Hirnscans zeigen das Kühlsystem im Kopf

Jeder kennt sie, die faszinierenden bunten Bilder von der “Aktivität” unseres Denkorgans. Doch was genau mit der zugrunde liegenden Methode der funktionellen Kernspintomographie (fMRI, auch Kernspinresonanz genannt) dargestellt wird, ist unter Experten umstritten. Nun glauben japanische Hirnforscher, das Rätsel gelöst zu haben: Dort, wo der Computer Hirnregionen in rot oder anderen warmen Farbtönen darstellt, fließt besonders viel Blut, weil dort die Wärme abgeleitet werden muss, die von aktiven Nervenzellen produziert wird, schließen die Professoren Tsutomu Nakada und Kiyotaka Suzuki von der japanischen Niigata-Universität aus Modellrechnungen, die sie kürzlich auf einem Fachkongress in Chicago vorgestellt haben.

Hirnaktivität beim Tippen mit dem linken Zeigefinger (Foto: Wikipedia)

“Was immer wir tun erfordert Arbeit vom Gehirn”, erklären die Forscher. Welche Teile des Denkorgans dabei aktiv werden, hängt von der Art der Arbeit ab – sei es ein Fußball- oder ein Schachspiel. Bekannt ist, dass dann auch der Blutfluss in den beteiligten Hirnregionen zunimmt und dass die fMRI diese Veränderung anhand der Menge der von roten Blutkörperchen transportierten Sauerstoffmoleküle sichtbar machen kann. Die bisherige Vermutung, dass dies den Nährstoffverbrauch der Nervenzellen widerspiegelt, sei jedoch falsch, beteuern Nakada und Suzuki. Deren Berechnungen zufolge wäre im Blutstrom nämlich etwa sechs Mal mehr Energie in Form von Zucker- und Sauerstoffmolekülen enthalten, als die Nervenzellen für ihre Aktivitäten benötigen. “Dieser Unterschied war für Hirnforscher bislang ein ärgerliches Rätsel”, sagen die Japaner, und sie verweisen darauf, dass solch riesigen Unterschiede zwischen Verbrauch und Bedarf in der Natur äußerst ungewöhnlich seien.

Ihre Forschung zeige nun, dass die bei der fMRI gemessene Zunahme des Blutflusses ein Mechanismus ist, mit dem das “Überhitzen” von Nervenzellen verhindert wird. Der Blutfluss, der in nicht aktiven Hirnregionen – also im “Ruhezustand” – statt findet, würde nämlich nur drei Viertel der Wärme abtransportieren können, die von aktiven Teilen des Denkorgans erzeugt wird. “Unser Modell hat bestätigt, dass die Zunahme des Blutflusses bei der Aktivierung von Hirnregionen genau den nötigen Umfang hat, um die zusätzliche Wärme abzuführen”, rechen die Neurowissenschaftler vor.

Quelle:

• Nakada T, Suzuki K, Kwee I.L.: Excess heat removal is likely to be the main role of increase in regionla blood flow associated with brain activation. Abstract 406.3 des 2009 Neuroscience Meeting Planner. Chicago, IL: Society for Neuroscience, 2009. Online.

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• Blick unter die Schädeldecke – ein kurzes Erklärstück über die fMRI und die Benennung von Hirnregionen

Strom bringt bei Ratten Gedächtnis zurück

Mit Elektroreizen haben amerikanische Wissenschaftler durcheinander geratene Hirnströme bei Ratten wieder in Einklang gebracht und dadurch einen vorübergehenden Gedächtnisverlust (Amnesie) kuriert. Die neuartige Methode könne vielleicht auch einmal bei Menschen eingesetzt werden, spekulierte Prasad R. Shirvalkar vom Mount Sinai Medical Center (New York) bei der Präsentation seiner Arbeit auf einem Fachkongress in Chicago.

„Unsere Experimente zeigen, dass zwei Arten von Hirnströmen – Theta und Gamma – in Einklang gebracht werden müssen, damit wir uns an vergangene Ereignisse erinnern können“, erläuterte Shirvalkar auf der Jahrestagung der Society for Neuroscience, der weltweit größten Tagung von Hirnforschern. „Hirnwellen sind elektrische Rhythmen, in denen sich die Erregung und Hemmung von Nervenzellen widerspiegelt. Wie die Noten eines Liedes sind die Hirnwellen aus verschiedenen Frequenzen zusammen gesetzt. Der Hippocampus, eine Hirnstruktur, die bei der Gedächtnisbildung eine wichtige Rolle spielt, hat zwei auffällige Rhythmen: Theta, mit sieben Schwingungen pro Sekunde, und Gamma, mit 30 Schwingungen pro Sekunde. Wenn die beiden Rhythmen zusammen geführt werden, harmonisieren sie sich etwa so, wie verschiedene Noten einen Akkord bilden können.“

Shirvalkar und seine Mitarbeiter haben nun bei Ratten heraus gefunden, dass Theta- und Gammawellen in Einklang waren, wenn Gedächtnisinhalte erfolgreich aufgerufen wurden; aber nicht, wenn die Erinnerung versagte. Den Gleichklang der Hirnwellen störten die Forscher bei ihren Versuchstieren mit der vorübergehenden Anwendung des Betäubungsmittels Musimol im Hippocampus. Anschließend konnten die Ratten sie sich nicht mehr erinnern, wo in einem Wassertank eine versteckte Plattform lag, auf der sie sich beim umher schwimmen ausruhen konnten. Den künstlich hervor gerufenen Gedächtnisverlust konnten die Wissenschaftler jedoch zumindest teilweise beheben, als sie bei den Nagern eine spezielle Hirnstruktur, den Fornix mit Strom stimulierten. Der Fornix ist eine Nervenbahn, die den Hippocampus mit anderen Regionen des Gehirns verbindet.

Mit speziellen Aufzeichnungsgeräten im Miniaturformat war es den Forschern gelungen, zu beobachten, wie die Hirnwellen sich beim Lernen des Ortes der versteckten Plattform zunächst synchronisiert hatten. Sie konnten zusehen, wie dieser Einklang von Theta- und Gammaband durch die Betäubung wieder verloren ging. Und als sie durch die gezielte elektrische Stimulation des Fornix den Einklang zwischen Theta- und Gammawellen wieder herstellten, erinnerten sich die Ratten und fanden die versteckte Plattform wieder.

„Diese Entdeckung ebnet den Weg zu möglichen neuen Behandlungen, die das Gedächtnis verbessern“, so Shirvalkar. Der Hirnforscher denkt dabei an eine Variante der elektrischen Tiefhirnstimulation. Dieses Verfahren wird bereits seit Jahren erfolgreich eingesetzt, um die Bewegungsstörungen von Parkinson-Patienten und anderen Kranken zu lindern. „Würde man mit der gleichen Methode Hirnregionen reizen, die am Abruf von Erinnerungen beteiligt sind, könnte das vielleicht den Gedächtnisverlust bei der Alzheimer-Krankheit oder bei anderen Demenzen verringern.“

Quelle:

• Shirvalkar PR, Rapp PR, Shapiro ML. Hippocampal theta gamma coherence is required for episodic memory: Therapeutic effects of fornix stimulation on temporary amnesia. Abstract 100.9. des 2009 Neuroscience Meeting Planner. Chicago, IL: Society for Neuroscience, 2009. Online.

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Früh übt sich, wer ein guter Vater wird

Wie gut Männer für ihre Kinder sorgen, hängt auch davon ab, ob sie selbst als Babies von ihrem Vater umsorgt wurden. Diese Vermutung haben Hirnforscher nun mit Tierversuchen an der Kalifornischen Maus (Peromyscus californicus) erhärtet, einer der wenigen Säugetierarten, bei denen die Väter unter natürlichen Umständen Brutpflege betreiben.

„Unsere Beobachtungen legen nahe, dass die väterliche Pflege während der Entwicklungsphase den Umfang und die Qualität des väterlichen Verhaltens später im Leben beeinflusst“, erläuterte die Doktorandin Erin Gleason von der Psychologischen Abteilung der Universität Wisconsin auf der Jahrestagung der Society for Neuroscience in Chicago. Mit ihren Kolleginnen hatte Gleason das Verhalten von zwei Gruppen von Mäusevätern und deren Nachkommen untersucht. In der einen Gruppe waren die erwachsenen Männchen kastriert worden und hatten deshalb weniger Testosteron im Körper. Diese Männchen verbrachten weniger Zeit in engem Kontakt mit ihren Jungen und pflegten diese auch weniger gut als eine Vergleichsgruppe normaler, nicht kastrierter Männchen.

Als die Jungen aufgewachsen waren, durften sie sich mit Weibchen paaren und die Forscher zeichneten dann mit Videokameras auf, wie die Söhne kastrierter und nicht-kastrierter Väter nun ihrerseits mit dem eigenen Nachwuchs umgingen. Die Auswertung der Videoaufnahmen ergab, dass die künstliche Verringerung des Geschlechtshormons Testosteron auch für die Enkel spürbare Folgen hatte. Die Söhne der kastrierten Väter verbrachten nämlich eindeutig weniger Zeit mit ihren Jungen und sie ließen den Nachwuchs annähernd doppelt so lange allein, wie die Väter der Vergleichsgruppe. Außerdem konnte Gleason beobachten, dass die in ihrer Kindheit vernachlässigten Mäuse ihre Jungen zwar vier Mal so oft aufsammelten – allerdings gelang es diesen Vätern meistens nicht, ihre Jungen auch zurück ins Nest zu bringen.

Für Gleason ist die Studie ein klarer Hinweis, dass Gene alleine das unterschiedliche Verhalten bei der Brutpflege nicht erklären können. „Vielmehr wird das väterliche Verhalten bereits während der frühen Kindheit geprägt“, so Gleason – „und wahrscheinlich ist dies bei Menschen genau so.“

Quelle:

• Gleason AD, Marler CA. Epigenetic Transmission of Paternal Behavior in the Monogamous and Biparental California Mouse, Peromyscus Californicus. Abstract 100.9. des 2009 Neuroscience Meeting Planner. Chicago, IL: Society for Neuroscience, 2009. Online.

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Hirnveränderungen bei Stotterern sichtbar gemacht

Nervenbahnen, die Signale zwischen dem Hör- und Sprachzentrum der linken Hirnhälfte übertragen, sind bei Stotterern offenbar unterbrochen, berichteten Mitarbeiter der nationalen Gesundheitsinstitute der USA (NIH) auf dem weltweit größten Treffen von Hirnforschern in Chicago.

In der rechten Hirnhälfte fließen die Daten bei Stotterern zwar leichter als bei Menschen ohne Sprachprobleme, fand Soo-Eun Chang mit ihren Kollegen heraus. Dies nützt den Stotterern aber wenig, da Worte und Sprache in aller Regel von der linken Seite des Denkorgans viel leichter geformt werden, als von der rechten. Untersucht und miteinander verglichen wurden 21 gesunde Erwachsene, die bereits von Kind an gestottert hatten, und 21 weitere gesunde Freiwillige ohne Sprachprobleme.

Dass das Gehirn von Stotterern „seitenverkehrt“ angelegt sei, hatte man bereits vor 80 Jahren postuliert. Auch hatten frühere Studien immer wieder Unterschiede im Energieverbrauch zwischen den beiden Hirnhälften bei Stotterern gegenüber flüssigen Sprechern gezeigt. Erst in den vergangenen Jahren ist es den Neurowissenschaftlern jedoch gelungen, den Datenfluss zwischen verschiedenen Hirnregionen entlang der Nervenbahnen sichtbar zu machen.

“Unsere Studie ist die erste, bei der die beim Stottern gestörten Verbindungen derart detailliert erfasst wurden“, erklärte Chang, die nach ihrer Doktorarbeit als Professorin an die Universität von Michigan gewechselt ist. Die Koordinationsstörung zwischen sprachverarbeitenden und spracherzeugenden Regionen der linken Hirnhälfte zeigten die Stotterer sogar dann, wenn sie schwiegen. Für Chang ist das ein klarer Hinweis darauf, dass der gestörte Datenfluss nicht etwa eine Folge des Stotterns ist, sondern dass die „schlechte Leitung“ die Ursache der Sprachstörung sein könnte.

Der Vortrag war nur einer von mehr als 14000 Präsentationen auf der 40. Jahrestagung der Society for Neuroscience, zu der noch bis zum Mittwoch etwa 35000 Spezialisten aus aller Welt erwartet werden.

Quelle:

• Chang S, Horwitz B, Ludlow CL. Inter- and intra-hemispheric functional connectivity differs during speech and non-speech production in stuttering speakers. Abstract 82.2 des 2009 Neuroscience Meeting Planner. Chicago, IL: Society for Neuroscience, 2009. Online.

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Stiche ins Gehirn lassen Nerven wachsen

Mit Akupunkturnadeln ist es Forschern der Universität von Süd-Florida gelungen, das Wachstum neuer Nervenzellen im Gehirn erwachsener Mäuse anzuregen. „Die punktgenaue Stimulation bestimmter Hirnregionen führte dazu, dass die Stammzellen der Tiere sich vermehrten, zu wandern begannen und die Selbstheilungskräfte stärkten“, berichtete Shijie Song auf der weltgrößten Versammlung von Hirnforschern, der Jahrestagung der Society for Neuroscience in Chicago.

Akupunktur als eine Art der chinesischen traditionellen Medizin wird seit tausenden Jahren eingesetzt, um Krankheiten zu behandeln und Schmerzen zu lindern, erinnerte Song. „Gegen fortschreitende Nervenkrankheiten wie Alzheimer, Parkinson oder Chorea Huntington hat die Akupunktur jedoch nichts gebracht“, bemerkte der chinesische Neurochirurg, der die Akupunktur selbst gelegentlich bei seinen Patienten anwendet hat.

Ursprünglich wollte Song mit seinen Experimenten fremde Zellen in das Gehirn der Versuchstiere verpflanzen. Dabei hatte er „eher zufällig“ bemerkt dass dort, wohin er mit seinen Führungsnadeln gestochen hatte, nach einiger Zeit neue Nervenzellen zu sprießen begannen. Sein Chef Juan Sanchez-Ramos sei zunächst skeptisch gewesen und habe ihm nicht geglaubt, sagte Song.

Zur Bestätigung entwarf Song dann weitere Experimente, bei denen er mit Akupunkturnadeln gezielt in verschiedene Punkte im Gehirn betäubter Labormäusen stach. Unter dem Mikroskop konnte der Neuroforscher mit seinen Kollegen danach mit einem grünen Leuchtstoff markierte Stammzellen aus dem Knochenmark beobachten, die in das Gehirn zum Ort der Verletzung einwanderten. Aus den Knochenmarks-Stammzellen entstanden offensichtlich neue Nervenzellen, und zwar auch in Hirnregionen, wo dieser Prozess („Neurogenese“) unter natürlichen Umständen nicht statt findet.

„Mit diesem Experiment gewinnen wir neue Einsichten in Vorgänge, die die Geburt neuer Nervenzellen regeln und die zu einer besseren Selbstheilung des Gehirns nach einem Schädeltrauma, Schlaganfall oder neurodegenerativen Erkrankungen führen könnten“, hoffen die Forscher. Bei einem Versuch mit Labormäusen, die als Modelltiere für die Alzheimer-Krankheit herhalten müssen, hätten die Nadelstiche ins Gehirn sogar die Gedächtnisstörungen der Nager lindern können, sagte Song.

In weiteren Studien will er jetzt die Signalwege erkunden, die durch die Nadelstiche angeregt wurden. Außerdem will das Forscherteam heraus finden, wie dauerhaft eingesetzte Nadeln mit und ohne elektrische Reizung die Selbstheilungskräfte des Gehirns anstoßen können.

Quelle:

• Song, S. et al. Promotion of brain self-repair mechanisms by stereotaxic micro-lesions. Abstract 32.6 des 2009 Neuroscience Meeting Planner. Chicago, IL: Society for Neuroscience, 2009. Online.

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Oregano soll Depressionen verhindern

Vielleicht ist ja doch nicht alles Aberglaube, was aus dem Mittelalter stammt:  Oregano wurde einstmals vermeintlichen Hexen unter die Nase gehalten, um den Teufel zu vertreiben. Zum Schutz vor bösen Mächten legte man es in den Brautschuh und seinen Beinamen “Wohlgemut” erhielt das Kraut, weil es angeblich Kummer vertreiben und die Menschen fröhlich machen sollte. Viel wissenschaftlicher klingt dagegen, was Mitarbeiter der Schweizer Firma DSM Nutritional Products heraus gefunden haben: “Unsere Daten zeigen, dass Oreganoextrakt ein hirnaktiver moderater Serotonin-Wiederaufnahmehemmer ist mit antidepressiven und angstlösenden Eigenschaften”,  berichteten Hasan Mohajeri und seine Mitarbeiter in Chicago auf dem weltweit größten Treffen von Hirnforschern, der Jahrestagung der Society for Neuroscience. Zurück übersetzt ins Deutsche bedeutet dies: Oregano könnte gegen Depressionen wirksam sein.

Gegen Depressionen scheint ein Kraut zu wachsen: Oregano (Foto: Thomas Then, Wikipedia GNU FDL

Mit einem so genannten Mikrodialyse-Experiment hatte Mohajeri bei Ratten direkt beobachten können, wie der Oreganoextrakt im Gehirn der Tiere die Menge des “Wohlfühl-Botenstoffes” Serotonin vermehrte. In einem weiteren Tierversuch hätten sich Mäuse nach Aufnahme des Extraktes  weniger depressiv verhalten als Artgenossen, die kein Organo gefressen hatten. Zwar räumt Mohajeri ein, dass Depressionen Mäusen nur schwer anzusehen sind. Der Verhaltenstest sei aber allgemein akzeptiert und werde häufig genutzt um die Stärke von antidepressiven und angstösenden Wirkstoffen zu messen, sagt der Wissenschaftler, der vor dem Wechsel in die Industrie am Zentrum für Medizinische Forschung der Universität Zürich gegen die Alzheimer-Krankheit geforscht hat.

Nach Schätzungen des US-amerikanischen Institut für Geistige Gesundheit (National Institute of Mental Health) leiden jährlich 10 bis 15 Prozent aller Erwachsenen unter Depressionen. Experten der Weltgesundheitsorganisation erwarten, dass die Krankheit häufiger wird und dass im Jahr 2020 ein Viertel der Bevölkerung betroffen sein wird. Zwar gibt es Dutzende wirksame Arzneimittel gegen Depressionen und Angststörungen, “die meisten können aber schwerwiegende Nebenwirkungen haben und bei etwa einem Viertel der Patienten helfen diese Mittel nicht”, sagt Mohajeri.

Bei seinem neuen Arbeitgeber DSM, dem weltweit führender Lieferanten von Vitaminen für die Lebensmittelindustrie, suchte der gebürtige Iraner deshalb nach Natursubstanzen mit antidepressiver Wirkung und insbesondere nach Stoffen, die in der Nahrung vorkommen. Es sei allgemein akzeptiert, dass unsere Nahrung sowohl die körperliche wie auch die geistige Gesundheit beeinflusst, erinnerte Mohajeri. Für besonders empfindliche Menschen die beispielsweise erblich vorbelastet sind oder mit schwierigen Lebensumständen zu kämpfen haben, könne die richtige Ernährung den Unterschied ausmachen zwischen einem befriedigenden Dasein und einem Leben voller Stimmungsschwankungen, versicherte der Industrieforscher: “Wenn der Körper die Nahrung erhält, die er braucht, funktioniert das Gehirn besser.”

Wie auch die meisten geistigen Erkrankungen werden Stimmungsschwankungen durch ein Ungleichgewicht zwischen bestimmten Botenstoffen des Gehirns verursacht. Bei Angststörungen und Depressionen sind die Neurotransmitter Serotonin, Noradrenalin und Dopamin beteiligt. Die Forscher überprüften deshalb eine riesige Sammlung von Pflanzenextrakten – eine Stoffbibliothek – und ermittelten daraus jene Kandidaten, die den Stoffwechsel der drei Neurotransmitter beeinflussten. Dabei zeigte sich, dass ein spezieller Extrakt aus Oregano den Abbau der Botenstoffe im Gehirn verlangsamte. Zwei Inhaltsstoffe des Extraktes waren für dessen biologische Aktivität hauptsächlich verantwortlich: Carvacrol und Thymoquinon, von denen man auch weiß, dass sie als Antibiotika gegen Bakterien wirken.

Zwar ist der Oregano-Extrakt nur ein Tausendstel so stark wie eines der meistgenutzten Antidepressiva, Fluoxetin. Dennoch zeigte es bei Ratten den gewünschten Effekt und ist mittlerweile auch an gesunden Freiwilligen getestet worden, wo es keine Nebenwirkungen gegeben hat. Laut Mohajeri soll der Oreganoextrakt jedoch nicht den etablierten Antidepressiva Konkurrenz machen. Geplant sei vielmehr, es als Nahrungsergänzungsmittel anzubieten oder zusammen mit Vitaminen und Mineralien in Pillenform zu pressen, die dann etwa zur Stresslinderung angepriesen werden sollen oder zur Vorbeugung gegen Depressionen. Bei den menscchlichen Versuchspersonen sei hier eine günstige Wirkung beobachtet worden.

Die ursprünglich im Mittelmeerraum beheimatete Pflanze Oregano ist fester Bestandteil der mediterranen Küche. Als Gewürzmittel wird das Kraut mit dem herben Aroma seit mindestens 300 Jahren geschätzt und ohne die grünen Blättchen wäre heute keine Pizza komplett. Laut Hippokrates, dem berühmtesten Arzt des Altertums, soll Oregano übrigens auch Geburten beschleunigen und Hämorrhoiden heilen. Dies habe man aber noch nicht getestet, erklärte in Chicago Hasan Mohajeri auf unsere Nachfrage.

Quelle:

• Mohajeri M et al. Monoamine reuptake inhibition and improvement of mood by a specified oregano extract. Abstract 97.6 des 2009 Neuroscience Meeting Planner. Chicago, IL: Society for Neuroscience, 2009. Online.

Weitere Informationen:

• Viel Wissenswertes über Oregano enthält dieser Artikel der Wikipedia
• Ausführliche Informationen über Depressionen finden Sie in der Online-Broschüre “Zurück ins Leben” vom Verband Forschender Arzneimittelhersteller.
• Das Kompetenznetz Depression informiert in Wort und Bild und bietet ein Forum, in dem Betroffene sich austauschen können.
• Kompetent, ausführlich und neutral sind auch die Informationen der Apotheken-Umschau über Depressionen
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Mehr Gefühl Dank Tai Chi?

Anhänger der traditionellen chinesischen Bewegungsübungen des Tai Chi haben – insbesondere im Alter – ein besseres Fingerspitzengefühl als Menschen, die sich auf andere Weise fit halten. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommt eine Untersuchung, die Wissenschaftlerinnen des Osher Research Institutes der Harvard Medical School in Boston durchgeführt haben.

Zwar weiß man schon seit Jahren, dass beispielsweise Blinde, Pianisten oder Geiger, die ihre Fingerspitzen durch tägliche Übungen schulen, ein größeres Feingefühl haben als Normalbürger. Die Übungen des Tai Chi aber verlaufen berührungslos. Bei den fließenden Bewegungsformen und Positionen wie “Wolkenhände”, “am Webstuhl arbeiten” oder “der weiße Kranich breitet seine Schwingen aus” hatten die 14 Studienteilnehmer lediglich die geistige Aufmerksamkeit auf ihre Arme und Hände einschließlich der Fingerspitzen gerichtet.

Alle Probanden hatten mindestens zwei Jahre lang drei Mal pro Woche geübt. Dann wurden sie gebeten, mit dem Zeigefinger zu ertasten, ob mehrere eng benachbarte Rillen längs oder quer verliefen. Im Durchschnitt gelang dies den Tai Chi-Praktikern noch bei einem Rillenabstand von 1,38 Millimetern. Eine Vergleichsgruppe gleich alter Erwachsener benötigte zur Lösung dieser Aufgabe jedoch im Mittel einen Abstand von 1,83 Millimetern zwischen den Rillen. Besonders ausgeprägt war die Überlegenheit der älteren Tai Chi-Anhänger, die noch Unterschiede von 1,5 Millimeter ertasteten – wogegen ältere Menschen aus der Vergleichsgruppe 2,35 Millimeter benötigten.

Dies seien “neue und wichtige Ergebnisse” sagten die Studienleiterinnen Catherine Kerr und Jessica Shaw anläßlich der Jahrestagung der amerikanischen Society for Neuroscience im kalifornischen San Diego. Tai Chi schütze womöglich vor dem altersbedingten Nachlassen des Tastsinns, spekulierten sie. Mit der Untersuchung sehen Kerr und Shaw auch ihre Hypothese bekräftigt, dass die anhaltende geistige Konzentration auf bestimmte Körperteile beim Tai Chi die Wahrnehmungsfähigkeit in ähnlicher Weise verbessern kann wie beispielsweise das Üben der Blindenschrift. “Die Trainingseffekte des Tai Chi führen wahrscheinlich zu Veränderungen an den Sinnesnerven und im Gehirn der Übenden”, vermutet Kerr. Solche Veränderungen müssten in weiteren Studien nachgewiesen werden, forderten die Wissenschaftlerinnen. Außerdem sollten größere Untersuchungen zum Nutzen von Tai Chi bei Senioren durchgeführt werden, denn diese könnten bedeutsam sein, um die Folgen des Alterns zu mildern.

Quelle:

• Kerr CE et al.: Tactile acuity in Tai Chi practitioners. Abstract 100.9. des 2007 Neuroscience Meeting Planner. San Diego, CA: Society for Neuroscience, 2007. Online.

Weitere Informationen:

• Bei Wikipedia findet man nähere Erläuterungen sowohl zum Tai Chi als auch zu einer ähnlichen Form chinesischer Meditations- und Bewegungsübungen, dem Qigong (=Chigong).

Zuviel Ultraschall fürs Ungeborene?

Aller guten Dinge sind drei, dies gilt zumindest für die routinemässige Untersuchung von Ungeborenen im Mutterleib mit Hilfe der Ultraschalltechnik. Drei Untersuchungen sollen von Ärzten im Rahmen der Mutterpass-Vorsorge durchgeführt werden; drei Ultraschall-Termine werden von Fachgesellschaften einhellig empfohlen und diese drei Untersuchungen bergen keine bekannten Risiken für Mutter und Kind, so die einhellige Aussage verschiedener Lehrbücher und Nachschlagewerke.

Ultraschallbild eines Ungeborenen (Foto: Siemens)

Tatsächlich rechnen deutsche Frauenärzte jedoch durchschnittlich fünf bis acht Untersuchungen pro Schwangerschaft mit den Krankenkassen ab. Hinzu kommt noch eine unbekannte Zahl von Sitzungen für “Erinnerungsfotos” ohne medizinische Notwendigkeit – von verrauschten Schnappschüssen in schwarzweiss bis zu bunten, dreidimensionalen Porträts in millimetergenauer Auflösung und sogar Videos “zum Mitnehmen”.

Mit der wachsenden Gesamtdauer der Beschallung im Mutterleib könnte auch das Risiko für Entwicklungsschäden ansteigen, warnten Hirnforscher kürzlich auf der Jahrestagung der US-Gesellschaft für Neurowissenschaften in Atlanta. Grund zur Sorge ist für Eugenius S. Ang von der Yale Medical School in New Haven eine Studie mit mehr als 300 schwangeren Mäusen, die unterschiedlich lange dem Ultraschallkopf eines modernen Diagnosegerätes ausgesetzt waren. Als die Jungen zehn Tage nach der Geburt geopfert und deren Hirne untersucht wurden, sahen Ang und dessen Kollegen, dass Untersuchungszeiten von zwei mal 15 Minuten oder mehr die normale Wanderung von Nervenzellen in der Großhirnrinde eindeutig gestört hatten. Infolgedessen hatte sich auch die Anordnung der Hirnzellen in verschiedenen Schichten und die Verschaltung dieser Zellen untereinander im Vergleich zu nicht beschallten Tieren verändert. Ähnliche Veränderungen können auch durch Röntgenstrahlung im Mutterleib hervorgerufen werden, und es gibt Hinweise, dass Störungen im Wanderverhalten der Nervenzellen während der Embryonalentwicklung möglicherweise zu Schizophrenie führen können, einer schweren Geisteskrankheit.

Ang und sein Chef, der renommierte Neurowissenschaftler Pasko Rakic wollen keine Panikmache betreiben. Ärzte sollten Ultraschalluntersuchungen auch weiterhin für “angemessene medizinische und diagnostische Zwecke” nutzen, betonen sie. Dass die vor 50 Jahren eingeführte Methode besser und sicherer ist als etwa Röntgenaufnahmen bezweifeln sie nicht. Auch würde eine Bestrahlung von zwei mal 15 Minuten bei der Maus, umgerechnet auf die Entwicklungsdauer des menschlichen Gehirns natürlich einer viel längeren Zeitspanne entsprechen. „Andererseits sind unsere Hirne aber auch viel komplizierter als die von Mäusen“, gibt Ang zu bedenken. Er forderte, die Auswirkungen des Ultraschalls nun auch in grösseren Hirnen zu untersuchen, die sich – ebenso wie das des Menschen – langsamer entwickeln. Solch eine Studie mit Affen habe man gerade begonnen, Ergebnisse seien aber erst im Jahr 2008 zu erwarten.

"Kein Grund zur Beunruhigung": Professor Bernd-Joachim Hackelöer

Bei der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin (DEGUM) sieht man keinen Anlass zur Beunruhigung. “Seit 30 Jahren gibt es Behauptungen über die Schädlichkeit von Ultraschalluntersuchungen in der Schwangerschaft, aber diese Arbeiten sind alle fehlerhaft”, sagt Professor Bernd-Joachim Hackelöer, Vorstandsmitglied der DEGUM und Experte für Ultraschall in der Gynäkologie. Im europäischen Dachverband EFSUM hat man eigens eine Gruppe von Spezialisten damit beauftragt, alle Studien auszuwerten und auch neue Daten zu überprüfen, berichtet Hackelöer. Das Ergebnis dieser “Wachhund-Kommission” sei klar und alle bisher vermeldeten Auffälligkeiten hätten sich bei näherer Betrachtung in Luft aufgelöst. Weder vergrößerten die Routineuntersuchungen in der Schwangerschaft den Anteil der Linkshänder unter Knaben, noch verringerten sie das durchschnittliche Geburtsgewicht und sie erhöhten auch nicht das Risiko für die Kleinen, später an einer Lese-Rechtschreibschwäche (Dyslexie) zu erkranken.

Dennoch hat sich in den Vereinigten Staaten die oberste Zulassungsbehörde FDA klar gegen die Praxis des Baby-Fernsehens und gegen reine Erinnerungsfotos ausgesprochen. Nicht-Ärzten sind sie in den USA sogar verboten, während der Gesetzgeber in Deutschland diese Vorsichtsmaßnahme anscheinend für überflüssig hält. Das Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) erklärte sich auf Anfrage für nicht zuständig und verwies auf “Landesbehörden oder entsprechende Standesorganisationen”. Ob medizinisch nicht notwendige Aufnahmen anfertigt würden, von wem, in welchem Umfang und zu welchem Preis wisse man nicht.

Prinzipiell dürfe jeder mit den Geräten umgehen, solange er keinen Schaden damit anrichtet, erklärt Hackelöer. Medizinische Untersuchungen und die Möglichkeit, diese dann auch mit den Krankenkassen abzurechnen, sind nur Ärzten erlaubt. Dies schließt aber nicht aus, dass zum Beispiel Hebammen oder sonstige Dienstleister und Firmen die Technik einsetzen und mit ihren Kundinnen privat abrechnen. Dabei sind die Grenzen zwischen sinnvoller Vorsorge, dem Ausschluss von Risiken und reinen Erinnerungsfotos auch in der ärztlichen Praxis oft schwer auszumachen. Dort werden, so erklärt offen eine Gynäkologin, mitunter auch Untersuchungen außerhalb der Vorsorge und ohne konkreten Verdacht gemacht, um Schwangere zu beruhigen, die schlichtweg Angst um ihr Ungeborenes haben.

Wie viele Beschallungen auf das Konto von Ärzten gehen, die aus Unsicherheit und Angst vor Schadensersatzklagen doppelt und dreifach untersuchen, weiss niemand. Allerdings hat die DEGUM Mängel in der Ausbildung vieler Ärzte festgestellt, die zudem vielfach mit veralteten und schlecht gewarteten Geräten arbeiten. Nicht speziell ausgebildete Untersucher würden lediglich 20 Prozent sämtlicher kindlicher Auffälligkeiten erkennen, hoch qualifizierte Ultraschallexperten dagegen 90 Prozent, zitiert Hackelöer eine Studie. Mit einem Zertifizierungsverfahren will die DEGUM Abhilfe schaffen – und würde so den Mitgliedern des Fachverbandes gleichzeitig mehr Schwangere zuführen, während weniger qualifizierte Frauenärzte mit Umsatzeinbußen rechnen müssten.

Auch Ärzte sind gezwungen, kaufmännisch zu denken. Sie wollen ihre “Kunden” nicht verlieren und verdienen sich mit “individuellen Gesundheitsleistungen” gerne etwas dazu; also mit Angeboten jenseits dessen, was laut Gesetz “ausreichend, zweckmäßig, notwendig und wirtschaftlich” ist und deshalb von den gesetzlichen Krankenkassen nicht bezahlt wird. Dazu gehört auch das Baby-Fernsehen. Die “unvergleichlich fotorealistischen und faszinierenden Bilder Ihres Kindes”, etwa bietet eine Frauenarzt-Praxis in Berlin-Mitte für rund 100 Euro an – Zusendung per E-Mail inklusive.

Eine offizielle Empfehlung, wie Ärzte mit dem Wunsch der Eltern nach Erinnerungsfotos umgehen sollen, gibt es bisher nicht. Auch die rechtliche Lage ist ungeklärt, wenn solche Bilder ohne medizinische Notwendigkeit angefertigt und dabei Missbildungen übersehen werden. Einziger Ausweg aus dem Dilemma ist für Hackelöer, Erinnerungsfotos als zusätzliche Dienstleistung ausschliesslich am Ende jener Untersuchungen anzufertigen, die zum Wohl von Mutter und Kind und zum Ausschluss von Risiken ohnehin erforderlich sind. “So mache ich das auch”, sagt er – und schafft damit den Spagat zwischen ärztlicher Ethik und Kommerz. Und werdende Mütter, die sich um die Gesundheit ihrer Kinder sorgen, sollten statt auf Ultraschall besser auf Zigaretten und Alkohol verzichten.

Quellen:

• Jahrestagung der Society for Neuroscience, Atlanta, 14.-18.10.2006. Poster 28.8: “Ultrasound affects embryonic mouse brain development”. Die Studie wurde veröffentlicht in den Proceedings der National Academy of Sciences (PNAS).

Weitere Informationen:

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• Alle Berichte von der US-Gesellschaft für Neurowissenschaften / Society for Neuroscience

Hirnforscher lauschen dem Dalai Lama

Ausgerechnet in der Hauptstadt jenes Landes, in dem religiöse und naturwissenschaftliche Weltanschauungen mit zunehmender Härte aufeinander prallen, ist es dem Dalai Lama gelungen, eine Brücke zwischen den verfeindeten Lagern zu schlagen. An die 800 Hirnforscher hatten in einer Petition gegen den Auftritt „seiner Heiligkeit“ auf dem Jahrestreffen der US-Neurowissenschaftler in Washington protestiert, doch annähernd 14000 waren gekommen, um die Botschaft des Friedensnobelpreisträgers und spirituellen Führers des tibetanischen Volkes zu hören.

„Ich bin ein neugieriger Mensch, und wenn ich nicht Mönch geworden wäre, dann wahrscheinlich Ingenieur“, sagte der 70-jährige, der kürzlich ein Buch über die Gemeinsamkeiten von Wissenschaft und Spiritualität veröffentlicht hat (“Die Welt in einem einzigen Atom”). Die östlichen Philosophien mit ihren Meditationspraktiken und die moderne Medizin hätten  zwar völlig unterschiedliche Wurzeln, in ihrem Streben nach der Linderung menschlichen Leidens aber eine gemeinsame Philosophie.

Buddhisten untersuchen ebenso wie Wissenschafter die Realität, erklärte der Mann in der roten Robe, der sich selbst einen „einfachen Mönch“ nennt, obwohl er in der westlichen Welt längst zur Ikone geworden ist und in der tibetanischen Tradition als 14. Wiedergeburt eines Buddha des Mitgefühls verehrt wird.

Respekt vor der Arbeit der Hirnforscher: Der Dalai Lama in Washington (Copyright 2005 Michael Simm)

Vor der Besetzung Tibets durch die Chinesen und seiner Flucht aus der Heimat habe er von seinem Palast in Lhasa mit einem Teleskop erst das Treiben in der Stadt beobachtet, dann die Sterne und den Mond. „Ich habe Schatten auf dem Mond gesehen und mich gewundert, denn laut unseren Buddhistischen Schriften strahlt der Mond von sich aus“, erzählte der Dalai Lama. Die Lehre sei also falsch gewesen und er habe dies auch seinem Meister gesagt. Seit mehr als 20 Jahren beschäftigt er sich mit Kosmologie, Teilchenphysik und der Hirnforschung, wobei er einige der führenden Wissenschaftler als Tutoren hatte, darunter den deutschen Physiker Carl von Weizsäcker und den gebürtigen Österreicher Karl Popper

Er habe tiefen Respekt vor der Arbeit der Hirnforscher, erklärte der Dalai Lama seien Zuhörern. „Wenn wir die menschliche Psyche besser verstehen, finden wir vielleicht auch einen Weg, negative Gedanken und Gefühle zu überwinden“, so die Hoffnung des „Gegenwärtigen“. Es gebe hier viele Gelegenheiten für eine fruchtbare Zusammenarbeit zwischen den Disziplinen, sagte der Dalai Lama, der durchgesetzt hat, daß die buddhistischen Mönche am Sitz der tibetanischen Exilregierung im indischen Dharamsala naturwissenschaftlichen Unterricht nehmen müssen.

Falls eine Pille oder Elektroden im Gehirn Verständnis und Mitgefühl fördern würden, hätte er dagegen nichts einzuwenden, so der 70-jährige. Auch Tierversuche könnten notwendig sein, wenn sie insgesamt das Leiden vermindern würden.

Trotz aller Freundlichkeiten fand der Dalai Lama auch mahnende Worte für die Wissenschaft: „Ganz offensichtlich kann unsere Moral nicht Schritt halten mit dem Tempo, mit dem wir neues Wissen und neue Macht erschließen.“ Falsch sei die Ansicht, daß die Gesellschaft Wissenschaft und Technik einfach nur fördern solle und die Wahl, was man mit den Ergebnissen macht, dann dem Einzelnen überlassen. Er wolle keine Verschmelzung von religöser Ethik mit wissenschaftlichen Fragestellungen, stellte der Dalai Lama klar. Vielmehr forderte er eine von der Religion unabhängige Ethik, die sich an Schlüsselprinzipien wie Mitgefühl, Toleranz, Verständnis für Andere und dem verantwortlichen Umgang mit Wissen und Macht orientiert. „Dies sind Prinzipien, welche die Barrieren zwischen Gläubigen und Ungläubigen sowie zwischen den Religionen überragen“.

Das Ende der Rede wurde mit anhaltendem Applaus bedacht. Lediglich eine Frau wurde mit einem Protest-Plakat vor dem Konferenzzentrum gesichtet und einige Handvoll Forscher hatten den Vortrag des Dalai Lama vorzeitig verlassen, um ihren Unmut zu bekunden.

Quellen:

• Pressekonferenz und Vortrag “Dialogues between Neuroscience and Society” zur 35. Jahrestagung der Society for Neuroscience, Washington, 12.11.2005
• Pressekonferenz zur Konferenz “Mind und Life XIII”, Washington, 8.11.2005. Der Artikel erschien in gekürzter Form im Tagesspiegel (Berlin)
• Manuskript zur Rede des Dalai Lamas (engl.)

Weitere Informationen:

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War das gut? War das echt?

Vor den letzten Mysterien der Natur zeigt Gert Holstege wenig Respekt. Niemand außer dem Professor an der Anatomischen Abteilung der Universität Groningen hat es bislang gewagt, die Hirnaktivität beim menschlichen Orgasmus zu untersuchen. “Es ist unbefriedigend, derartige Dinge nur bei Ratten und Mäusen zu studieren”, rechtfertigt der Niederländer seinen Wissensdurst. Mit einem Positronen-Emissions-Tomographen (PET) ging Holstege dem Phänomen jetzt auf den Grund – und klärte dabei auch eine Frage, die vermutlich die halbe Menschheit umtreibt: Woran erkennt Mann den Unterschied zwischen einem echten und einem vorgetäuschten sexuellen Höhepunkt?

Auf der mit rund 29000 Teilnehmern bislang größten Konferenz zur Hirnforschung, der Jahrestagung der amerikanischen Society for Neuroscience, stieß Holstege mit seiner Studie auf reges Interesse. Besonders heikel war dabei der “Versuchsaufbau”. Um nämlich mit dem PET verwertbare Aufnahmen zu erhalten, müssen Kopf und Körper stille halten, was beim Geschlechtsverkehr eher schwierig ist. Außerdem mussten die weiblichen Probanden ihren Höhepunkt innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters von 40 Sekunden erreichen. Dies ist notwendig, weil die PET-Methode einen schwach radioaktiven Zucker zur Markierung aktiver Hirnzellen benötigt und weil dieser Zucker nach der Infusion in den Blutkreislauf binnen kürzester Zeit zerfällt.

Beide Herausforderungen meisterten alle acht Versuchsteilnehmerinnen dank der helfenden Hand ihrer Partner. Diese stimulierten die Klitoris der Frauen und brauchten ihre Freundinnen wie von den Forschern gewünscht nach annähernd sieben Minuten und 30 Sekunden zum Orgasmus. Zu diesem Zeitpunkt registrierte der PET-Scanner dann die Regionen im Gehirn, die besonders viel Energie verbrauchten. Zusätzlich wurden die Frauen aufgefordert, vor Beginn der Stimulationsphase einen Orgasmus vorzutäuschen und auch diesen Moment dokumentierten die Forscher mit einer PET-Aufnahme.

Die Unterschiede zwischen beiden Zuständen waren eindeutig. Vorgetäuschte und echte Orgasmen erzeugten jeweils charakteristische Muster der Hirnaktivität. So waren am vorgetäuschten Höhepunkt verschiedene Regionen in der Großhirnrinde beteiligt, die Bewegungen kontrollieren. An den echten, durch Blutdruckmessungen und Herzaktivität bestätigten, weiblichen Höhepunkten blieb dieser hochentwickelte Hirnteil dagegen still. Statt dessen war vor allem das ventrale Tegmentum (VTA) aktiv, das im obersten Teil des Hirnstammes liegt und ein benachbarter Bereich, die periaquäduktale graue Masse. Schäden in der letztgenannten Region führen bei Katzen zum Verlust des Paarungstriebs, weiß man aus früheren Experimenten.

Bei einer Studie mit männlichen Probanden, die Holstege im Vorjahr auf der gleichen Konferenz präsentierte, war ebenfalls das VTA auf den Hirnbildern aufgeleuchtet. Dieses Areal scheint der wichtigste Bestandteil eines Belohnungssystems zu sein, in dem auch verschiedene Drogen ihre Wirkung entfalten. So weiß man aus den Untersuchungen englischer Wissenschaftler, dass die Injektion von Heroin die gleichen Regionen aktiviert, die bei Holsteges „Orgasmus-Studien“ sichtbar wurden. Das „High“ nach Einnahme der Droge wird von Süchtigen zudem häufig mit dem Gefühl eines sexuellen Höhepunkts verglichen.

Gibt man Ratten die Möglichkeit, das ventrale Tegmentum mittels einer implantierten Elektrode zu reizen, so drücken die Tiere den Hebel dafür bis zur totalen Erschöpfung. Alle anderen Tätigkeiten wie Essen oder Trinken interessieren dann nicht mehr. „In dieser Hinsicht unterscheiden wir uns kaum von Tieren“, stellt Holstege fest.

Auch nach der bildlichen Darstellung des menschlichen Orgasmus geht dem Anatomieprofessor die Arbeit nicht aus. Als nächstes will er untersuchen, wie der Botenstoff Dopamin sich beim sexuellen Höhepunkt im VTA anreichert und in der anschließenden Entspannungsphase neu verteilt. Vermutlich wird er auf der gleichen Konferenz im nächsten Jahr auch über diese “neuronalen Korrelate” des menschlichen Sexualverhaltens berichten.

Quelle:

• Jahrestagung der Society for Neuroscience, New Orleans, 2003, erschienen in der Süddeutschen Zeitung

Weitere Informationen:

• Alle Texte zum Thema “Gehirn & Geist”, sortiert nach Datum
• Alle Berichte von der Society for Neuroscience bei Simmformation v7