Die Fehlurteile und die Risikobereitschaft, die für junge Menschen so typisch sind, haben biologische Ursachen. Das zeigt eine neue Studie von Psychologen der University of Texas at Austin.

Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Teenager stärker auf Belohnungen reagieren als Kinder oder Erwachsene. Nun haben Russell Poldrack und seine Mitarbeiter einen ersten entscheidenden Schritt gemacht, um die Mechanismen im Gehirn zu identifizieren, die junge Menschen zu diesem Verhalten treiben, und zu verstehen, welche Auswirkungen diese entwicklungsbedingten biologischen Unterschiede auf das unüberlegte Verhalten junger Menschen haben könnten.

„Unsere Ergebnisse legen die Vermutung nahe, dass junge Menschen zu riskanten Verhaltensweisen wie mit Drogen experimentieren oder ungeschützten Sex haben in Wirklichkeit von einer Überaktivität des mesolimbischen Dopaminsystems in ihrem Gehirn getrieben werden, einem System, das wohl der letzte Schritt bei den Mechanismen ist, die zu allem Suchtverhalten führen”, sagt Poldrack.

Poldrack ist Professor für Psychologie und Neurobiologie und leitet das Forschungszentrum für Imaging an der University of Texas. Die Forscher des Zentrums benutzen eine Imagingtechnologie, die funktionelle magnetische Resonanztomographie (fMRT), bei der die Gehirnaktivität mit magnetischen Feldern sichtbar gemacht wird. Die Studie wurde gemeinsam mit Jessica Cohen und Robert Asarnow und ihren Mitarbeitern von der University of California Los Angeles durchgeführt.

Für die Studie machten Versuchspersonen im Alter von acht bis dreißig Jahren einen Lerntest, bei dem sie ein abstraktes Bild in eine von zwei Kategorien einordnen sollten. Nach jeder Antwort wurde auf einem Monitor eingeblendet, ob sie richtig oder falsch war. Als Motivation erhielten die Versuchspersonen für jede richtige Antwort ein paar Cent.

Die Forscher waren vor allem daran interessiert, wie das Gehirn der Teilnehmer auf den sogenannten Belohungs-Vorhersagefehler reagierte, während sie lernten, die Bilder in Kategorien einzuordnen. Der Vorhersagefehler ist die Diskrepanz zwischen dem erwarteten und dem tatsächlichen Ergebnis einer Handlung. Das Ergebnis eines positiven Vorhersagefehlers ist besser als erwartet und das eines negativen Vorhersagefehlers ist schlechter als erwartet.

„Vorhersagefehler scheinen beim Lernen eine entscheidende Rolle zu spielen, denn wenn die Welt immer so wäre, wie wir es erwarten, gäbe es nichts Neues zu lernen“, sagt Poldrack. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass das Dopaminsystem des Gehirns auf Vorhersagefehler reagiert, indem es die Ausschüttung des Neurotransmitters Dopamin verstärkt (bei positivem Fehler) oder vermindert (bei negativem Fehler).

Die Forscher maßen die für positive Vorhersagefehler charakteristischen Gehirnsignale der Teilnehmer, wenn sie sahen, ob ihre Antwort richtig war, und wie viel Cent Belohnung sie bekommen würden. Diese Signale waren im Gehirn von Teenagern am stärksten, d.h. vermutlich bildete es mehr Dopamin als bei Kindern oder Erwachsenen.

Man weiß, dass Dopamin wichtig für menschliches Verhalten ist, das durch eine Belohnung motiviert ist. Daher könnten ihre größeren Gehirnsignale bei Vorhersagefehlern junge Menschen verstärkt zu einem Verhalten motivieren, das erfolgsorientiert und deshalb risikobereit ist.

Poldrack ist zuversichtlich, dass weitere Studien die biologischen Ursachen des typischen Teenagerverhaltens untersuchen werden. Auf die Frage, ob irgendeine wissenschaftliche Studie die Eskapaden von Teens entschuldigen kann, meint er, “Das ist eine Frage für Philosophen.”

Quellen:

Cohen et al. Nature Neuroscience, Mai 2010

University of Texas at Austin, 3.6.10

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Man sagt, in einer guten Beziehung sollten Paare nicht im Groll zu Bett gehen. Aber die neuste Studie einer Psychologin der Harvard University zeigt, dass man an der Gehirnaktivität – und zwar in der LPFC-Region (lateraler präfrontaler Kortex, ein Teil des Stirnhirns) – viel besser erkennen kann, wie sich jemand in den Tagen nach einem Streit mit seiner oder ihrer besseren Hälfte fühlen wird.

Die in der Märzausgabe von Biological Psychiatry veröffentlichte Studie zeigt, dass Menschen mit einer stärkeren Nervenaktivität in der LPFC-Region am Tag nach einem Beziehungsstreit weniger wütend sind. Damit deuten die Ergebnisse auf eine Rolle der LPFC-Region bei der Regulation von Gefühlen hin und zeigen, dass eine verbesserte Funktion dieser Region auch die Stimmung von Menschen ganz allgemein verbessern könnte.

„Unsere Ergebnisse zeigten wie erwartet, dass sich niemand am Tag nach dem Beziehungsstreit wohlfühlte”, sagt Christine Hooker, die erste Autorin der Studie und Assistant Professor für Psychologie am Fachbereich Künste und Wissenschaften der Harvard University. „Aber am Tag darauf fühlten sich Leute mit einer hohen Aktivität in der LPFC-Region besser, und Leute mit einer niedrigen Aktivität in dieser Region fühlten sich immer noch schlecht.“

Hooker führte die Studie zusammen mit Özlem Ayduk, Anett Gyurak, Sara Verosky und Asako Miyakawa durch, die alle an der University of California in Berkeley sind.

Frühere Laboruntersuchungen haben gezeigt, dass die LPFC-Region eine Rolle bei der Regulation von Gefühlen spielt. Allerdings wurde noch nie ein Zusammenhang der Region mit alltäglichen Lebenserfahrungen nachgewiesen.

An der Studie nahmen Paare von gesunden Erwachsenen teil, die länger als drei Monate zusammen waren. Die Forscher testeten die Reaktion der Teilnehmer auf eine Reihe von Bildern ihres Partners mit unterschiedlichen Gesichtsausdrücken (positiv, negativ oder neutral). Während ihnen die Fotos gezeigt wurden, befanden sich die Testpersonen in einem fMRT-Scanner, einem Gerät, das Bildaufnahmen der Nervenaktivität in ihrem Gehirn machte. Außerdem untersuchten die Forscher die geistige Kontrolle der Teilnehmer über ihre Emotionen in Labortests. Dazu gehörte unter anderem die Fähigkeit, Gefühlsimpulse zu kontrollieren und die Aufmerksamkeit umlenken und auf etwas anderes richten zu können.

Dann führten die Paare drei Wochen lang jeden Tag ein Online-Tagebuch über ihre Gemütsverfassung, und ob sie Streit mit ihrem Partner gehabt hatten.

Die Ergebnisse zeigten, dass manche Versuchsteilnehmer beim Anblick von Fotos ihres Partners mit einem negativen Gesichtsausdruck eine stärkere Aktivität in Scans der LPFC-Region hatten. Und diese Leute waren an Tagen nach einem Beziehungsstreit weniger schlecht gelaunt. Das deutet darauf hin, dass sie sich nach der Auseinandersetzung emotional besser „erholen” konnten.

Außerdem hatten Menschen mit einer höheren Aktivität in der LPFC-Region und einer besseren emotionalen Regulation nach einem Streit auch mehr geistige Kontrolle über ihre Emotionen in den Labortests, was auf einen Zusammenhang zwischen der emotionalen Regulation und der Fähigkeit zur geistigen Kontrolle im Allgemeinen hindeutet.

„Entscheidend ist, dass wir anhand der Gehirnaktivität im Scanner das Erleben von Menschen im Alltag vorhersagen konnten“, erklärt Hooker. „Wissenschaftler glauben an die Relevanz von Versuchsbeobachtungen in Scannern für das tägliche Leben, aber natürlich verbringt niemand sein Leben in einem Scanner. Wenn wir eine Verbindung herstellen können zwischen Beobachtungen im Scanner und der Fähigkeit von Menschen zur Regulation ihrer Emotionen im Alltag, könnten Psychologen vorhersagen, wie gut Menschen mit belastenden Ereignissen in ihrem Leben zurechtkommen werden.“

Hooker weiß, dass für die Entwicklung klinischer Anwendungen ihrer Forschung weitere Studien nötig sein werden. Aber die Funktion der LPFC-Region könnte Aufschluss über die Anfälligkeit von Menschen für Störungen ihrer Gemütslage nach belastenden Ereignissen geben. Außerdem stellt sich die Frage, ob eine Verbesserung der LPFC-Funktion auch die Fähigkeit solcher Menschen zur Regulation ihrer Gefühle verbessern würde.

Quellen:

Harvard Gazette, 8.3.10

Hooker et al. Biological Psychiatry 2010

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Eine neue Studie an der University of Wisconsin-Madison in den USA zeigt, dass Patienten mit Depression die Aktivität in Gehirnregionen, die mit positiven Emotionen zusammenhängen, nicht aufrechterhalten können.

Damit widerspricht die Studie der bisher verbreiteten Auffassung, dass Menschen mit Depression eine generell verminderte Aktivität in Gehirnregionen haben, die mit positiven Emotionen assoziiert sind. Stattdessen zeigen die neuen Ergebnisse, dass die Aktivität zunächst ein ähnliches Niveau erreicht, dann aber nicht sehr lange aufrechterhalten werden kann. Die Forschungsergebnisse wurden Ende Dezember 2009 in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

„Anhedonie, d.h. sich über Etwas nicht freuen können, was Menschen normalerweise als schön empfinden, ist eines der Hauptsymptome von Depression”, erläutert Aaron Heller, der erste Autor der Studie und Doktorand an der UW-Madison. „Die meisten Wissenschaftler dachten bis jetzt, dass Anhedonie mit einer allgemein verminderten Aktivität in den Gehirnregionen zusammenhängt, die für positive Emotionen und Belohnung wichtig zu sein scheinen. Tatsächlich fanden wir aber bei Patienten mit Depression in der Anfangphase der Experimente ein normales Aktivitätsniveau. Gegen Ende der Experimente fiel das Aktivitätsniveau jedoch sehr stark ab.“

„Nach ihren eigenen Angaben hatten die depressiven Testpersonen, die ihre Aktivität in den mit positiven Emotionen und Belohnung assoziierten Gehirnregionen besser aufrechterhalten konnten, auch ein höheres Niveau von positiven Emotionen im Alltag“, fährt Heller fort.

„Die Fähigkeit, positive Gefühlserfahrungen aufrechtzuerhalten oder sogar zu verstärken, trägt entscheidend zur Gesundheit und zum Wohlbefinden von Menschen bei“, bemerkt Richard Davidson, der Leiter der Studie. Davidson ist Professor für Psychologie und Psychiatrie an der UW-Madison und Direktor des Centers for Investigating Healthy Minds sowie des Waisman Laboratory for Brain Imaging and Behavior der Universität. „Diese Ergebnisse könnten zu Therapieformen führen, die Menschen mit Depression helfen, positive Emotionen im Alltagsleben besser aufrechtzuerhalten.“

Für ihre Studie zeigten die Forscher 27 Patienten mit Depression und 19 gesunden Kontrollpersonen Fotos, die bei ihnen positive bzw. negative emotionale Reaktionen auslösen sollten. Während sie diese Bilder betrachteten, versuchten die Versuchsteilnehmer, ihre Gefühlsantwort auf die Fotos zu verstärken, zu dämpfen oder aufrechtzuerhalten. Sie stellten sich vor, selbst in der jeweils dargestellten Situation zu sein, während Heller und seine Mitarbeiter die Aktivität in den für die Wissenschaftler interessanten Gehirnregionen maßen.

Für die Messung verwendeten die Forscher die Methode des funktionellen magnetischen Resonanzimaging (fMRT), bei der sich die Testperson in einem magnetischen Feld befindet und aktive Gehirnbereiche anhand des dort erhöhten Blutflusses auf Bildaufnahmen sichtbar gemacht werden. So konnten sie untersuchen, wie gut die Testpersonen beim Betrachten der „positiven Bilder” die Aktivierung des Belohnungszentrums des Gehirns für längere Zeit aufrechterhalten konnten.

Quellen:

University of Wisconsin-Madison, 28.12.09

Heller et al. Proceedings of the National Academy of Sciences 2009

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Eine ehrenamtliche Tätigkeit wie etwa Förderunterricht für Schulkinder kann helfen, das Nachlassen der Gehirnfunktion bei älteren Menschen hinauszuzögern oder umzukehren. Das geht aus einer Studie amerikanischer Forscher an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health hervor. Die Forscher benutzten die Methode des funktionellen magnetischen Resonanzimaging (fMRT), um die Gehirnfunktion bei Senioren zu untersuchen, die an einem Betreuungsprogramm für Schulkinder teilnahmen. Mit fMRT wird der Blutfluss und damit die Aktivität bestimmter Gehirnregionen mithilfe eines magnetischen Feldes auf Scans (Bildern) sichtbar gemacht. Die Ergebnisse zeigten eine verbesserte Funktion der Gehirnregionen, die an der geistigen Planung und Organisation des täglichen Lebens beteiligt sind.

Die Studie ist die erste ihrer Art, die zeigt, dass soziale Programme wie das Experience Corps – ein Programm zur Förderung von Kindern und der Gesundheit älterer Menschen – den zusätzlichen Nutzen haben können, die geistigen Fähigkeiten und damit die Lebensqualität älterer Menschen zu verbessern. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden in der Dezemberausgabe der Journals of Gerontology: Medical Sciences veröffentlicht. In den Jahren von 1946 bis 1964 wurden 78 Millionen US-Amerikaner geboren. Menschen im rentenfähigen Alter sind die am schnellsten wachsende Bevölkerungsgruppe der USA. Entsprechend groß ist das öffentliche Interesse an Programmen zur Aufrechterhaltung der geistigen und körperlichen Gesundheit von Senioren, insbesondere angesichts der sozialen Kosten anderer Alternativen.

„Wir stellten fest, dass Menschen, die am Experience Corps teilnahmen, dadurch geistig reger wurden. Dieser Effekt war mit deutlich veränderten Aktivierungsmustern im Gehirn verbunden”, sagt die Studienleiterin Dr. Michelle C. Carlson, die Associate Professor am Department of Mental Health und Center on Aging and Health der Bloomberg School ist. „Im Grunde ist es wie eine therapeutische Maßnahme, die bei diesen älteren Menschen geistige und Gehirnfunktionen verbessert.“

Dies ist die erste solche Untersuchung über die Auswirkungen des Experience Corps auf die geistige Gesundheit älterer Menschen. Das Experience Corps ist ein landesweites Freiwilligenprogramm in den USA, das Senioren dafür schult, Kindern in städtischen öffentlichen Schulen beim Lesen und auf anderen akademischen Gebieten zu helfen. Die Studie untersuchte 17 Frauen, die 65 Jahre oder älter waren. Die Hälfte nahm an laufenden Experience Corps-Programmen an Schulen in der Stadt Baltimore teil. Die andere Hälfte war noch auf einer Warteliste, um an einem anderen Experience Corps-Programm im darauffolgenden Jahr teilzunehmen. Bei ihrer Aufnahme ins Programm und sechs Monate später hatten die Teilnehmerinnen eine Gesundheitsuntersuchung, zu der fMRT-Scans für Gehirnaktivität und psychologischen Tests für geistige Funktionen gehörten.

„Die Ergebnisse dieser Studie sind zwar vorläufig aber vielversprechend. Sie zeigen, dass sich die Reserven des Gehirns auch später im Leben ausbauen und aufrechterhalten lassen, insbesondere bei wenig aktiven Menschen, die am meisten von verhaltensändernden Maßnahmen wie dem Experience Corps profitieren können”, sagt Carlson. Inzwischen leitet die Wissenschaftlerin eine größere fMRT-Studie als Teil einer groß angelegten klinischen Untersuchung über das Experience Corps-Programm in Baltimore, die auch statistisch ausgewertet werden soll.

„Angesichts der steigenden Lebenserwartung ist es für die öffentliche Gesundheit wichtig, den Zeitpunkt hinauszuzögern, ab dem altersbedingte Erkrankungen auftreten“, meint die Autorin Dr. Linda P. Fried, die Dekanin der Mailman School of Public Health an der Columbia University in New York. „Diese Studie zeigt, dass sich neue Rollen für Senioren in unserer immer älter werdenden Gesellschaft gestalten lassen, von denen alle profitieren – hier die wichtigen gesellschaftlichen Bedürfnisse für den Erfolg von Kindern in der Schule und zugleich die Gesundheit und das Wohlbefinden der älteren ehrenamtlichen Helfer selbst.“

Quellen:

Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, 15.12.09

The Journals of Gerontology

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Eine aktuelle Studie untersuchte die Funktion von Nervenverbindungen im Gehirn von Patienten mit allgemeinen Angststörungen (GAD) und zeigte eine unnormale Funktion in Teilen der Amygdala, einer Gehirnregion. Weiter stellten die Forscher eine unnormale Aktivierung eines Netzwerks von Nerven in Regionen des Großhirns fest, die hinter der Stirn und über den Ohren liegen. Die Aktivierung dieses Netzwerks könnte bei Patienten zur Steuerung ihres unnormalen Verhaltens mit beitragen aber auch die Veränderungen in der Amygdala teilweise ausgleichen. Diese Untersuchungsergebnisse, die in der Dezemberausgabe der Archives of General Psychiatry veröffentlicht sind, bestätigen Theorien der Hirnforschung über die Wahrnehmung bei Patienten mit GAD.

Dr. Amit Etkin, der an der Stanford University School of Medicine in Kalifornien eine Ausbildung zum Facharzt für Psychiatrie macht, und seine Kollegen untersuchten in ihrer Studie, ob sich GAD an charakteristischen Mustern von Nervenverbindungen in Teilregionen der Amygdala erkennen lässt. Die Amygdala liegt am Boden des Gehirns und besteht aus zwei Nervenbündeln, die die Form von Mandeln haben und paarig angeordnet sind. Die Amygdala ist an der Verarbeitung von Emotionen wie Furcht und am Gedächtnis beteiligt. Bei ihrer Untersuchung konzentrierten sich die Forscher auf die beiden Teilregionen, die in der Amygdala „basolateral” (BLA, unten) und „zentromedial” (CMA, oben) liegen.

Insgesamt 33 Testpersonen nahmen an der Studie teil, sechzehn Patienten mit GAD und siebzehn psychologisch gesunde Menschen, die zur Kontrolle untersucht wurden. Die Studienteilnehmer ließen ihre Gedanken schweifen, während sie einen achtminütigen „funktionellen MRT-Scan” hatten. Bei diesem Verfahren befindet sich die Testperson in einer Röhre mit einem magnetischen Feld, und Veränderungen der Aktivität in verschiedenen Gehirnregionen werden auf Bildern (Scans) sichtbar gemacht, die Unterschiede des Blutflusses im Gehirn anzeigen.

Die Autoren konzentrierten sich bei der Auswertung der Scans auf die BLA- und CMA-Regionen der Amygdala. Die Scans der Kontrollgruppe zeigten den Normalzustand des Gehirns, bei dem die BLA-Region in Verbindung mit Gehirnregionen steht, die für die anfängliche und weitere Verarbeitung von Sinneswahrnehmungen, emotionalen und geistigen Funktionen zuständig sind. Die CMA-Region hat aktive Nervenverbindungen mit dem Mittelhirn, dem Thalamus und dem Kleinhirn. Diese Teile des Gehirns kontrollieren den Informationsfluss, koordinieren Bewegungen und regulieren die Aufmerksamkeit, die Herzfrequenz und die Atmung. Außerdem setzen sie Neurotransmitter (Botenstoffe) wie Serotonin und Dopamin frei.

Auf den Scans der Amygdala von GAD-Patienten fanden die Autoren zwei wesentliche Unterschiede zu gesunden Testpersonen. Die Amygdalaregionen der GAD-Patienten hatten weniger aktive Verbindungen zu der Gehirnregion, die bestimmt, welche Reize ein Mensch als wichtig oder unwichtig wahrnimmt. Dafür hatten sie aktivere Verbindungen zu einem Netzwerk von Nerven im Großhirn, das für die geistige Kontrolle über Emotionen zuständig ist.

„Die basolaterale Amygdala hatte weniger aktive Verbindungen mit all ihren normalen Zielregionen aber dafür mehr mit zentromedialen Zielgebieten”, sagt Etkin. „Und die zentromediale Amygdala hatte weniger aktive Verbindungen mit ihren normalen Zielregionen aber dafür mehr mit basolateralen Zielregionen.”

Damit hatte die Analyse der Nervenverbindungen der Amygdala zu bestimmten Gehirnregionen gezeigt, welche Regionen zusammenarbeiten, und wie sich die Funktion der Amygdala bei GAD-Patienten und gesunden Menschen unterscheidet. Die Autoren meinen, dass die beobachteten Unterschiede der Nervenverbindungen erklären könnten, warum Menschen mit GAD zwanghafte und überwältigende Emotionen und Sorgen haben.

Etkin und seine Kollegen meinen, dass künftige Studien dieser Art mögliche Zusammenhänge zwischen GAD und Depression untersuchen sollten.

Quellen:

HealthImaging, 8.12.09

Etkin et al. Archives of General Psychiatry, 7.12.09

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Von den Madeleine-Küchlein in Prousts Novelle Auf der Suche nach der verlorenen Zeit zu dem anmaßenden Restaurantkritiker im Film Ratatouille, den der Duft von geschmortem Gemüse in seine Kindheit zurück versetzt – Künstler wussten schon lange, dass manche Gerüche spontan die lebhaftesten Erinnerungen wachrufen können. Wissenschaftler am Weizmann Institute of Science in Israel haben jetzt die wissenschaftliche Basis für diesen Zusammenhang aufgezeigt. Ihre Forschungsergebnisse sind in der letzten Ausgabe von Current Biology veröffentlicht worden.

Yaara Yeshurun, eine Doktorandin, Prof. Noam Sobel und Prof. Yadin Dudai von der Abteilung Neurobiologie des Instituts dachten darüber nach, ob der Schlüssel vielleicht gar nicht unbedingt in der Kindheit selbst liegt, sondern im Zusammentreffen der allerersten Wahrnehmung eines Geruches mit der eines bestimmten Gegenstandes oder Ereignisses. Oder anders ausgedrückt, es könnte die anfängliche Assoziation eines Geruches mit einer Erfahrung sein, die im Gehirn irgendwie einen einzigartigen und bleibenden Eindruck hinterlässt.

Diese Idee testeten die Wissenschaftler mit dem folgenden Experiment: Zuerst schauten sich Testpersonen in einem eigens dafür ausgestatteten Geruchslabor Bilder von 60 Gegenständen an, von denen jedes zusammen mit einem gleichzeitig ausströmenden angenehmen oder unangenehmen Geruch gezeigt wurde, der von einer Maschine, einem sogenannten Olfaktometer erzeugt wurde. Danach wurde das Olfaktometer ausgeschaltet, die Testpersonen betrachteten die Bilder noch einmal und versuchten, sich an die dazu passenden Gerüche zu erinnern. Dabei machten die Forscher Bildaufnahmen von der Gehirnaktivität der Testpersonen mit einem sogenannten fMRT-Scanner, einem Gerät, mit dem sich die erhöhte Durchblutung aktiver Gehirnregionen sichtbar machen lässt.

Jetzt hatten die Forscher bei den Testpersonen eine erste Assoziation zwischen Bildern und Gerüchen hergestellt, und sie hatten Aufnahmen der zu jeder Assoziation gehörenden Gehirnaktivität. Nun untersuchten sie einen möglichen Unterschied zwischen der ersten und einer weiteren Assoziation und wiederholten dazu den ganzen Test – diesmal mit Bildern, Gerüchen und fMRT zusammen – mit den gleichen Bildern, aber jedes kombiniert mit einem anderen Geruch. Schließlich kamen die Testpersonen eine Woche später zu einem weiteren fMRT-Scan der Gehirnaktivität. Dabei betrachteten sie die Gegenstände ein letztes Mal und versuchten, sich an die damit assoziierten Gerüche zu erinnern.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass nach einer Woche, auch wenn sich die Testperson gleich gut an beide Gerüche erinnern konnte, die erste Assoziation ein unverkennbares Muster der Gehirnaktivität zeigte. Dieser Effekt war immer zu sehen und unabhängig davon, ob der Geruch angenehm oder unangenehm war. Diese einzigartige „Repräsentation” (innere Abbildung der Außenwelt im Gehirn) zeigte sich in den Gehirnregionen des Hippocampus, der am Gedächtnis beteiligt ist, und der Amygdala, die am Gefühl beteiligt ist.

Das Muster der Gehirnaktivität was derart charakteristisch, dass die Wissenschaftler vorhersagen konnten, an welche Assoziation eine Testperson sich erinnern würde, indem sie einfach die Gehirnaktivität in diesen beiden Regionen nach der allerersten Wahrnehmung eines Geruches analysierten. Die Wissenschaftler konnten sogar schon beim Betrachten der fMRT-Aufnahmen am ersten Tag des Experiments voraussagen, zu welchen Assoziationen es eine Woche später kommen würde.

Um zu untersuchen, ob die Wahrnehmung anderer Reize diese Tendenz auch zeigt, wiederholten die Forscher das ganze Experiment mit Geräuschen anstelle von Gerüchen. Dabei stellten sie fest, dass Geräusche keineswegs ein ähnlich unverwechselbares „Urmuster“ der Gehirnaktivität hervorriefen wie Gerüche. In anderen Worten zeigen diese Ergebnisse eine Besonderheit des Geruchssinns. „Aus irgendeinem Grund brennt sich die erste Assoziation mit einem Geruch in das Gedächtnis ein“, sagt Prof. Sobel, „und weil es dieses Phänomen gibt, konnten wir voraussagen, welche Erinnerung eine Woche später wiederkommen würde, und das allein aufgrund der Gehirnaktivität.“

Yeshurun: „Soweit wir wissen, ist dieses Phänomen einzigartig für Gerüche. Geruchserinnerungen aus der Kindheit könnten nicht deshalb besonders sein, weil die Kindheit als solche etwas Besonderes ist, sondern einfach weil wir in diesem Lebensalter etwas zum ersten Mal mit einem Geruch assoziieren.“

Quellen:

Weizmann Institute of Science, 9.11.09

Current Biology, 9.11.09

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In einer neuen Studie gelang es Psychologen an der University of Alabama, Birmingham (UAB) in den USA zum ersten Mal zu sehen, wie genau verschiedene Gehirnregionen des Menschen bei einem unerwarteten oder traumatischen Ereignis reagieren. Die Untersuchung könnte die Entwicklung biologischer Diagnoseverfahren ermöglichen, mit denen man bei Leuten eine Posttraumatische Belastungsstörung (PTSD) feststellen kann, oder Patienten mit PTSD, die von einer bestimmten Behandlungsmethode profitieren könnten.

Für ihre Studie benutzten die Forscher der UAB die Technik der sogenannten funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT), um Veränderungen der Gehirnaktivität in den Regionen sichtbar zu machen, die an Angst, Lernen und Gedächtnis beteiligt sind. Sie verglichen die Reaktion im Gehirn von Testpersonen, die sie durch ein unangenehm lautes Geräusch erschreckten, bevor und nachdem die Studienteilnehmer gelernt hatten, das Geräusch richtig vorauszusagen.

„Wenn das Geräusch unerwartet ist, reagiert das Gehirn darauf stärker”, sagt der Psychologe Dr. David Knight, der Hauptautor der Studie an der UAB, die jetzt schon online zu lesen ist und im Januar 2010 in NeuroImage erscheinen soll. „Aber wenn die Studienteilnehmer voraussagen können, ob sie das unangenehme Geräusch hören werden, sieht man, wie sich diese Gehirnregionen beruhigen, sodass es zu einer schwächeren Empfindungsreaktion kommt.“

„Während Studien bis jetzt das menschliche Verhalten bei der Reaktion auf einen Schreck untersucht haben, sehen wir nun zum ersten Mal, was sich wirklich in diesen Gehirnregionen abspielt, wenn ein Mensch etwas Unangenehmes und nicht Vorhersagbares passiert“, sagt Knight.

Für die Studie legten die Psychologen der UAB fünfzehn gesunde Erwachsene in einen fMRT-Scanner, einen diagnostischen Apparat, in dem magnetische Strahlung Bildaufnahmen vom Inneren des Körpers erzeugt. Dann wurde den Testpersonen eine Folge von längeren tiefen und hohen Tönen vorgespielt. Bei manchen Tönen konnten die Testpersonen vorhersagen, dass danach ein kurzes, sehr lautes Geräusch (nahe der Schmerzgrenze) folgt, und bei anderen, dass es nicht folgt. Während der Experimente schätzten die Testpersonen die Bedeutung der Warntöne auf einer Skala von null bis hundert ein, je nachdem, für wie wahrscheinlich sie das laute Geräusch nach verschiedenen Warntönen hielten.

Außerdem bestimmten die Forscher bei den Testpersonen die Hautfeuchtigkeit (Angstschweiß), um die Stärke des körperlichen Unwohlseins kurz vor und nach dem Hören des lauten Geräusches zu messen. Dann analysierten die Forscher den Zusammenhang zwischen den Reaktionen der Haut und des Gehirns und damit den Einfluss der Gehirnaktivität auf den Ausdruck von Gefühlen.

Die Auswertung der Gehirnaufnahmen zeigte, dass unangenehme Ereignisse eine erhöhte Aktivität im Frontallappen (der Stirnregion des Gehirns) erzeugten. Diese Aktivität ließ nach, wenn die Testpersonen das unangenehme Ereignis erwarteten, aber nicht, wenn es unerwartet war. Außerdem kontrollierte die Höhe der Gehirnaktivität in diesen Regionen die Stärke der Gefühlsreaktion.

„Diese Ergebnisse sind ein erster Schritt, um Techniken und Verfahren zu finden, mit denen wir in Zukunft bestimmte Gruppen von Patienten untersuchen können und besser verstehen, wie ihre Gehirne auf negative oder unangenehme Reize reagieren“, sagt Knight.

„Wir hoffen, dass unsere Studien zu weiteren führen, in denen wir verschiedene Medikamente darauf testen könnten, ob das bei diesen Menschen die Gehirnreaktion auf abstoßende Reize verändert“, sagt er. „Mit diesen Informationen können wir jetzt anfangen, mit fMRT nach Biomarkern [geeigneten Biomolekülen für eine gezielte Diagnose und Therapie] zu suchen, um so vielleicht unterschiedliche Krankheitstypen besser identifizieren und behandeln zu können.“

Quellen:

University of Alabama, 10.11.09

NeuroImage, Jan 2010

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Sie lassen sich diesen Herbst gegen Grippe impfen? Kanadische Wissenschaftler haben festgestellt, wenn man sich dabei auf ein schönes Bild konzentriert, könnte die Impfspritze weniger wehtun. Nach einer neuen Studie von Forschern der Université de Montréal in Nature Precedings, wirken sich negative und positive Emotionen stark auf das Schmerzempfinden eines Menschen aus.

„Emotionen – oder Stimmungen – können unsere Reaktion auf Schmerzen verändern, weil beides miteinander verknüpft ist“, sagt der Hauptautor der Studie Mathieu Roy, der die Untersuchung als Doktorand an der Université de Montréal durchführte und jetzt Postdoctoral Fellow an der Columbia University ist. „Unsere Tests haben gezeigt, wann unser Gehirn Schmerz wahrnimmt, und wie dieser Schmerz verstärkt werden kann, wenn er mit negativen Emotionen kombiniert wird.“

Für die Studie erhielten 13 Testpersonen kleine, aber schmerzhafte Elektroschocks, mit denen eine Kniereflex-Reaktion ausgelöst wurde. Diese Reflexe werden von Nervenzellen im Rückenmark kontrolliert und lassen sich messen. Während der Experimente wurden den Testpersonen nacheinander Bilder gezeigt, die entweder angenehm (nämlich im Sommer Wasserski fahren), unangenehm (ein grimmiger Bär) oder aber neutral (ein Buch) waren. Dabei wurde die Reaktion im Gehirn der Testpersonen durch fMRT (Funktionelle Magnetresonanztomographie) gemessen. Bei dieser Methode aus der Diagnostik befindet sich der Mensch in einem magnetischen Feld, und die Aktivität bestimmter Gehirnregionen wird sichtbar gemacht, ähnlich wie bei Röntgenaufnahmen.

Anhand der fMRT-Aufnahmen konnten die Wissenschaftler die Gehirnaktivitäten unterscheiden, die durch Emotionen und die Reaktion auf den Schmerz in verschiedenen Gehirnregionen ausgelöst werden. „Wir stellten fest, dass der Anblick unangenehmer Bilder während der Schocks bei den Testpersonen einen stärkeren Schmerz auslöste als das Betrachten angenehmer Bilder“, sagt Dr. Roy.

Die Beobachtungen sind ein wissenschaftlicher Nachweis dafür, dass das Schmerzempfinden eines Menschen von seiner Stimmung beeinflusst wird. Damit stehen sie im Einklang mit Dr. Roy’s früheren Untersuchungen, die zeigten, wie angenehme Musik Schmerzen lindern konnte. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass man eine nicht-medikamentöse Behandlung – zum Beispiel Fotografie oder Musik zum Aufhellen der Stimmung – bei Kranken zum Lindern von Schmerzen verwenden könnte“, sagt er und betont: „Solche Behandlungen wären nicht teuer und ließen sich nach Bedarf für viele Bereiche anpassen.“

Quellen:

UdeMNouvelles, 10.11.09

Nature Precedings, 2009

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In den “Attention-Shifting”-Tests war die Leistungsfähigkeit der gestressten Gruppe tatsächlich erheblich schlechter als die der Kontrollgruppe. Mit Hilfe eines Magnetresonanztomographen konnte außerdem gezeigt werden, dass bei den gestressten Versuchspersonen die Hirnareale im präfrontalen Cortex, die für das Lösen der Aufgaben nötig waren, deutlich niedrigere Aktivität aufwiesen als bei den nicht gestressten.

Stress führt also offensichtlich zu physischen Veränderungen in der Hirnaktivität und damit einhergehend zu einer verminderten Leistungsfähigkeit bei spezifischen Aufgaben.

Die gute Nachricht: Das Gehirn kann sich offensichtlich relativ schnell regenerieren. Als die Forscher die gestressten Studenten einige Zeit nach ihren Prüfungen wieder untersuchten, unterschieden sich ihre Leistungen sich nicht mehr von der Kontrollgruppe.  Auch die Aktivität der entsprechenden Hirnareale war wieder auf dem zu erwartenden Niveau.

Quelle:

Liston et al. Proceedings of the National Academy of Sciences, Jan 2009

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Um herauszufinden, wie sich das Schmerzempfinden unterscheidet, wurden zwei Gruppen von jeweils 15 depressiven und nicht depressiven Personen untersucht. Jede Versuchsperson wurde an ihrem Arm schmerzhaften Empfindungen (durch Hitze) ausgesetzt. Die Hirn-Reaktionen des Versuchspersonen wurden durch einen Magnetresonanztomographen gemessen (das sind die klaustrophobisch engen Röhren, in die Menschen hineingeschoben werden, nicht ohne den Hinweis des Arztes, dass man jetzt wirklich keine Angst haben muss…)  Bevor schmerzhaftes Empfinden ausgelöst wurde, wurden den Versuchspersonen Symbole gezeig, die ihnen ankündigten, ob die nun folgende Empfindung schmerzhaft sein würde oder nicht.

Tatsächlich ließen sich bei den depressiven Versuchspersonen bereits bei der Ankündigung von Schmerz höhere Aktivität in den “Schmerzregionen” des Gehirns feststellen als bei der Kontrollgruppe. Zudem zeigten die depressiven Personen während des Schmerzempfindens eine geringere Aktivität in den Hirnarealen, die das Schmerzempfinden verringern. Warum dies so ist, soll künftige Forschung klären. Dies wäre insofern sinnvoll als dass – so die Autoren – die effektive Behandlung von Depressionen häufig durch das gemeinsame Auftreten von Depressionen mit Schmerzen erschwert wird.

Quelle:

Strigo et al. Archives of General Psychiatry. 2008; 65(11): 1275-1284

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