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Hirnprognose, ganz entspannt

Chemische Botenstoffe verändern den Ruhezustand des Hirns

Von Martin Hubert

Auch bei Ruhe ist hier viel los.
Auch bei Ruhe ist hier viel los. (AP)

Vor einigen Jahren machten Hirnforscher eine aufregende Entdeckung: Es gibt Systeme von Nervenzellen im Gehirn, die auch beim Nichtstun äußerst aktiv sind. Nun haben Forscher erstmals chemische Aspekte der Ruhezustandsaktivität erforscht.

Diese Hirnnetzwerke sind auch dann stark aktiv, wenn jemand nur faul auf dem Sofa liegt oder entspannt aus dem Fenster blickt. Wendet sich derjenige dann wieder gezielt einer Aufgabe zu, vermindern sie ihre Aktivität. Wissenschaftler vermuten: Die Ruhezustandsnetzwerke befinden sich in einem erhöhten Grundzustand, weil sie permanent die Außenwelt überwachen. Als Folge davon kann das Gehirn schnell auf äußere Reize reagieren. Sind zum Beispiel Hirnareale, die mit Gesichtserkennung zu tun haben, schon im Ruhezustand stark aktiv, kann jemand schneller auf ein neues Gesicht reagieren, das vor ihm auftaucht. Bisher allerdings untersuchten die Wissenschaftler in solchen Studien nur, wie Nervenzellen im Ruhezustand elektrische Signale austauschen. Der Neuropsychiater Georg Northoff vom Institute for Mental Health der Universität Ottawa ging nun einen Schritt weiter.

"Das ist Neuland: Wir versuchen diesen Übergang von der Ruhezustandsaktivität zur Stimulusaktivität, den versuchen wir auch biochemisch zu charakterisieren."

Spielen auch chemische Substanzen, die als Botenstoffe zwischen den Nervenzellen des Gehirns tätig sind, während des Ruhezustands eine Rolle? Bestimmen sie sogar mit, in welcher Weise anschließend ein Stimulus, also ein Sinnesreiz, verarbeitet wird? Georg Northoff prüfte das in einer Studie anhand des Hirnbotenstoffs Glutamat:

"Also wir haben erstmal die Ruhezustandskonzentration von Glutamat gemessen. Und dann haben wir den Probanden Bilder von Gesichtern gezeigt und haben gesagt, sie müssten sich in diese Gesichter einfühlen, also sie mussten Empathie zeigen."

Die 20 Versuchspersonen sollten also Freude mitempfinden, wenn sie ein lachendes Gesicht sahen und Trauer, wenn das Bild einen weinenden Menschen zeigte. Gleichzeitig scannte Georg Northoff ihr Gehirn mit einem Magnetresonanztomografen.

"Und dann hat sich gezeigt, dass zwischen zwei Regionen in der Mittellinie des Gehirns die Verbindung oder die sogenannte Konnektivität während dieser Aufgabe durch die Ruhezustandskonzentration von Glutamat vorhergesagt werden konnte."

Bei Versuchspersonen, die im Ruhezustand eine hohe Glutamatkonzentration aufwiesen, arbeiteten im anschließenden Experiment auch die beiden mittleren Hirnregionen gut zusammen. Da diese Regionen daran beteiligt sind, neu auftretende Sinnesreize wahrzunehmen, konnten sich die Versuchspersonen auch besser in das lachende oder weinende Gesicht einfühlen. Die Ruhekonzentration von Glutamat sagte also voraus, wie gut wichtige Hirnregionen bei der Empathieaufgabe arbeiten würden.

"Das zeigt, das Gehirn hat einen ganz, ganz starken Einfluss, was mit dem Stimulus im Gehirn selber passiert."

Insofern, als eben bereits das ruhende Gehirn die Grundlagen dafür schafft, wie es im nächsten Moment auf Reize der Außenwelt reagieren kann. Und das geht bis tief in die chemischen Prozesse der neuronalen Kommunikation hinein. Inzwischen suchen Wissenschaftler schon nach Störungen in den Ruheaktivitäten des Gehirns, um dadurch Erkrankungen vorherzusagen. Georg Northoffs Entdeckung macht deutlich, dass die Forscher dabei auch die chemischen Prozesse berücksichtigen sollten, die zwischen den Nervenzellen ablaufen.

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