WIE ARBEITEN KÖRPER UND PSYCHE ZUSAMMEN? INSTITUT FÜR HIRNFORSCHUNG UNIVERSITÄT BREMEN

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1 GERHARD ROTH WIE ARBEITEN KÖRPER UND PSYCHE ZUSAMMEN? INSTITUT FÜR HIRNFORSCHUNG UNIVERSITÄT BREMEN G. Roth, 2013

2 DUALISTISCHE AUFFASSUNG DES GEISTES Geistig-psychische, von Bewusstsein begleitete Zustände sind wesensmäßig verschieden von materiellen Ereignissen der äußeren Welt einschließlich des Gehirns und Körpers. Dies entspricht auch unsere Alltagserfahrung. Hieraus resultiert der theologisch-philosophische wie auch der alltags-psychologische Dualismus von Geist und Körper / Gehirn. Geist sprengt die ansonsten überall herrschende Naturkausalität. Entsprechend kann Geist prinzipiell nicht naturwissenschaftlich erklärt werden. Problem: - Wie können Geist und Körper bzw. Gehirn miteinander wechselwirken, wenn sie wesensmäßig verschieden sind? - Geistige Leistungen verbrauchen viel Stoffwechselenergie. Warum?

3 Die Seele verlässt den Körper des Sterbenden (nach Florey, 1996)

4 MONISTISCH-MATERIALISTISCHE AUFFASSUNG DES GEISTES Geist ist ein besonderer materieller Zustand, der im Gehirn des Menschen und wohl auch einiger Tiere durch die Aktivität von Nervenzellen erzeugt wird. Ohne Gehirn bzw. Nervenzellen kein Geist! Problem: - Die Eigenschaften geistiger Zustände und Leistungen scheinen gar nichts mit den bekannten materiellen bzw. physikalischen Zuständen zu tun zu haben. Sie sind auch derzeit nicht direkt physikalisch zu messen. - Es muss sich also um einen völlig andersartigen materiellphysikalischen Zustand handeln.

5 AUSGANGSLAGE Nach heutiger Kenntnis der Neurowissenschaften sind geistigpsychische Zustände unabdingbar an Hirnstrukturen und -funktionen gebunden. Ob dies eine dualistische oder materialistisch-monistische Sicht nahelegt, muss erst einmal unentschieden bleiben.

6 Seitenansicht des menschlichen Gehirns Die Großhirnrinde (Cortex) enthält ca. 15 Milliarden Neuronen. Sie ist Sitz bewusster kognitiver und emotionaler Zustände Großhirnrinde Kleinhirn

7 FUNKTIONALE GLIEDERUNG DER GROSSHIRNRINDE BEWEGUNGS- VORSTELLUNGEN ANALYSE PLANUNG ENTSCHEIDUNG SPRACHE MOTORIK SOMATOSENSORIK KÖRPER RAUM SYMBOLE SEHEN BEWERTUNG AUTOBIOGRAPHIE OBJEKTE GESICHTER SZENEN HÖREN/SPRACHE

8 Längsschnitt durch das menschliche Gehirn Das limbische System ist Sitz von bewussten und unbewussten Emotionen und Motiven. (nach Spektrum der Wissenschaft, verändert) Hypothalamus Limbisches System

9 Querschnitt durch das menschliche Gehirn auf Höhe des Hypothalamus Großhirnrinde Hypothalamus

10 STRESSREGULATION Der Hypothalamus erzeugt Stress- Substanzen (CHR), die über die Hypophyse und ACTH in der Rinde der Nebenniere die Ausschüttung des Stress- Hormons Cortisol auslösen Negative Rückkopplung

11 Amygdala: Zentrum für emotionale Konditionierung und das Erkennen emotionaler Signale und Situtionen Amygdala (Mandelkern)

12 Erkennen emotionalkommunikativer Signale (Mimik, Gestik, Körperhaltung, Pheromone)

13 Mesolimbisches System: Reaktion auf positive, neuartige bzw. überraschende Reize Antrieb durch Versprechen von Belohung (Dopamin) Belohnungssystem (hirneigene Opioide) Nucleus accumbens Ventrales Tegmentales Areal

14 Aktivierung des mesolimbischen Systems (VTA-Nucleus accumens) bei Gewinn-Erwartung Knutson B. et al. (2003) Neuroimage, 18:

15 INSULÄRER CORTEX

16 Selbst empfundener Schmerz und empathischer Schmerz Singer et al., 2004

17 INSULÄRER CORTEX Verarbeitung gustatorischer und viszeraler Reize Erkennen des emotionalen Ausdrucks und des Sinngehalts im Verhalten anderer (Empathie/Theory of Mind) Verarbeitung der affektiven und emotionalen Komponente der Schmerzwahrnehmung Schmerz-Lernen und Schmerzantizipation

18 ORBITOFRONTALER CORTEX

19 ORBITOFRONTALER CORTEX Handlungsantriebe und motive Impulskontrolle (Hemmung subcorticaler limbischer Zentren, insbes. der Amygdala und des Hypothalamus) Erkennen des emotionalen Ausdrucks und des Sinngehalts im Verhalten anderer (Empathie/Theorie of Mind) Lernen und Steuerung sozial adäquaten Verhaltens Abschätzen der Konsequenzen eigenen Verhaltens und individueller und sozialer Risiken

20 CORTICO-LIMBISCHES IMPULSHEMMUNGSSYSTEM (Glutamat, GABA) Erziehung und Erfahrung: Hemmende corticale Verbindungen, bes. vom orbitofrontalen, anterioren cingulären, temporalen und entorhinalen Cortex zur Amygdala Primär: Erregende Verbindungen der Amygdala zum Cortex, bes. zum präfrontalen, prämotorischen, insulären und entorhinalen Cortex

21

22 PHARMAKOLOGISCHE GRUNDMECHANISMEN DES PSYCHISCHEN Stressverarbeitung: Wie werde ich mit Aufregungen fertig? (aufregen und abregen). Adrenalin-Noradrenalin, Cortisol, funktionierende negative Rückkopplung Bedrohungsempfindlichkeit, Frustrationstoleranz: Wie bedrohlich erlebe ich die Welt, wie sehr fürchte ich Misserfolge, wie sehr suche ich Sicherheit? Mangel an Serotonin-1A-R, endogenen Opiaten, Erhöhter Spiegel an Serotonin-2A-R, Noradrenalin, Hypercortisolismus. Impulsivität und Impulskontrolle: Wie sehr werde ich von unmittelbaren Motiven getrieben? Dopamin, Serotonin-2A-R, Noradrenalin. Impulsbeherrschung, Selbstkontrolle: Glutamat, GABA.

23 Belohnungsempfänglichkeit und Belohnungserwartung: Wie stark suche ich die Belohnung, den Erfolg, das Risiko, den Kick? Erhöhte Ausschüttung von Dopamin, endogenen Opioiden. Bindung und Sozialität: Wie wichtig ist mir das Zusammensein mit anderen, die Anerkennung durch sie; wie sehr ziehe ich mich von den anderen zurück, empfinde sie als Bedrohung? Oxytocin, endogene Opioide, Serotonin-1A-R und deren Mangel. Realitätsbewusstsein und Risikowahrnehmung: Wie genau kann ich Situationen und Risiken einschätzen, wie sehr vermag ich aus (insbesondere negativen) Konsequenzen meiner Handlungen lernen? Acetylcholin, Glutamat, GABA.

24 STRESS ACHSE CRF-ACTH-Cortisol-Rückkopplungsschleife zwischen Nebennierenrinde, Hypothalamus und Hippocampus Hypothalamus CRF + Hippocampus _ Hypophyse ACTH Gluc.R. + Nebennierenrinde Cortisol Cortisol

25 SEROTONIN- (5HT-) SYSTEM Cools et al., Nature Neuroscience 2007

26 POLYMORPHISMUS DES 5-HT-TRANSPORTER-GENS Canli und Lesch, Nature Neuroscience HTT-DNA Kurze und lange 5-HTT-Promoter- Region 5-HT-SYNAPSE

27 Defizite in der Ausbildung der Stressachse und des serotonergen Systems scheinen das Grundmerkmal aller affektiven Störungen und der Persönlichkeitsstörungen zu sein. (1) Mangelnde Ausbildung von Corticosteroid-Rezeptoren (MR, CR) in subcorticalen und corticalen limbischen Zentren und der negativen Rückkopplung zwischen Cortisol- und CRF- Produktion aufgrund genetischer und epigenetischer und Umweltfaktoren. Folge: Hypercortisolismus; Übererregung bzw. Erregungsungleichgewicht. (2) Mangelnde Ausbildung von 5-HT-1A-Rezeptoren und weitere Defizite im Serotoninmetabolismus (Transporter, MAO-A) führen zu erhöhter Ängstlichkeit, geringer Selbstberuhigung und mangelnder Impulskontrolle (Defizite im Rezeptorbesatz frontolimbischer Hirnareale). Beide Defizite verstärken sich gegenseitig.

28 Arborelius et al., J. Endocrinology 160: 1-12 (1999) Hyperaktivität des Stress-Systems und nachfolgende Schädigung der HPA-Achse ist eine gemeinsame Ursache für Angststörungen und Depression. CRF beeinflusst nachhaltig die Serotonin-Produktion in den Raphe-Kernen und die Noradrenalin-Produktion im Locus coeruleus. Bei Angstpatienten wie bei Depressiven zeigt sich in der Regel eine Hyperaktivität der HPA-Achse (Hypercorti-solismus) und eine entsprechend verringerte Stress-Management-Fähigkeit (Coping).

29 Negative frühkindliche Erfahrungen (Traumatisierungen) erhöhen über die Beeinflussung des Serotonin- und Cortisolsystems deutlich die Wahrscheinlichkeit psychischer Erkrankungen, insbesondere Depression, Angsterkrankungen und Persönlichkeitsstörungen.

30 Eine positive frühkindliche Bindungserfahrung ist die wichtigste Erfahrung in unserem Leben. Durch sie wird unser individuelles und gesellschaftliches Verhalten bestimmt: Selbstwertgefühl, Empathie, Verantwortlichkeit.

31 ZUSAMMENFASSUNG I Psychische Zustände und Vorgänge beruhen auf der Aktivität von Zentren des limbischen Systems innerhalb und außerhalb der Großhirnrinde. Entsprechend beruhen psychische Belastungen und Störungen wie Stress, Angststörungen, Depression und Persönlichkeitsstörungen auf funktionalen Störungen limbischer Zentren und ihrer Interaktion. Eine wesentliche Rolle spielen hierbei die sogenannte Stress-Achse und das serotonerge Beruhigungssystem. Psychische Störungen gehen in aller Regel einher mit Regulationsstörungen der Gen-Expression, die teils angeboren sind (Polymorphismen), teils durch vorgeburtliche oder früh nachgeburtliche körperliche oder psychische Traumatisierungen (Vernachlässigung, Missbrauch, depressive Mutter) verursacht sind. Eine positive frühkindliche Bindungserfahrung ist der beste protektive Faktor.

32 ZUSAMMENFASSUNG II Geistig-psychische Zustände sind unauflöslich an Hirnprozesse gebunden. Die Beeinflussung des Gehirns hat (in den Grenzen der heutigen Erkenntnis) vorhersagbare Folgen für Geist und Psyche, und umgekehrt. Diese Prozesse unterliegen eindeutig physikalischphysiologischen Gesetzen. Gleichzeitig gibt es viele Eigenschaften des Geistes und der Psyche, die zumindest zur Zeit nicht neurobiologisch bzw. naturwissenschaftlich erklärt werden können. Wir müssen also bestimmte Eigengesetzlichkeiten des Geistig-Psychischen annehmen, die allerdings im Rahmen der allgemeinen Naturgesetze stattfinden. Dies alles widerspricht sowohl dem klassischen Dualismus als auch dem klassischen Materialismus-Monismus. Letzteres ist allerdings kein großes Problem, denn die moderne Physik hat den Begriff der Materie längst aufgegeben.

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