Was die Untersuchung neuraler Bahnen über psychische Gesundheit verrät

Neurowissenschaftlerin Kay M. Tye untersucht, wie unser Gehirn komplexe Gemütszustände wie Depression, Angst oder Einsamkeit hervorruft. Vom aktuellen Stand der Wissenschaft stellt sie ihre neuesten Erkenntnisse vor, auch die Entwicklung eines Geräts, das Licht verwendet, um spezielle Neuronen zu aktivieren und so drastische Verhaltensänderungen bei Mäusen erzeugt. Erfahren Sie, wie diese Entdeckungen Ihr Verständnis von der Psyche verändern könnten – und möglicherweise effektive Behandlungsmethoden für psychische Erkrankungen aufzeigen.

Ich beginne mit einer Aussage,

die Sie als Wahrheit zu kennen glauben.

Ihr Gehirn erzeugt sämtliche
Facetten Ihrer Psyche.

Warum also behandeln wir

psychische und physische
Erkrankungen so unterschiedlich,

wenn wir glauben zu wissen, dass
die Psyche im Gehirn entsteht?

Also Neurowissenschaftlerin höre ich oft,

dass es mir nicht zusteht, zu
untersuchen, wie innere Zustände,

also Angst, Verlangen oder Einsamkeit,

im Gehirn repräsentiert sind

und so entschied ich, genau das zu tun.

Mein Forschungsprogramm ist darauf
ausgerichtet, die Psyche zu verstehen,

indem wir Schaltkreise
im Gehirn untersuchen.

Besonders, wie das Gehirn
Emotionen hervorruft.

Es ist sehr schwierig, Gefühle
und Emotionen zu erforschen,

weil man sie nicht messen kann.

Verhalten ist weiterhin das
beste und einzige Sichtfenster

in die Gefühlswelt anderer.

Für Tiere wie Menschen.

Auch Selbsteinschätzung
ist eine Verhaltensleistung.

Motiviertes Verhalten unterteilt
sich in zwei Kategorien:

Genussbestreben und Schmerzvermeidung.

Die Fähigkeit, positive Konsequenzen
anzustreben und negative zu vermeiden

ist ein grundlegender
Überlebensmechanismus.

In unserer modernen Gesellschaft

können Schwierigkeiten zu unterscheiden

als psychische Erkrankung
eingeordnet werden.

Wenn ich eine Autopanne habe

und mein Auto in die Werkstatt bringe,

wird zuerst ein Blick unter
die Motorhaube geworfen.

Aber beim Thema psychische Gesundheit,

kann man nicht einfach per Knopfdruck
die Motorhaube aufmachen.

Deshalb forschen wir an Tieren.

In meinem Labor speziell an Mäusen.

Um das Gehirn zu verstehen,
müssen wir Gehirne untersuchen.

Und erstmals ist uns dies möglich.

Wir können die Motorhaube aufmachen.

Wir können hineinsehen,

Versuche durchführen und
die Ergebnisse betrachten.

Technologie schafft neue Möglichkeiten,
um in die tiefen unserer Psyche zu sehen.

Die Entwicklung optogenetischer Werkzeuge

gibt uns, wie nie zuvor, Kontrolle
über spezielle Neuronen im Gehirn

und wie diese durch elektrische Signale
miteinander kommunizieren.

Wir können Neuronen durch genetische
Manipulation lichtempfindlich machen

und dann Lichtsignale nutzen,
um das Feuern der Neuronen zu regulieren.

Dies kann das Verhalten von Tieren ändern

und gibt uns Aufschluss über
die Funktion des Gehirnschaltkreises.

Wie die Wissenschaft das
herausgefunden hat?

Wissenschaftler entwickelten
optogenetische Werkzeuge

durch Erkenntnisse aus anderen
wissenschaftlichen Bereichen.

Algen sind einzellige Organismen,
die dem Licht entgegenschwimmen.

Scheint blaues Licht
auf den Augenfleck der Algenzelle,

werden elektrische Signale gesendet,

die die Geißeln anregen

und die Alge Richtung Sonnenlicht bewegen.

Wenn wir den lichtempfindlichen
Teil der Alge nachbilden

und durch genetische Veränderung
in Neuronen einbauen,

können wir Neuronen
ebenfalls lichtempfindlich machen.

Aber bei Neuronen verändern wir,

wenn wir Licht mittels optischem
Leiter tief ins Gehirn senden,

wie sie elektrische Signale
an andere Neuronen senden

und damit auch das tierische Verhalten.

Mit Hilfe meiner Kollegen

ebnete ich den Weg zur Benutzung
optogenetischer Geräte,

um bestimmte Neuronen an
einem Punkt A anzuvisieren,

die über Verbindungen Signale
an einen Punkt B senden,

ohne dabei benachbarte
Neuronen zu beeinflussen.

Dieser Ansatz erlaubt, die Funktionen
der einzelnen Verbindungen

im Kabelsalat unseres
Gehirns zu untersuchen.

Im Gehirn gilt die Amygdala schon lange

als bedeutsame Region für Emotionen.

Mein Labor hat herausgefunden,

dass sie einer Weggabelung gleicht,

wo die Aktivierung einer Nervenbahn
positive Emotionen und Annäherung anstößt,

während die Aktivierung einer anderen
negative Emotionen und Vermeidung steuert.

Ich zeige Ihnen ein paar Beispiele

– eine Kostprobe Rohdaten –

wie wir Optogenetik nutzen, um bestimmte
Neuronen im Gehirn zu aktivieren

und so konkrete
Verhaltensänderungen herbeiführen.

Angstpatienten haben eine
gestörte Kommunikation

zwischen zwei Teilen der Amygdala,

aber bei Menschen ist es
schwierig zu beurteilen,

ob dies Ursache oder Effekt
der Erkrankungen ist.

Wir nutzen Optogenetik, um die selben
Nervenbahnen der Maus zu aktivieren

und zu sehen, was geschieht.

Dies ist ein erhöhtes Labyrinth.

Es ist ein weitverbreiter Angst-Test,

der misst, wie viel Zeit die Maus

in den sicheren, geschlossenen Röhren

im Vergleich zur Erkundung
der offenen Röhren verbringt.

Mäuse haben eine Vorliebe für
geschlossene Räume entwickelt,

wie die Geborgenheit ihrer Erdhöhlen,

aber um Futter, Wasser
und Partner zu finden,

müssen sie nach draußen,

wo sie gefährdeter gegenüber Feinden sind.

Ich sitze im Hintergrund und bin dabei,

den Schalter zu drücken.

Und jetzt, nachdem ich
das Licht eingeschaltet habe,

fängt die Maus an, die offenen
Röhren stärker zu erkunden.

Im Gegensatz zur medikamentösen
Behandlung von Angststörungen

gibt es keine Sedierung, keine
motorischen Beeinträchtigungen,

sondern nur eine koordinierte,
natürlich wirkende Erkundung.

Der Effekt ist also nicht nur unmittelbar,

es gibt auch keine
erkennbaren Nebenwirkungen.

Wenn ich das Licht ausschalte,

kehrt die Maus zu ihrer
natürlichen Gehirnfunktion

und in ihre Ecke zurück.

Als ich im Labor diese Daten
sammelte, war ich alleine.

Und ich war so aufgeregt.

So aufgeregt, dass ich
einen lautlosen Schrei ausstieß.

(Flüsternd) Aah!

(Gelächter)

Warum war ich so aufgeregt?

Ich meine, ja, theoretisch wusste ich,
dass das Gehirn die Psyche steuert,

Aber als ich den Schalter
betätigte und sah,

wie die Maus ihr Verhaltensmuster ändert,

so schnell und umkehrbar,

konnte ich es zum ersten
Mal wirklich glauben.

Seit diesem ersten Durchbruch

machten wir eine Reihe
weiterer Entdeckungen.

Wir fanden spezielle neurale Schaltkreise,

die drastische Veränderungen
im tierischen Verhalten hervorrufen.

Hier ist ein weiteres Beispiel:
Zwanghaftes, übermäßiges Essen.

Wir essen aus zweierlei Gründen.

Zur Genussbefriedigung,
also leckeres Essen,

oder zur Vermeidung von
Schmerzen, also Hunger.

Wie können wir eine Behandlung
für zwanghafte Esssucht finden,

ohne das hungergesteuerte
Essverhalten zu beschädigen,

das wir zum Überleben brauchen?

Der erste Schritt ist zu verstehen,

wie im Gehirn Essverhalten entsteht.

Dies ist eine satte Maus,
die ihre Umgebung erkundet.

Sie ist frei von jeglicher Nahrung.

Wir nutzen Optogenetik hier, um
Zellen im Hypothalamus anzusteuern,

die Signale ins Mittelhirn senden.

Wenn ich das Licht einschalte, hier,

sehen Sie, dass die Maus sofort
anfängt, den Boden abzulecken.

(Gelächter)

Dieses scheinbar verrückte Verhalten

baut sich zu etwas Unglaublichem auf.

Es ist wirklich etwas schräg.

Bereit?

Hier ist es.

Sehen Sie, er hebt die Hände hoch,
als ob er ein Stück Nahrung zu sich nimmt,

aber da ist nichts, er hält
nichts in seinen Händen.

Dieser Schaltkreis genügt also,
um das Essverhalten anzuregen,

obwohl kein Hunger

und nicht einmal Nahrung vorhanden ist.

Ich kann nicht genau wissen,
wie diese Maus sich fühlt,

aber ich vermute,
diese Neuronen steuern Verlangen,

wenn die Aktivierung dieser Nervenbahn,
ein solches Verhalten hervorruft.

Schalten wir das Licht wieder aus,

normalisiert sich das Tier.

Wenn wir die Nervenbahn ausschalten,

können wir zwanghaftes Überessen
unterdrücken und reduzieren,

ohne das hungergesteuerte
Essverhalten zu verändern.

Was entnehmen Sie den beiden Videos,

die ich Ihnen gezeigt habe?

Dass konkrete Änderungen in
neuralen Schaltkreisen des Gehirns,

konkrete Änderungen im Verhalten erzeugen.

Dass jede bewusste
Erfahrung, die wir machen,

von Hirnzellen beherrscht wird.

Ich bin die Tochter eines
Physikers und einer Biologin,

die sich auf einem Schiff Richtung
Amerika kennengelernt haben,

im Bestreben nach mehr Ausbildung.

Logischerweise,

da es "keinen Druck" gab,
Wissenschaftlerin zu werden ...

(Gelächter)

musste ich als Studentin entscheiden,

ob mein Fokus Psychologie,
also die Erforschung der Psyche,

oder Neurowissenschaften,
also Hirnforschung, sein wird.

Ich wählte Neurowissenschaften,

weil ich verstehen wollte, wie die Psyche

durch biologisches Gewebe entsteht.

Aber der Kreis hat sich geschlossen.

Mein Forschungsprogramm überbrückt

die Lücke zwischen Psyche und Gehirn.

Meine Laboruntersuchungen
deuten darauf hin,

dass wir bestimmte neurale Schaltkreise

mit Emotionen in
Verbindung bringen können.

Und wir haben eine Reihe
von Schaltkreisen entdeckt,

die angstbezogenes Verhalten,

zwanghaftes Überessen,

soziale Interaktion, Vermeidung

und weitere Arten
des Verhaltens kontrollieren.

die vermutlich Gemütslagen widerspiegeln.

Man dachte stets, Funktionen des Geistes
werden durch Hirnregionen erzeugt.

Aber meine Arbeit zeigt, dass in
einer bestimmten Hirnregion

viele verschiedene Neuronen
verschiedene Dinge tun.

Und die Funktionen werden teilweise durch
die Bahnen bestimmt, die sie nehmen.

Dazu eine Metapher, die illustriert,

wie diese Entdeckungen unsere
Ansichten über das Gehirn verändern.

Angenommen, das Gehirn entspricht der Erde

und die Neuronen sind die Menschen.

Und wir wollen verstehen, wie
Informationen global vermittelt werden.

Sicher, es ist nützlich zu wissen,

wo sich eine bestimmte Person
bei der Mitteilung aufhält.

Aber ich denke, es ist
genauso wichtig zu wissen,

mit wem diese Person spricht,

wer zuhört

und wie die Zuhörer auf die
erhaltene Information reagieren.

Der momentane Zustand
psychologischer Behandlungen

ist im Grunde eine Strategie
des Ausprobierens.

Und sie funktioniert nicht.

Die Entwicklung neuer Arzneimittel
für psychische Erkrankungen

steckt in einer Sackgasse,

ohne echte Fortschritte
seit den 50er Jahren.

Wie sieht die Zukunft aus?

In absehbarer Zeit

erwarte ich eine Revolution beim
Behandeln psychischer Krankheiten,

bei der wir uns auf bestimmte,
neurale Schaltkreise konzentrieren.

Diagnosen werden sowohl
auf Verhaltenssymptomen,

als auch auf messbaren
Gehirnaktivitäten basieren.

Ferner in der Zukunft,

indem wir die Möglichkeit,
feine Veränderungen im Gehirn

und im Verhalten vorzunehmen,

mit Kenntnissen zu synaptischer
Plastizität verbinden

und so permanente
Veränderungen schaffen,

könnten wir das Gehirn in einen
Selbstheilungsmodus versetzen,

durch das Umprogrammieren
von neuralen Schaltkreisen.

Konfrontationstherapie
auf der Verschaltungsebene.

Wenn wir das Gehirn in einen
Selbstheilungsmodus bringen,

könnte dies eventuell
nachhaltige Effekte haben,

ohne Nebenwirkungen.

Ich glaube an eine Zukunft, in der durch
Umprogrammieren neuraler Schaltkreise

nicht nur Behandlung,
sondern Heilung möglich ist.

Aber was ist mit der Gegenwart?

Wenn Sie in diesem Moment
den Vortrag verließen

und jeder von Ihnen von nun an

fest davon überzeugt wäre, dass die Psyche
restlos auf Hirnzellen beruht,

könnten wir sofort negative
Eindrücke und Stigmata loswerden,

die viele Menschen davon abhalten,

die benötigte psychologische
Betreuung zu erhalten.

Wir Gesundheitsfachkräfte,

denken ständig über neue
Behandlungsmethoden nach.

Aber bevor wir neue
Verfahren anwenden können,

müssen die Menschen sich
trauen sie aufzusuchen.

Stellen Sie sich vor, wie drastisch wir
Suizidraten senken könnten,

oder Amokläufen,

wenn jeder, der psychologische Betreuung
braucht, sie auch erhalten würde.

Wenn wir wirklich verstehen, wie genau
das Gehirn die Psyche bedingt,

verbessern wir das Leben eines jeden,

der in seinem Leben eine
psychische Erkrankung erleiden wird

– also der Hälfte der Bevölkerung –

und auch derjenigen,
die mit ihnen die Welt teilen.

Vielen Dank!

(Applaus)