Warum werden nur manche Drogenkonsumenten süchtig? Diese Frage haben die Teams von Pier Vincenzo Piazza und Olivier Manzoni am Neurocentre Magendie in Bordeaux (Unité INSERM 862) untersucht. Die Forscher entdeckten, dass der Übergang zur Sucht die Folge einer bleibenden Störung der synaptischen Plastizität in einer entscheidenden Struktur des Gehirns sein könnte. Dies ist der erste Nachweis, dass es einen Zusammenhang zwischen synaptischer Plastizität und dem Übergang zur Sucht gibt.

Die Ergebnisse der Teams vom Neurocentre Magendie stellen die bisherige Vorstellung infrage, dass Sucht durch pathologische Veränderungen im Gehirn verursacht wird, die sich beim Drogenkonsums mit der Zeit entwickeln. Die Ergebnisse zeigen stattdessen, dass Sucht von einer Art der „Anaplastizität” herrühren könnte, das heißt von einer Unfähigkeit des Suchtkranken, die pathologischen Veränderungen auszugleichen, die Drogen bei allen hervorrufen, die sie nehmen.

Die Studie wurde in der Juniausgabe des Journals Science veröffentlicht.

Der freiwillige Konsum von Drogen ist ein Verhalten, dass bei vielen Spezies des Tierreichs verbreitet ist. Aber man dachte lange, dass Sucht, die als ein zwanghafter und pathologischer Drogenkonsum definiert ist, ein Verhalten ist, das für die Spezies Mensch und ihre Sozialstruktur spezifisch ist. Das Team von Pier Vincenzo Piazza konnte 2004 zeigen, dass das charakteristische Suchtverhalten von Menschen auch bei manchen Ratten beobachtet werden kann, die sich Kokain freiwillig selbst verabreichen. Die Sucht bei Menschen und Ratten weist erstaunliche Ähnlichkeiten auf, insbesondere die Tatsache, dass nur ein kleiner Prozentsatz der Konsumenten (Menschen wie Nager) eine Drogensucht entwickelt. Daher eröffnete die Studie drogenabhängigen Verhaltens in diesem Säugetiermodell die Möglichkeit, die Biologie der Sucht zu untersuchen.

Für die aktuelle Studie arbeiteten die Teams von Pier Vincenzo Piazza und Olivier Manzoni zusammen und beschreiben nun zum ersten Mal biologische Mechanismen für der Übergang von einem regelmäßigen aber kontrollierten Drogenkonsum zu einer echten Kokainsucht, die sich durch den Verlust der Kontrolle über den Drogenkonsum auszeichnet.

Chronischer Drogenkonsum führt zu zahlreichen Veränderungen in der Physiologie des Gehirns. Aber welche dieser Veränderungen ist für die Entwicklung einer Sucht verantwortlich? Die Forscher suchten nach einer Antwort auf diese Frage, um gezielt potenzielle Therapiemethoden für eine Krankheit zu entwickeln, für die es entsetzlich wenige Behandlungsmöglichkeiten gibt.

Das Suchtmodell, das in Bordeaux entwickelt wurde, bietet eine einzigartige Möglichkeit, diese Frage zu beantworten. Denn das Modell erlaubt es, Tiere zu vergleichen, die eine identische Drogendosis erhalten, obwohl nur wenige von ihnen süchtig werden. Die Teams von Pier Vincenzo Piazza und Olivier Manzoni verglichen süchtige und nichtsüchtige Tiere, während sie über einen längeren Zeitraum Drogen konsumierten.

Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Tiere, die eine Kokainsucht entwickelten, durch einen dauerhaften Verlust einer Art der neuronalen Plastizität auszeichneten, die als Langzeit-Depression (oder LTD) bezeichnet wird. Darunter versteht man die Fähigkeit der Synapsen (der Teil der Zelle, über den Nervenzellen miteinander kommunizieren), ihre Aktivität unter dem Einfluss bestimmter Reize zu vermindern. Dieser Mechanismus spielt eine entscheidende Rolle bei der Fähigkeit, neue Gedächtnisinhalte zu speichern und daher sich flexibel verhalten zu können.

Nach kurzzeitigem Gebrauch von Kokain ist die LTD unverändert. Bei längerem Gebrauch entwickelt sich jedoch bei allen Konsumenten ein erhebliches LTD-Defizit. Ohne diese Art der neuronalen Plastizität, die eine Voraussetzung für das Lernen ist, wird das Verhalten des Drogenkonsumenten immer unflexibler und er beginnt, ein zwanghaftes Konsumverhalten zu entwickeln. Bei der Mehrheit der Konsumenten funktionieren die biologischen Anpassungsmechanismen, mit denen das Gehirn der Wirkung der Droge entgegensteuern und eine normale LTD wiederherstellen kann. Dagegen führt die Anaplastizität (oder Mangel an Plastizität) bei Drogensüchtigen dazu, dass dieser Schutzmechanismus fehlt, und das LTD-Defizit, das die Droge hervorgerufen hat, wird chronisch.

Dieser dauerhafte Verlust synaptischer Plastizität könnte erklären, warum der Süchtige bei seinem Verhalten auf der Suche nach der Droge äußere Widerstände (Schwierigkeiten bei der Beschaffung der Droge, negative Auswirkungen des Drogenkonsums auf die Gesundheit, das Sozialleben etc.) ignoriert und deshalb sein Verhalten immer zwanghafter wird. So verliert er nach und nach die Kontrolle über den Drogenkonsum und wird süchtig.

Nach Meinung von Pier Vincenzo Piazza und seinen Mitarbeitern lassen diese Ergebnisse auch wichtige Schlussfolgerungen für die Entwicklung neuer Methoden der Suchttherapie zu. „Wahrscheinlich werden wir keine neuen Therapien finden, indem wir versuchen, die Veränderungen zu verstehen, die Drogen im Gehirn von Süchtigen hervorrufen”, erklären die Forscher, „denn ihr Gehirn ist anaplastisch.” Die Autoren schreiben, „Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen, dass wir den Schlüssel zu einer wirklichen Suchttherapie wahrscheinlich im Gehirn der nichtsüchtigen Konsumenten finden werden.”

Die Autoren glauben, „Wenn wir die biologischen Mechanismen verstehen, die eine Anpassung an die Droge ermöglichen und dem Konsumenten helfen, ihren Gebrauch weiter zu kontrollieren, könnten wir vielleicht den anaplastischen Zustand behandeln, der zur Sucht führt.”

Quellen:

INSERM, 24.6.10

Kasanetz et al. Science, Juni 2010

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Dazu haben wir wiederum fünf bemerkenswerte Studien für Sie zusammengestellt, die in den letzten 12 Monaten erschienen sind und die wir alle auch bereits im Blog vorgestellt haben:

Die ersten beiden Studien behandeln das Thema Altersdepression: Welche Wahrnehmungsveränderungen liegen der Altersdepression zugrunde und wie kann Verhaltenstherapie Abhilfe schaffen?

Die dritte Studie geht der Frage nach, ob bei Gedächtnisverlust auch die Emotionen verloren gehen.

Die vierte und fünfte Studien zeigen Faktoren auf, die einen positiven Einfluss auf unsere Gesundheit im Alter haben: die subjektive Sichtweise auf das eigene Alter und die Arbeit im Ruhestand.

Unsere Sprecherin ist Cathleen Henning. Wir wünschen Ihnen viel Freude beim Zuhören!

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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Wenn Sie das nächste Mal einen Studenten in der Bibliothek wegdösen oder eine Kollegin am Arbeitsplatz bei der Siesta sehen, verdrehen Sie nicht gleich die Augen. Eine neue Studie von der University of California in Berkeley zeigt, dass ein Stündchen Schlaf die geistige Leistungsfähigkeit erheblich steigern und wiederherstellen kann. Weiter zeigen sie, dass ein zweiphasiges Schlafmuster nicht nur den Geist erfrischt, es kann Menschen sogar schlauer machen.

Umgekehrt zeigt die Untersuchung, dass der Geist zunehmend träger wird je länger ein Mensch wach ist. Damit bestätigt sie frühere Ergebnisse desselben Forscherteams, dass eine Nacht durchmachen – ein unter manchen Jugendlichen verbreitetes Ritual während der kurzen Schulferien und nach großen Prüfungen – die Aufnahmefähigkeit für neuen Lernstoff um fast vierzig Prozent vermindert, weil sich bestimmte Gehirnregionen bei Schlafmangel einfach abschalten.

„Schlaf gleicht nicht einfach nur die Auswirkungen eines länger andauernden Wachzustandes aus. Sondern, was die geistigen Gehirnfunktionen angeht, macht er Sie noch frischer als vor dem Schlafen”, sagt Matthew Walker, der Leiter der Untersuchungen und ein Assistant Professor für Psychologie an der UC Berkeley.

Für ihre neuste Schlafstudie teilten die Forscher der UC Berkeley 39 gesunde junge Erwachsene in zwei Gruppen auf – Schläfchen und kein Schläfchen. Zur Mittagszeit machten alle Teilnehmer einen anspruchsvollen Lerntest, der ihren Hippocampus strapazieren sollte. Diese Gehirnregion spielt bei der Gedächtnisspeicherung von Faktenwissen eine Rolle. Beide Gruppen lernten ähnlich gut.

Um vierzehn Uhr hielt die Schlaf-Gruppe eine neunzigminütige Siesta, während die andere Gruppe wach blieb. Alle Teilnehmer machten dann am gleichen Tag um achtzehn Uhr einen zweiten Lerntest. Die Versuchspersonen, die den ganzen Tag wach geblieben waren, lernten jetzt schlechter. Diejenigen, die kurz geschlafen hatten, lernten dagegen deutlich besser als die andere Gruppe und sogar besser als sie selbst bei ihrem ersten Test vor dem Mittagsschlaf.

Damit bestätigten die Ergebnisse die Hypothese der Forscher, dass Schlaf dazu dient, den Speicher für das Kurzzeitgedächtnis im Gehirn zu entleeren und Platz für neue Informationen zu schaffen, sagt Walker, der seine noch vorläufigen Ergebnisse am 21. Februar auf der Jahrestagung der American Association of the Advancement of Science (AAAS) in San Diego in Kalifornien vorstellte.

Seit 2007 haben Walker und andere Schlafforscher in ihren Untersuchungen wiederholt gezeigt, dass die Erinnerung von Tatsachen zunächst im Hippocampus gespeichert wird. Von dort wird sie dann zur Stirnregion des Großhirns gesendet, dessen Speicherkapazität größer sein könnte.

„Das ist etwa so, als wenn der Posteingang der E-Mail in Ihrem Hippocampus voll ist, und bis Sie schlafen und dabei diese Fakten-E-Mails wegsortieren, können Sie keine neuen Mails mehr empfangen. Sie werden einfach wieder zurückgesendet, bis Sie geschlafen und dabei die Mails in einen anderen Ordner verschoben haben,” sagt Walker.

In ihrer neusten Studie haben Walker und sein Team eine grundlegende Entdeckung gemacht, nämlich dass dieser Prozess der Gedächtniserneuerung während einer ganz bestimmten Schlafphase stattfindet. EEG- (Elektroenzephalogramm-) Tests der elektrischen Aktivität im Gehirn haben gezeigt, dass diese Erneuerung der Gedächtniskapazität etwas mit dem sogenannten Stadium II des Non-REM-Schlafs zu tun hat. In diesem Stadium befindet sich der Schlafende zwischen Tiefschlaf (Stadium IV des Non-REM-Schlafs) und Traumschlaf (REM-Schlaf; von Rapid Eye Movement, englisch für schnelle Augenbewegungen). Der Zweck dieses Stadiums war bis jetzt nicht klar, aber die neuen Ergebnisse bieten nun eine mögliche Erklärung, warum Menschen mindestens die Hälfte ihres Schlafs im Stadium II des Non-REM-Schlafs verbringen, sagt Walker.

„Ich kann mir nicht vorstellen, dass Mutter Natur uns fünfzig Prozent der Nacht ohne guten Grund von einem Schlafstadium zu einem anderen wechseln lässt“, sagt Walker. „Der Schlaf ist hoch entwickelt. Er gibt uns genau das, was wir brauchen.”

Walker und seine Mitarbeiter wollen nun untersuchen, ob die kürzer werdende Schlafdauer in höherem Alter etwas mit der bekanntlich abnehmenden Lernfähigkeit älterer Menschen zu tun hat. „Wenn wir solch einen Zusammenhang finden, könnte uns das helfen, den Abbau der Gehirnfunktion bei Erkrankungen wie Alzheimer besser zu verstehen,” sagt Walker.

Quelle:

University of California-Berkeley News, 22.2.10

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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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Wollen Ihre Kinder dieses Jahr eine Wii, PlayStation oder Xbox 360? Dieses Weihnachten gibt es beliebte Spielsysteme zuhauf, und Spiele zum Adrenalinpumpen und Scharfschießen. Was sollen Eltern also tun? Gibt es etwas, das all die Stunden wettmacht, die Teens wie gelähmt mit diesen Videospielen zubringen?

Eine neue Studie in Current Directions in Psychological Science, einem Journal der Association for Psychological Science, zeigt, dass regelmäßige Spieler Informationen schnell und präzise verarbeiten können. Und das nicht nur beim Spielen, sondern auch in wirklichen Lebenssituationen.

Für ihre Untersuchung sahen Matthew Dye, Shawn Green und Daphne Bavelier, Psychologen von der University of Rochester in den USA, die gesamte wissenschaftliche Literatur durch, die über Videospiele existiert, und kamen dabei zu ein paar überraschenden Ergebnissen. Zum Beispiel fanden sie, dass begeisterte Spieler nicht nur bei ihrem Lieblingsspiel schneller wurden, sondern auch bei einer Vielzahl ganz unterschiedlicher Labortests für Reaktionszeiten.

Auch viele Skeptiker sind sich darin einig, dass Spieler schnell sind. Aber sie meinen, ihre Genauigkeit lässt nach je schneller sie spielen. Dye und seine Mitarbeiter fanden jedoch das Gegenteil: Die Genauigkeit von Spielern (beim Spiel oder in Labortests) leidet nicht darunter, wenn sie schneller werden. Die Wissenschaftler glauben, das liegt an der verbesserten visuellen Wahrnehmung eines Spielers. Wenn jemand Videospiele spielt, erhöht das die Leistungsfähigkeit seines geistigen Rotationsvermögens, seines visuellen und räumlichen Gedächtnisses und bei Aufgaben, die eine geteilte Aufmerksamkeit erfordern.

Die Wissenschaftler kommen zu dem Schluss, dass ein Training mit Videospielen möglich sein könnte, dass Geschlechterunterschiede beim Verarbeiten visueller und räumlicher Reize vermindert und manchen geistigen Abbauprozessen des Alterns entgegenwirkt.

Quellen:

ScienceDaily, 18.12.09

Current Directions in Psychological Science, 8.12.09

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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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