ArchivDeutsches Ärzteblatt4/2008Hirnforschung: Sehen, wo man fühlt

TECHNIK

Hirnforschung: Sehen, wo man fühlt

Dtsch Arztebl 2008; 105(4): A-172 / B-159 / C-158

Krüger-Brand, Heike E.

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Darstellung der verschiedenen Betrachtungsebenen einer fMRT-Aufnahme. Die farbigen Bereiche markieren einen erhöhten Stoffwechsel und somit eine Hirnaktivität.
Darstellung der verschiedenen Betrachtungsebenen einer fMRT-Aufnahme. Die farbigen Bereiche markieren einen erhöhten Stoffwechsel und somit eine Hirnaktivität.
Die funktionelle Magnetresonanztomografie ermöglicht zunehmend mehr Einblicke in die Arbeit des Gehirns. Anhand dieses bildgebenden Verfahrens wollen Wissenschaftler jetzt auch Aufschluss über die Regulation von Emotionen gewinnen.
Gefühle haben gegenüber Verstand und Vernunft in der philosophischen Tradition vergangener Epochen keine wesentliche Rolle gespielt. Erst in jüngster Zeit hat sich durch Experimente und Erkenntnisse der Neurowissenschaften allmählich die Einsicht durchgesetzt, dass Emotionen wesentlich für Denk- und Entscheidungsprozesse sind und Wissen und logisches Denken allein nicht ausreichen, um gut zu entscheiden. Vor allem die Fortschritte in den bildgebenden Verfahren, allen voran der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT), haben es dabei möglich gemacht zu beobachten, welche Regionen des Gehirns bei welchen motorischen Verrichtungen oder mentalen und emotionalen Prozessen und Zuständen aktiviert sind.
Im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojekts „animal emotionale“ (www.animal-emotionale.de) soll die Rolle von Emotionen als Bindeglied zwischen Erkennen und Handeln aus philosophischer und neurowissenschaftlicher Sicht untersucht werden. Leitidee ist dabei die Annahme, dass Emotion und Kognition sich notwendig wechselseitig erfordern und ein durchgängig affektiver Weltbezug für höhere kognitive Leistungen unabdingbar ist. Der philosophische Ansatz hierzu wird am Institut für Kognitionswissenschaften an der Universität Osnabrück im Projekt „Emotion und Weltbezug“ thematisiert, wohingegen an der Abteilung für medizinische Psychologie der Universitätsklinik Bonn unter Leitung von Prof. Dr. med. Dr. phil. Henrik Walter diese Leitidee empirisch untersucht wird. Dort will man in dem Teilprojekt „Emotionale Selbstregulation und kognitive Kontrolle“ unter anderem die Frage beantworten, wie einmal hervorgerufene emotionale Zustände durch kognitive Prozesse beeinflusst werden können. So wird mittels fMRT-Einsatz untersucht, welche Faktoren emotionale Selbstregulation ermöglichen, wann diese hilfreich ist und inwiefern die Art und Weise der Regulation das Emotionserleben bestimmt. Für ihre fMRT-Studien nutzt das Team aus Neurologen und Psychologen zwei MR-Tomografen im benachbarten MRT-Zentrum der Life & Brain GmbH, einer Ausgründung unter anderem des Bonner Universitätsklinikums. Die leistungsstarken Geräte (1,5 Tesla und drei Tesla) stehen dort ausschließlich für Forschungszwecke zur Verfügung.
20 bis 40 Teilnehmer würden in der Regel für eine Scan-Studie rekrutiert, bei genetischen Untersuchungen auch bis zu 80 Probanden, erläutert Diplom-Psychologin Dina Maria Schardt. Im Rahmen des Projekts erforscht sie die neuronalen Grundlagen sowie die durch das Verhalten bestimmten (behavioralen) und die psychophysiologischen Korrelate der Regulation vor allem negativer Emotionen einschließlich deren Interaktion mit genetischer Disposition und Geschlecht. Je nach Untersuchung fallen fünf bis sechs Stunden Arbeitsaufwand je Probanden an, davon circa 2,5 Stunden für die Durchführung der Hirn-Scans einschließlich Vorbereitung und Nachbefragung. So erhält jeder Teilnehmer ein Informationsblatt zur Studie sowie einen fMRT-Fragebogen und muss eine Einverständniserklärung unterschreiben. Nimmt der Proband zusätzlich an einer genetischen Untersuchung teil, ist hierfür eine gesonderte Einwilligungserklärung erforderlich. Maximal acht Probanden lassen sich so pro Tag durch die Scanner schleusen.
Eine Versuchsanordnung sieht beispielsweise so aus, dass der Proband in der Röhre auf einem Bildschirm Bilder mit ekelerregenden, Furcht einflößenden oder neutralen Motiven betrachten muss, insgesamt 96 Bilder in vier Blöcken à neun Minuten Dauer. Jede Aufnahme wird ihm rund acht Sekunden lang gezeigt. Vor jedem Bild wird in zufälliger Anordnung die Anweisung eingeblendet: „Gefühle unterdrücken“ oder „Gefühle zulassen“. Anhand des lokalen Sauerstoffverbrauchs der neuronalen Zellen lässt sich errechnen, welche Regionen des Gehirns besonders aktiviert sind (Kasten). Als zusätzliche Variable wird die elektrodermale Aktivität gemessen, die emotionalbedingtes Stressempfinden des Probanden widerspiegelt.
Vor allem die Amygdala als zentrale subkortikale emotionsrelevante Struktur und der präfrontale Kortex als Region mit exekutiver Kontrollfunktion und direkten neuronalen Verbindungen zu subkortikalen Strukturen stehen dabei im Mittelpunkt der Untersuchung. In den beiden Mandelkernen als Teil des limbischen Systems werden die Sinneseindrücke mit Gefühlen wie Angst, Wut oder Freude verbunden. Da nachgewiesen wurde, dass der präfrontale Kortex die Funktion der Amygdala nicht nur bei ausdrücklich instruierter, sondern auch bei intuitiver, nicht instruierter Emotionsregulation beeinflusst, soll vor allem die funktionelle Verbindung dieser beiden Hirnareale während der Ausübung von emotionsregulatorischen Prozessen genauer untersucht werden. Das Forschungsprojekt wird von der VW-Stiftung im Rahmen des Programms „Schlüsselthemen der Geisteswissenschaften“ seit Ende 2005 für zunächst drei Jahre gefördert.
Heike E. Krüger-Brand

* Im dritten Teilprojekt geht es um „Emotionen und soziale Interaktion in einer Neurobiologie der Moral“, das heißt um die Frage, inwiefern emotionale und soziale Faktoren zu moralischen Entscheidungen beitragen.

Magnetresonanztomografie
Bei der Magnetresonanz- oder auch Kernspintomografie werden in der Regel die Wasserstoffatome im Körper einem extrem hohen Magnetfeld ausgesetzt. Dadurch richten sich die Atomkerne im Körper aus. Durch kurze Radiowellenimpulse werden sie aus dem Gleichgewicht und zum Rotieren gebracht. Dabei wirken die rotierenden Kerne wie kleine Sendeantennen und induzieren in körpernahen Spulen einen elektromagnetischen Strom, der gemessen werden kann. Nach diesem Prinzip bringt der Tomograf auch Atomkerne im Gehirn schichtweise zum Senden. Aus den Schichtbildern mit den unterschiedlichen Signalen errechnet der Computer ein dreidimensionales Bild.
Die funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT) erweitert die klassische Magnetresonanztomografie um einen funktionellen Anteil. Durch fMRT-Aufnahmen ist es möglich, Stoffwechselvorgänge, die aufgrund von Aktivität entstehen, sichtbar zu machen und den Ort der Aktivität zu berechnen. Das Verfahren beruht darauf, dass aktivierte Kortexareale mehr Sauerstoff und Blut verbrauchen und sich dies auf den berechneten Bildern erkennen lässt.
Kritisch angemerkt werden muss zur fMRT, dass die Hirnaktivität dabei nur indirekt (über den Stoffwechsel der neuronalen Aktivität) gemessen wird, dass die Messmethodik im fMRT zeitlich unpräzise ist und dass viele Hirnareale noch nicht ausreichend erforscht sind beziehungsweise komplexe Funktionen haben.
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