiesen - jedoch nur wenn Ungleichheiten vorhanden waren.

Die natürliche Abneigung gegen Ungerechtigkeit sei also tatsächlich im menschlichen Gehirn verankert, folgern die Wissenschaftler. Bisher war jedoch unklar, ob Menschen mit dem Bedürfnis Ungerechtigkeiten zu reduzieren, dabei vor allem um ihr soziales Image bangen, oder ob sie tatsächlich eine Abneigung gegen Ungerechtigkeit haben.

Das Buch, Das Dein Gehirn Nicht Lesen Möchte: Wie Du Dein Gehirn Umbaust, Um Ein Glückliches Und Erfülltes Leben Zu Führen Ebook

Um das herauszufinden, ließen O'Doherty und seine Kollegen 20 Probandenpaare um Geld spielen und beobachteten währenddessen die Aktivität der Nervenzellen im präfrontalen Cortex und im Striatum - zweier Hirnregionen, die bei der Verarbeitung und Bewertung von Informationen eine wichtige Rolle spielen. Jeder Spielteilnehmer erhielt 30 Dollar Grundkapital. Danach wurden in jeder Gruppe weitere 50 Dollar verlost, so dass einer der beiden Spieler zu Beginn des Experiments reich und der andere arm war.

Die Forscher beobachteten, dass beide Spieler eigene Gewinne positiv bewerteten. Die Freude über einen Erfolg war für die reichen Probanden aber weniger groß als für die Armen. Spielteilnehmer, die weniger Startkapital erhielten, fielen nur sehr ungern noch weiter hinter ihre Gegner zurück. Sie missgönnten den Reichen Gewinne, auch wenn dieses gewonnene Geld keinen Einfluss auf ihr eigenes Kapital hatte. Umgekehrt schätzten es die reichen Spieler, wenn ihre Gegner ebenfalls gewannen und sich der Abstand zwischen ihren Einnahmen verringerte.

Studie:

Dieses Muster te sich auch in der Hirnaktivität der Probanden wider: Die Aktivität in den beobachteten Gehirnregionen armer Spieler war höher, wenn sie selbst Geld erhielten, als wenn die Dollar an ihren Gegenspieler gingen. Bei Personen, die zu Beginn des Spiels viel Geld erhalten hatten, beobachteten die Forscher das umgekehrte Prinzip: Die Hirnaktivität der Reichen war stärker ausgeprägt, falls der Gewinn an den Gegner ging und nicht an sie selbst. Der präfrontale Cortex und das Striatum reagieren demzufolge auf Ungerechtigkeit, egal ob sie zum eigenen Vorteil oder zum eigenen Nachteil ist, erklären die Wissenschaftler.

Gehirn: Aufbau Und Funktion Der Gehirnareale

Bitte beachten Sie: Die zeitgleiche Nutzung von +-Inhalten ist auf ein Gerät beschränkt. Wir behalten uns vor, die Mehrfachnutzung zukünftig technisch zu unterbinden.Jedes Gehirn schrumpft im Alter, egal, wie lange jemand auf der Schule war. Das sagt eine neue Studie. Hilft mehr Bildung also doch nicht, um später geistig fit zu bleiben?

Bisher war die gängige wissenschaftliche Meinung: Bildung beeinflusst, wie unser Gehirn altert. Mehr Bildung, langsamere Alterung. Doch genau diesen Zusammenhang widerlegten nun Forschende von Lifebrain, einem großen europäischen Forscherverband. Professor Ulman Lindenberger, Direktor des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung, ist einer der Autoren der Studie. Er sagt:

Die Anzahl der Bildungsjahre oder die Höhe des Abschlusses haben keinen Einfluss darauf, wie schnell verschiedene Regionen des Gehirns im Laufe des Erwachsenenalters schrumpfen.

Verborgene Zustände Des Gehirns

Mit Schrumpfen ist die Abnahme der grauen Substanz im Gehirn gemeint, das Absterben von Nervenzellen. Ob nun also Jurastudium oder Schreinerlehre: Die Anzahl an Bildungsjahren könne diesen Alterungsprozess weder verlangsamen noch stoppen. Die Daten, die wir analysiert haben, zeigen das einfach nicht. Das ist eine schöne Vorstellung, aber sie scheint nicht zuzutreffen, sagt Lindenberger.

Neurobiologie

Zu diesem Ergebnis kamen die Forscher, weil sie sich in MRT-Aufnahmen die Gehirne von über 2.000 Studienteilnehmern ansahen. Besser gesagt, bestimmte Teile des Gehirns: die Großhirnrinde und den Hippocampus. Bei beiden ist es ganz normal, dass sie mit dem Altern schrumpfen. Dort ist das Schrumpfen Teil der normalen Alterung.

Die Forschenden sammelten diese Daten über elf Jahre hinweg, beobachten so die Veränderungen des Gehirnvolumens über die Zeit. Überall fanden sie das gleiche Ergebnis: keinen Zusammenhang zwischen früherer Bildung und der Alterung des Gehirns. Weil sehr viele Daten ausgewertet wurden, sei diese Studie schon ziemlich bedeutend, betont Professor Lindenberger.