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Den neuronalen Code des ängstlichen Gehirns aufklären

Zum ersten Mal haben Wissenschaftler schwankende Hirnmuster über mehrere Tage hinweg gemessen. Sie erhaschten einen Blick auf die neuronale Signatur schlechter Stimmung bei ängstlichen Menschen.


Eine aktuelle Studie liefert Hinweise darauf, wie sich eine schlechte Stimmung im Gehirn entwickelt.

Obwohl unser Verständnis von neuropsychiatrischen Erkrankungen wie Angstzuständen und Depressionen im Laufe der Jahre sprunghaft fortgeschritten ist, bestehen nach wie vor große Wissenslücken.

Der Versuch, die inneren Abläufe der kompliziertesten Struktur im Universum zu entschlüsseln, ist mit Schwierigkeiten verbunden.

In einem Prozess, der immer noch der Magie nahe kommt, werden unsere Wahrnehmungen, unser Selbstgefühl und unsere Gefühle zu einem einzigen Erlebnis - dem Bewußtsein - verwoben. Dies ist das Ergebnis von Billionen von Verbindungen zwischen Neuronen.

Jahrelange Studien haben die Rolle der verschiedenen Gehirnregionen aufgezeigt. Wir wissen zum Beispiel, dass der Hippocampus für das Gedächtnis wichtig ist und dass die Amygdala an der Verarbeitung von Emotionen beteiligt ist.

Indem Sie lediglich feststellen, welche Regionen sich auf bestimmte Aktivitäten beziehen, können wir nicht genau verstehen, wie das Gehirn ein so lebendiges Spektrum an Erfahrungen und Emotionen erzeugt.

Eintauchen in die Komplexität der Stimmung

Jeder erlebt emotionale Höhen und Tiefen. Für manche Menschen können die Fluktuationen so stark sein, dass ihr Leben erheblich gestört wird. Das macht Stimmung zu einem wichtigen Thema des Studiums.

Angststörungen betreffen schätzungsweise 40 Millionen Erwachsene in den Vereinigten Staaten, und im Jahr 2016 erlebten beispielsweise mehr als 16 Millionen US-Erwachsene mindestens eine schwere depressive Episode.

Die Verwendung von MRI-Scans und anderen bildgebenden Verfahren hat es den Wissenschaftlern ermöglicht, das Gehirn in neuen Details zu betrachten.

Wenn ein Teilnehmer im kleinen Tunnel eines Geräts unbeweglich liegt, können Forscher sie mit emotional aufgeladenen Reizen präsentieren und dann beobachten, wie das Gehirn reagiert, während sich die Emotionen von positiv zu negativ ändern.

Obwohl durch diese Studien Informationen über die inneren Abläufe unseres Gehirns freigesetzt wurden, ist das Lügen in einem MRI-Scanner so weit wie möglich vom wirklichen Leben entfernt.

Vor kurzem und erstmals haben Forscher ein Experiment entworfen, das die neuronalen Stimmungskorrelationen in realen Situationen misst.

Dr. Edward Chang, ein Neurowissenschaftler, und Dr. Vikaas Sohal, ein Psychiater und Neurowissenschaftler, leiteten das Team. Beide sind Mitglieder der University of California, San Francisco Weill Institute for Neurosciences.

Messung der Gehirnaktivität in Echtzeit

Die minutengenaue Arbeitsweise des menschlichen Gehirns zu beobachten, erforderte eine einzigartige Gruppe von Teilnehmern.

Die Forscher rekrutierten 21 Menschen mit Epilepsie, bei denen bereits 40–70 Elektroden auf der Oberfläche des Gehirns und in einigen tieferen Strukturen implantiert wurden.

Die Teilnehmer hatten die Elektroden in Vorbereitung auf die Operation erhalten, um die für Anfälle verantwortlichen Gehirnabschnitte zu entfernen.

Diese Implantate ermöglichten es den Wissenschaftlern, die Gehirnaktivität für 7–10 Tage aufzuzeichnen. Während dieser Zeit verzeichneten die Teilnehmer Stimmungsänderungen anhand eines Tablet-basierten Fragebogens.

Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler Stimmungsänderungen mit Gehirnaktivität unter Verwendung von Algorithmen korrelieren, die der Hauptautor der Studie, Lowry Kirkby, entwickelt hatte. Die Ergebnisse der Gruppe sind heute in der Zeitschrift erschienen Zelle.

Intrinsische Kohärenznetzwerke

Vor dem Studium der Stimmungstagebücher durchforsteten die Wissenschaftler die Gehirndaten nach intrinsischen Kohärenznetzwerken.

Bei diesen Netzwerken handelt es sich um Gruppen von Gehirnregionen, die tendenziell gleichzeitig aktiv sind. Wissenschaftler verwenden diese koordinierte Aktivität dazu, dass die Regionen zusammenarbeiten und kommunizieren.

Als die Wissenschaftler die Daten aller 21 Teilnehmer verglichen, fanden sie verschiedene "Cliquen" von Hirnregionen, die regelmäßig mit derselben Frequenz feuerten.

Bei 13 der Teilnehmer war eine Clique besonders aktiv. Eine frühere Beurteilung dieser Gruppe hatte gezeigt, dass sie alle relativ hohe Angstzustände hatten.

Die Daten zeigten, dass diese Clique, wenn sie aktiv war, mit Gefühlsstörungen korrelierte.

Insbesondere beobachteten die Forscher eine kombinierte Aktivität im Hippocampus und in der Amygdala. Die Aktivität bestand aus Beta-Wellen, die einen Rhythmus bildeten, den Wissenschaftler zuvor mit ängstlichem Denken verbunden hatten.

Ein derart klares Muster in der Gehirntätigkeit der Gruppe zu finden, brachte die Forscher in Erstaunen.

"Wir waren ziemlich überrascht, als wir ein einziges Signal identifizierten, das bei so vielen Menschen fast völlig depressive Stimmung auslöste."

Dr. Vikaas Sohal, Ph.D.

Nur der Anfang

Die Studie markierte den Beginn dieser Untersuchung, daher war es eine willkommene Begegnung mit einem solchen Muster, das anscheinend klar war. Wie Dr. Sohal sagt: "Das Finden eines solch aussagekräftigen Biomarkers war mehr als wir in dieser Phase des Projekts erwartet hatten."

Die Entdeckung der charakteristischen Hirnaktivität bei 13 Teilnehmern war ebenso überraschend wie die Abwesenheit bei den anderen, die keine so ausgeprägte Angst hatten.

Diese Ergebnisse können Hinweise auf die verschiedenen Arten geben, auf die Menschen, die anfällig für Angstzustände sind, emotionale Informationen verarbeiten.

"Basierend auf dem, was wir über diese Gehirnstrukturen wissen, deutet dies darauf hin, dass die Wechselwirkungen zwischen der Amygdala und dem Hippocampus mit dem Abrufen emotionaler Erinnerungen zusammenhängen könnten und dass dieser Weg besonders bei Menschen mit starker Angstzustände, deren Stimmung dann stark beeinflusst werden kann, sehr stark ist durch das Erinnern von emotionsgeladenen Erinnerungen ", sagt Dr. Sohal.

Es wird noch viel mehr Arbeit folgen, aber Dr. Sohal ist bereits begeistert von den Ergebnissen. Er erklärt: "Als Psychiater ist es zutiefst befriedigend, wenn man den Patienten einen konzeptionellen Rahmen bieten kann, der ihnen hilft zu verstehen, was sie durchmachen, wenn sie sich schlecht fühlen."

Diese Arbeit kann auch zu einer erweiterten Diagnose beitragen. Dr. Chang erklärt: "Die Ergebnisse haben wissenschaftliche Implikationen für unser Verständnis darüber, wie bestimmte Gehirnregionen zu Gemütsstörungen beitragen, aber auch praktische Implikationen für die Identifizierung von Biomarkern, die für neue Technologien verwendet werden könnten, die zur Behandlung dieser Störungen entwickelt werden."

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