Schmerz, lass nach

Der Name ist diesmal Programm: Bauchschmerzen bereitet dem Hirnscanner die Berichterstattung über eine Schmerzstudie. Vergessen hätte er am liebsten die meisten Artikel zu einer Studie über das menschliche Gedächtnis.

Veröffentlicht: 23.03.2015

Das Gedächtnis gleicht einer Badewanne: Einmal voll, schwappt es über, wenn man noch mehr hinein füllt. Das ist natürlich grober Unfug. Doch Überschriften wie „Für neue Erinnerungen müssen alte weichen“ auf Spiegel Online suggerierten in den vergangenen Wochen Platzmangel im Kopf. Die dazugehörigen Artikel basierten auf einer dpa-​Agenturmeldung und widmeten sich einer Studie zu konkurrierenden Erinnerungen. In dieser hatten die Teilnehmer zunächst zahlreiche Wort-​Bild-​Paare auswendig gelernt. Jedes Wort wurde dabei nacheinander mit zwei verschiedenen Bildern verknüpft. Anschließend sahen die Teilnehmer die Wörter erneut, während sie ihm Kernspintomografen lagen. Ihre Aufgabe: sich nur an das dazugehörige zuerst gelernte Bild erinnern und angeben, ob es sich um ein Gesicht, ein Objekt oder eine Szene handelte. Bei im Schnitt 74 Prozent der Wörter wählten die Probanden korrekt die dazugehörige Kategorie. Wenn sie Fehler machten, ordneten sie das Wort häufig der Kategorie des zweiten Bildes zu. Anhand der Messungen des Kernspintomografen konnten die Forscher schlussfolgern, welche Gehirnbereiche bei dieser Aufgabe stärker und welche weniger aktiv waren.

Dass die meisten Artikeln nur zwei statt drei Kategorien nannten und behaupteten, die Probanden hätte die Mehrheit der Bilder (und nicht der Kategorien) richtig erinnert – geschenkt. Verärgert hat den Hirnscanner allerdings das Fazit der Artikel: Dass die Probanden im Laufe des Versuches die Wörter seltener dem zweiten Bild zuordneten, deute auf einen hemmenden Mechanismus hin, der störende Erinnerungen unterdrücke. Möglich. Aber genauso plausibel wäre, dass sich die Probanden zunehmend besser an das erste Bild erinnerten.

Gedächtnis

Gedächtnis/-/memory

Gedächtnis ist ein Oberbegriff für alle Arten von Informationsspeicherung im Organismus. Dazu gehören neben dem reinen Behalten auch die Aufnahme der Information, deren Ordnung und der Abruf.

Kernspintomograf

Kernspintomograf/-/magnetic resonance scanner

Ein Gerät, das Mediziner für die Magnetresonanztomografie (MRT) einsetzen. Die MRT ist ein bildgebendes Verfahren zur Diagnose von Fehlbildungen in unterschiedlichen Geweben oder Organen des Körpers. Insbesondere Körperbestandteile, die viel Wasser enthalten, lassen sich mit dieser Methode gut darstellen. Patienten werden dafür in eine Röhre (Scanner) geschoben und einem starken Magnetfeld ausgesetzt. Sie bekommen aber keine Röntgenstrahlen oder andere Formen ionisierender Strahlung ab.

Vergessene Aspekte und leere Versprechen

Ein Blick in die Originalstudie, die im Fachblatt Nature veröffentlicht wurde, verrät, dass die Wissenschaftler den Mechanismus zur Hemmung der Erinnerung an das unerwünschte zweite Bild mit einer weiteren Aufgabe untersucht haben. Diesmal sollten die Teilnehmer angeben, welches von zwei ähnlichen Bildern sie wiedererkannten. Tatsächlich erkannten sie die Bilder, an die sie ihre Erinnerung zuvor unterdrückt hatten, sogar schlechter als Bilder, deren zugehörigen Wörter ihnen im Kernspintomografen nicht noch einmal gezeigt worden waren.

Dass wir Gedächtnisinhalte vergessen, die uns am Erinnern anderer wichtigerer Inhalte hindern, ist spannend, aber nicht neu. Doch indem die Wissenschaftler die Hirnaktivitätsmuster eines jeden Wortes und Bildes errechneten, konnten sie dem Gehirn quasi dabei zuschauen, wie es die störenden Erinnerungen unterdrückte. Auf diese Weise maßen sie, dass die neuronalen „Fingerabdrücke“ der Bilder, die nicht erinnert werden sollten, zunehmend verwischt wurden. Die neuronale Aktivität beim Blick auf die unerwünschten Bilder fiel sogar unter die Aktivität der Bilder, die im Kernspintomografen nicht noch einmal gezeigt wurden. Je aktiver der mediale präfrontale Cortex war, desto stärker wurde die Erinnerung unterdrückt. Und je mehr die die neuronale Spur verschwand, desto wahrscheinlicher konnten die Teilnehmer das Bild später nicht mehr wiedererkennen.

Dass man die Studie durchaus verständlich und komplett darstellen und unabhängige Wissenschaftler die Ergebnisse einordnen lassen kann, führt die Zeitung The New York Times mustergültig vor. In den deutschen Artikel dürfen dagegen die Autoren der Studie diese selbst anpreisen. Auf der Webseite des Tagesspiegels entsteht daraus die Zwischenüberschrift: „Weg eröffnet, um negative Erinnerungen zu löschen“.

Hemmung

Hemmung/-/inhibition

Die neuronale Inhibition, oder auch Hemmung umschreibt das Phänomen, dass ein Senderneuron einen Impuls zum Empfängerneuron sendet, der bei diesem dazu führt, dass seine Aktivität herabgesetzt wird. Der wichtigste hemmende Botenstoff ist GABA.

Kernspintomograf

Kernspintomograf/-/magnetic resonance scanner

Ein Gerät, das Mediziner für die Magnetresonanztomografie (MRT) einsetzen. Die MRT ist ein bildgebendes Verfahren zur Diagnose von Fehlbildungen in unterschiedlichen Geweben oder Organen des Körpers. Insbesondere Körperbestandteile, die viel Wasser enthalten, lassen sich mit dieser Methode gut darstellen. Patienten werden dafür in eine Röhre (Scanner) geschoben und einem starken Magnetfeld ausgesetzt. Sie bekommen aber keine Röntgenstrahlen oder andere Formen ionisierender Strahlung ab.

Präfrontaler Cortex

Präfrontaler Cortex/-/prefrontal cortex

Der vordere Teil des Frontallappens, kurz PFC ist ein wichtiges Integrationszentrum des Cortex (Großhirnrinde): Hier laufen sensorische Informationen zusammen, werden entsprechende Reaktionen entworfen und Emotionen reguliert. Der PFC gilt als Sitz der exekutiven Funktionen (die das eigene Verhalten unter Berücksichtigung der Bedingungen der Umwelt steuern) und des Arbeitsgedächtnisses. Auch spielt er bei der Bewertung des Schmerzreizes eine entscheidende Rolle.

Schmerzende Fehlschlüsse

Ratlos blickte der Hirnscanner auch auf die Schlagzeilen, die eine Schmerzstudie in den deutschen Medien auslöste: „Schmerzen wirken schon nach Minuten auf die Psyche“, berichtete beispielsweise DIE WELT. Die Wirtschaftswoche bebilderte ihren Text mit einer Frau, die mit schmerzverzehrtem Gesicht ihre Hand gegen die Stirn drückt, und verkündete: „Körperlicher Schmerz schlägt sofort aufs Gemüt“. Beim Gedanken an den letzten Migräné-​Anfall mag man dem subjektiv zustimmen – nur leider haben diese Überschriften wenig mit der Studie zu tun, auf die sich die Artikel und die ihnen zugrunde liegende dpa-​Agenturmeldung beziehen.

Dabei liefert die Studie in der Fachzeitschrift Cerebral Cortex interessante Erkenntnisse über die menschliche Schmerzwahrnehmung: Zehn Minuten lang hat das internationale Forscherteam ihre Probanden leichten andauernden Schmerzen ausgesetzt. Dafür hatten sie auf den Handrücken der Probanden eine Art kleine Heizplatte angebracht. Während die Teilnehmer der Hitze ausgesetzt waren, gaben sie kontinuierlich an, als wie unangenehme sie dies empfanden. Die Wissenschaftler variierten die Temperatur über den Zeitraum und passten sie an die Schmerzempfindung der Probanden an, so dass alle vergleichbare Phasen von leichteren und stärken Schmerzen durchlebten. Zusätzlich maßen die Wissenschaftler die Hirnströme der Teilnehmer mittels EEG. Das Ergebnis: Je länger die Teilnehmer Schmerzen aushalten mussten, desto unangenehmer fanden sie diese und desto weniger stimmte ihre Wahrnehmung mit der tatsächlichen Stärke des Schmerzreizes überein.

Das Gehirn scheint zudem den subjektiven und objektiven Schmerz unterschiedlich zu verarbeiten. So hing die eigene Wahrnehmung der Schmerzen mit Gamma-​Wellen im Stirnbereich zusammen, die tatsächliche Intensität der Schmerzen dagegen mit Beta-​Wellen. Ein gänzlich anderes Aktivitätsmuster fanden die Forscher, wenn sie den Teilnehmern nur kurze, einzelne Hitze-​Schmerzreize zufügten.

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

EEG

Elektroencephalogramm/-/electroencephalography

Bei dem Elektroencephalogramm, kurz EEG handelt es sich um eine Aufzeichnung der elektrischen Aktivität des Gehirns (Hirnströme). Die Hirnströme werden an der Kopfoberfläche oder mittels implantierter Elektroden im Gehirn selbst gemessen. Die Zeitauflösung liegt im Millisekundenbereich, die räumliche Auflösung ist hingegen sehr schlecht. Entdecker der elektrischen Hirnwellen bzw. des EEG ist der Neurologe Hans Berger (1873−1941) aus Jena.

Wahrnehmung

Wahrnehmung/Perceptio/perception

Der Begriff beschreibt den komplexen Prozess der Informationsgewinnung und –verarbeitung von Reizen aus der Umwelt sowie von inneren Zuständen eines Lebewesens. Das Gehirn kombiniert die Informationen, die teils bewusst und teils unbewusst wahrgenommen werden, zu einem subjektiv sinnvollen Gesamteindruck. Wenn die Daten, die es von den Sinnesorganen erhält, hierfür nicht ausreichen, ergänzt es diese mit Erfahrungswerten. Dies kann zu Fehlinterpretationen führen und erklärt, warum wir optischen Täuschungen erliegen oder auf Zaubertricks hereinfallen.

Falsche Hoffnungen statt Hintergrundwissen

Warum die Medien dies so deuteten, dass sich Schmerzen seelisch auswirken, versteht der Hirnscanner nicht. Bereits nach kurzer Zeit seien Reize in emotionalen Bereichen des Gehirns messbar gewesen, berichteten zudem die meisten Journalisten. Dass Strukturen, die ein wichtige Rolle bei Emotionen spielen, wie der Anteriore Cinguläre Cortex oder die Insula, aktiv sind, wenn wir Schmerzen wahrnehmen, ist jedoch längst bekannt. Um dies präzise nachzuweisen, ist das EEG nicht die richtige Methode. Denn es misst räumlich nicht sehr genau und bildet insbesondere die Aktivität solcher tiefliegenden Strukturen nicht gut ab. Entsprechend errechneten die Forscher als Ursprung der Gamma-​Wellen, die mit dem Schmerzgefühl zusammenhingen, den oberflächlich liegenden medialen präfrontalen Cortex Dieser Struktur werden zahlreiche und je nach Studie unterschiedliche und auch emotionale Funktionen zugeschrieben. Beispielsweise soll sie beteiligt sein, wenn wir uns entscheiden, erinnern, belohnt werden oder über uns selbst nachdenken.

Besonders ärgert den Hirnscanner, dass sowohl die dpa-​Meldung als auch manche Artikel falsche Hoffnung weckten. So schrieb beispielsweise die Augsburger Allgemeine: „Diese Feststellung hilft, chronische Schmerzen mit neuen Ansätzen zu behandeln“. Dabei ist es fraglich, ob sich Schmerzen von zehn Minuten auf jahrelange Schmerzen übertragen lassen. Dies räumen die Wissenschaftler sogar selber ein. Statt leerer Versprechungen hätten die Journalisten ihren Lesern lieber Hintergrundwissen über die Methoden der Studie liefern sollen.

Emotionen

Emotionen/-/emotions

Unter „Emotionen“ verstehen Neurowissenschaftler psychische Prozesse, die durch äußere Reize ausgelöst werden und eine Handlungsbereitschaft zur Folge haben. Emotionen entstehen im limbischen System, einem stammesgeschichtlich alten Teil des Gehirns. Der Psychologe Paul Ekman hat sechs kulturübergreifende Basisemotionen definiert, die sich in charakteristischen Gesichtsausdrücken widerspiegeln: Freude, Ärger, Angst, Überraschung, Trauer und Ekel.

Emotionen

Emotionen/-/emotions

Unter „Emotionen“ verstehen Neurowissenschaftler psychische Prozesse, die durch äußere Reize ausgelöst werden und eine Handlungsbereitschaft zur Folge haben. Emotionen entstehen im limbischen System, einem stammesgeschichtlich alten Teil des Gehirns. Der Psychologe Paul Ekman hat sechs kulturübergreifende Basisemotionen definiert, die sich in charakteristischen Gesichtsausdrücken widerspiegeln: Freude, Ärger, Angst, Überraschung, Trauer und Ekel.

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

EEG

Elektroencephalogramm/-/electroencephalography

Bei dem Elektroencephalogramm, kurz EEG handelt es sich um eine Aufzeichnung der elektrischen Aktivität des Gehirns (Hirnströme). Die Hirnströme werden an der Kopfoberfläche oder mittels implantierter Elektroden im Gehirn selbst gemessen. Die Zeitauflösung liegt im Millisekundenbereich, die räumliche Auflösung ist hingegen sehr schlecht. Entdecker der elektrischen Hirnwellen bzw. des EEG ist der Neurologe Hans Berger (1873−1941) aus Jena.

Präfrontaler Cortex

Präfrontaler Cortex/-/prefrontal cortex

Der vordere Teil des Frontallappens, kurz PFC ist ein wichtiges Integrationszentrum des Cortex (Großhirnrinde): Hier laufen sensorische Informationen zusammen, werden entsprechende Reaktionen entworfen und Emotionen reguliert. Der PFC gilt als Sitz der exekutiven Funktionen (die das eigene Verhalten unter Berücksichtigung der Bedingungen der Umwelt steuern) und des Arbeitsgedächtnisses. Auch spielt er bei der Bewertung des Schmerzreizes eine entscheidende Rolle.

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