Einführung
Viele Menschen kennen das Gefühl, dass es unglaublich schwerfällt, den ersten Schritt zu tun, besonders bei unangenehmen oder komplizierten Aufgaben. Forscher haben untersucht, warum das Gehirn manchmal nicht in der Lage scheint, den Startknopf zu drücken. Neurowissenschaftliche und psychologische Studien haben gezeigt, dass das Gehirn vor jeder Handlung abwägt, wie viel Aufwand eine Aufgabe erfordern könnte. Wenn der Aufwand zu hoch erscheint, sinkt die Motivation. Ein spezieller, die Motivation bremsender Signalkreislauf im Gehirn nimmt Einfluss, wie ein Team im Fachjournal „Current Biology“ berichtet. Unklar war bislang aber, wie das Gehirn diese Einschätzung in eine Entscheidung zum Nicht-Handeln umsetzt. Den Pfad dafür machte das Team um Ken-ichi Amemori von der Universität Kyoto nun ausfindig.
Die Anatomie des Gehirns
Das Großhirn ist der jüngste und am weitesten entwickelte Teil des Gehirns. Es kann in verschiedene Untereinheiten aufgeteilt werden. Der Okzipitallappen, der sich im hinteren Teil des Gehirns befindet, ist für die Verarbeitung visueller Reize zuständig. Wenn wir etwas mit unseren Augen sehen, wird die Information an den Okzipitallappen weitergeleitet, der die eingehenden Informationen verbindet und interpretiert, sodass wir Objekte, Personen und Orte erkennen.
Der Scheitellappen schließt an den oberen Hinterhauptlappen an und ist hauptsächlich für Aufmerksamkeitsprozesse und sensorische Empfindungen zuständig. Sensorische Empfindungen sind Informationen, die über die Sinne Sehen, Hören, Riechen, Schmecken und Tasten aufgenommen werden. Eine Schädigung kann dazu führen, dass wir in bestimmten Bereichen unseres Körpers sensorische Empfindungen nicht mehr spüren können oder dass wir uns nicht mehr so gut konzentrieren können.
Der Schläfenlappen, der ebenfalls an den Hinterhauptlappen anschließt, beinhaltet die Hörrinde. Diese ist zur Informationsverarbeitung von akustischen Reizen zuständig. Wenn unser Ohr ein Schallsignal aufnimmt, wird dies an die Hörrinde weitergeleitet, die die Information entschlüsselt und uns die Töne und Geräusche erkennen lässt. Weiterhin befindet sich im Schläfenlappen das Wernicke-Areal, welches für das Sprachverständnis zuständig ist. Ist dieses Gebiet geschädigt, fällt es uns schwer zu verstehen, was andere Menschen erzählen.
Der Stirnlappen ist wichtig für die Motorik, das bedeutet für die Bewegung verschiedener Muskelgruppen. Weiterhin liegt im Stirnlappen das Broca-Areal, das für die Sprachproduktion zuständig ist. Der vorderste Teil des Stirnlappens, der Präfrontalkortex, ist für die Steuerung unserer Handlungen (exekutiven Funktionen) zuständig. Damit sind komplexe geistige Funktionen gemeint, wie z.B. die Planung von Bewegungen und Handlungen, oder auch die Hemmung bestimmter Handlungen. Eine Schädigung kann zu Defiziten in der Handlungsplanung, aber auch zur Verlangsamung bei der Ausführung von Handlungen führen. Weiterhin kann es zu Schwierigkeiten führen, ethische und moralische Entscheidungen zu treffen. Betroffene zeigen oft ein gleichgültiges Verhalten.
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Es ist wichtig, sich bewusst zu machen, dass das Gehirn immer in Netzwerken arbeitet, was bedeutet, dass beispielsweise eine Schädigung im Scheitellappen nicht immer zu einer Aufmerksamkeitsstörung führen muss, Schädigungen in einem anderen Bereich (z.B. im Stirnappen) jedoch auch zu einer Aufmerksamkeitsstörung führen können.
Der Schläfenlappen: Anatomie und Lage
Der Schläfenlappen, auch Lobus temporalis genannt, ist - gleich nach dem Frontallappen - der zweitgrößte der vier Lobi des Großhirns. Er ist ein abwechslungsreicher Hirnteil, sowohl anatomisch als auch funktional. Die beiden Temporallappen umrahmen den Hirnstamm. Sie bestehen aus iso- und allocorticalen Regionen und enthalten zudem die nicht-corticalen Kerngebiete der Amygdala. Die Anatomie meint mit „Schläfe“ die Region knapp vor und direkt über den Ohren. Darunter liegt der größte Teil des Temporalappens. Der Schläfenlappen geht zum Hinterhaupt und zum Scheitel hin ohne scharfe Grenze in Parietal- und Okzipitallappen über. Vom Frontallappen ist er durch eine tiefe Furche, die Fissura lateralis, getrennt. In deren Tiefe liegt die Insula. Beim Blick von unten auf das Gehirn sieht man, dass die beiden Schläfenlappen den Hirnstamm „umrahmen“. Ihr vorderer, stumpfer Pol liegt tatsächlich am Hinterrand der umgangssprachlichen Schläfe. Betrachtet man den Temporallappen unter dem Mikroskop, zeigen sich neben Zentren mit dem typischen Sechsschichten-Aufbau des Neocortex auch zahlreiche allocorticale Zentren - also „andersgeschichtete“, nicht-sechsschichtige Cortices. Zudem ist der Schläfenlappen die Heimstatt der Amygdala, die aus schichtartigen - mithin also corticalen - und ungeschichteten Ansammlungen von Nervenzellen besteht.
Funktionen des Schläfenlappens
Hören
Die vielleicht bekannteste Funktion des Temporallappens ist das Hören. Das primäre Hörzentrum, die so genannten Heschl’schen Querwindungen, sind in der tiefen Fissura lateralis verborgen. In diesen Windungen endet - nach einigen synaptischen Umschaltungen in Hirnstamm und Thalamus - die Hörbahn, die Signale von den Sinneszellen in der Schnecke des Ohres überträgt. Das primäre Hörzentrum in den Heschl’schen Querwindungen ist nur etwa briefmarkengroß. Wesentlich größer sind die nachgeschalteten sekundären und tertiären auditorischen Zentren. Sie liegen in der oberen und mittleren Windung des Temporallappens und nehmen fast die gesamte corticale Fläche des Temporallappens in Beschlag, die man in der Seitenansicht sehen kann. Damit ist das Hören eines der flächengreifendsten Systeme unseres Großhirns - Sprache und Musik erfordern offenbar einen hohen „Rechenaufwand“. Dort, wo die obere und die mittlere temporale Windung nach hinten hin in die Cortices des Okzipitallappens übergehen - der überwiegend im Dienste des visuellen Systems steht -, „überschneiden“ sich auditorische und visuelle Funktionen. Dort finden sich lexikalische Zentren, die mit der Erkennung geschriebener und gesprochener Worte zu tun haben. Besonders bekannt ist das sensorische Wernicke-Sprachzentrum, das in der dominanten - meist linken - Hemisphäre lokalisiert ist.
Riechen und Emotionen
Schaut man von unten auf den Temporallappen, entdeckt man auf seiner Innenfläche, knapp hinter seinem stumpfen Vorderpol, eine kleine, nach innen gerichtete Vorwölbung. Man nennt sie Uncus, den Haken. Dieser Haken hat es in sich: An seiner dreischichtigen, allocorticalen Oberfläche endet die Riechbahn. Gleich unter diesen Riechrinden, ja sogar einen Teil der Riechrinden bildend, liegt die Amygdala, der Mandelkern. Die Amygdala gehört funktional zum limbischen System und ist für die affektive Einfärbung unseres Erlebens zuständig.
Gedächtnis
Auch für das Gedächtnis spielt der Temporallappen eine wichtige Rolle. Und erneut sind es allocorticale, also nicht typisch sechsschichtige Rindenfelder, die diesen Funktionen dienen - und auch sie rechnet man zum limbischen System. Die am weitesten innen gelegene, breite Windung des Temporallappens, die man in der Untersicht sehen kann, ist der Gyrus parahippocampalis In ihm liegt der entorhinale Cortex, der eine Art Schnittstelle zwischen eben jetzt gerade Erlebtem und dem System der Erinnerung darstellt. Gleich daneben und etwas darüber liegt die Hippocampusformation. Um sie zu Gesicht zu bekommen, müsste man den Temporallappen abschneiden und von innen beschauen. Im Zusammenspiel sind diese beiden - Hippocampusformation und entorhinaler Cortex - sowohl für das „Einlesen“ von neuen Gedächtnisinhalten als auch für den Abruf bereits vorhandener Erinnerungen zuständig. Erinnerungen sind nicht auf Wissen und Biographie begrenzt. Sie ermöglichen uns vielmehr die Orientierung im Alltag. Wichtige Schnittstellen zwischen visuellem System und Gedächtnis bilden hier die Isocortices auf der hinteren Unterfläche des Temporallappens. So hat man im spindelförmigen Gyrus fusiformis Zentren gefunden, die mit der (Wieder-)Erkennung von Gesichtern zu tun haben.
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Die linke Gehirnhälfte und der "Erste-Nacht-Effekt"
Die erste Nacht in fremden Betten schlafen wir oft mies. Egal ob auf der Isomatte beim Musikfestival oder im gemütlichen Hotelbett während des Städtetrips. Denn unser Gehirn bleibt beim Wechsel in eine unbekannte Umgebung in ständiger Alarmbereitschaft. In der Fremde schläft nur eine Hirnhälfte tief und fest. Wissenschaftler haben den Schlaf überwacht und Hirnströme der Probanden gemessen. Ja aktiver die linke Hirnhälfte während des Schlafs ist, desto schneller wachen wir auf und desto geräderter fühlen wir uns am nächsten Morgen. Dieser Effekt ist sogar so ausgeprägt, dass Wissenschaftler im Schlaflabor bewusst eine Eingewöhnungsnacht für ihre Probanden einplanen. In der ersten Nacht blieb die linke Hirnhälfte während der Tiefschlafphase ein klein wenig aktiver als die rechte. Diese Unterschiede waren so subtil, dass sie erst durch die Kombination der verschiedenen Messmethoden überhaupt entdeckt werden konnten, wie die Forscher erklären. „Unseres Wissens nach ist diese asymmetrische Slow-Wave-Aktivität im Schlaf noch nie zuvor beim Menschen dokumentiert worden“, betonen sie. Um das herauszufinden, traktierten die Forscher ihre Probanden während des Tiefschlafs mit Pieptönen mal im rechten, mal im linken Ohr. Es zeigte sich: Die linke Gehirnhälfte reagierte deutlich stärker auf diese Störgeräusche als die rechte. „Das spricht dafür, dass die linke Hemisphäre im Tiefschlaf tatsächlich wacher bleibt“, sagen die Wissenschaftler. Ihrer Ansicht nach könnte dies dazu dienen, uns in der besonders wehrlosen Phase des Tiefschlafs vor möglichen Gefahren der ungewohnten Umgebung zu schützen. Diese anhaltende Aktivität trotz Tiefschlaf könnte erklären, warum wir in der ersten Nacht im fremden Bett schlechter schlafen: Unser Gehirn schaltet tatsächlich nicht so vollständig ab wie sonst üblich.
Lateralisierung der Aufmerksamkeit
Menschen richten ihre Aufmerksamkeit tendenziell auf die linke Hälfte ihres Gesichtsfelds. Sollen gesunde Menschen auf einem Blatt mit sehr vielen in Reihen platzierten Buchstaben nur bestimmte - etwa E oder R - anstreichen, bemerken sie häufiger die Zielbuchstaben auf der linken Seite und übersehen diejenigen auf der rechten Seite: Die Aufmerksamkeit richtet sich also eher nach links - ein als Pseudoneglekt bekanntes Phänomen. Die linksseitigen optischen Eindrücke, vorwiegend mit dem linken Auge wahrgenommen, werden von der rechten Gehirnhälfte verarbeitet. Bei Schädigungen in dieser Hemisphäre ist die allgemeine Fähigkeit der Betroffenen, sich zu orientieren, weit stärker beeinträchtigt, als es nach Ausfällen in der linken Hirnhälfte der Fall ist.
"Brain Fog" und seine Auswirkungen
Vergesslichkeit, Konzentrationsschwierigkeiten und Probleme beim Strukturieren von Handlungen: Wenn das Gehirn wie in Wolken liegt, kann das den Alltag schwer beeinträchtigen. Es ist mühsam, sich zu konzentrieren. Man ringt nach Begriffen oder Namen. Dinge, die gerade noch im Bewusstsein waren, fallen einem plötzlich nicht mehr ein. „Verpeilt“, „neben der Spur“ oder „durch den Wind“ sagt der Volksmund dazu. Meist sind es eher harmlose Faktoren, die für solche Probleme sorgen: zu wenig Schlaf, zu viel Stress oder der Abend gestern, der ein wenig länger wurde. Schafft man es, das Schlafdefizit auszugleiche oder zur Ruhe zu kommen, dann funktioniert auch das Denken wieder wie es soll. Allerdings gibt es auch Menschen, bei denen solche Zustände keine vorübergehende Sache sind. Stattdessen halten sie Wochen, Monate oder sogar Jahre an. Dafür hat sich der Begriff „Brain Fog“ etabliert. Er beschreibt keine exakte medizinische Diagnose, sondern eine Reihe von Symptomen, die durch unterschiedliche Ursachen ausgelöst werden können und es den Betroffenen schwer machen, strukturiert zu denken und zu arbeiten. Durch die Covid-Welle ist das Thema verstärkt ins Blickfeld gerückt - denn Brain Fog kann eines der Symptome von Long Covid sein.
Ursachen von "Brain Fog"
Die unter dem Begriff „Brain Fog“ zusammengefassten Beschwerden können durch unterschiedliche Ursachen ausgelöst werden. Einige davon sind eher leicht behebbar, etwa Flüssigkeitsmangel, zu wenig Schlaf, Bewegungsmangel oder schlechte Ernährung. Ein Übermaß an Stress kann ebenfalls für Nebel im Gehirn sorgen. Und auch Veränderungen infolge von Schwangerschaft oder Wechseljahren, können den Zustand begünstigen. Außerdem ist „Brain Fog“ als Symptom diverser Krankheiten und als Nebenwirkung von Therapien dokumentiert. Das gilt zum Beispiel für Diabetes, ADHS, Long Covid und das Posturale Tachykardiesyndrom, also Herzrasen und Schwindel beim Aufstehen. Auch psychische Erkrankungen wie Depressionen oder Angststörungen können mit „Brain Fog“ einhergehen. Auch ein Zusammenhang mit Migräne oder vergangenen Gehirnerschütterungen scheint zu existieren. Außerdem tritt der Zustand als Nebenwirkung von Chemotherapien gegen Krebs und anderen medikamentösen Therapien auf. Und auch im Zusammenhang mit langen Krankenhausaufenthalten wurde „Brain Fog“ beobachtet. Es muss weiter dazu geforscht werden, was die Schwierigkeiten im Gehirn genau auslöst. Es gibt Hinweise darauf, dass „Brain Fog“ in manchen Fällen durch Entzündungen im Gehirn ausgelöst werden könnte. Andere Forschungsergebnisse deuten auf eine fehlerhafte Regulierung des Blutflusses im Hirn der Betroffenen. Und auch ein Mangel an Serotonin, einem wichtigem Botenstoff, der eine Fülle von Funktionen im Gehirn beeinflusst, könnte eine Rolle spielen.
Behandlung von "Brain Fog"
Die gezielte Behandlung von „Brain Fog“ als Folge von Krankheiten oder medizinischen Therapien ist in vielen Fällen deshalb problematisch, weil die Wissenschaft noch nicht die genauen Mechanismen verstanden hat, die für die Probleme im Gehirn sorgen. Neben Long Covid gilt das auch für „Brain Fog“ in Folge von Chemotherapien, der bei manchen Menschen noch Monate oder Jahre nach der Behandlung anhalten kann. Für Symptome in den Wechseljahren könnten nach momentanem Forschungsstand Veränderungen im Gehirn verantwortlich sein, die aber in wesentlichen Teilen reversibel sein sollen. Auch kurz vor und nach der Geburt haben viele Frauen das Gefühl, sich schlecht konzentrieren zu können oder Dinge zu vergessen. Tatsächlich sind bei Schwangeren permanente Veränderungen des Gehirns als Vorbereitung auf die Zeit als Mutter dokumentiert. Allerdings legen Studien nahe, dass die selbst wahrgenommenen Probleme oft mit der Lebenssituation von Frauen kurz vor oder nach einer Geburt zu tun haben könnten - also zum Beispiel mit Schlafmangel und vielen zusätzlichen Aufgaben, die es im Kopf zu behalten gilt. Das Gehirn funktioniert nicht schlechter als vorher. In solchen Fällen erleichtern Notizen den Alltag. Punktgenaue Behandlungen gegen „Brain Fog“ existieren in solchen Fällen leider nicht, hilfreich kann es aber schon sein, gesünder zu schlafen, sich mehr zu bewegen oder Stress abzubauen. Auch eine gute Ernährung sorgt dafür, dass das Gehirn optimal mit Nährstoffen versorgt wird.
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Die Rolle des Schlafs für die Gehirnfunktion
Wer schon einmal eine Nacht durchgemacht hat, wird zustimmen: Wenn wir nicht genug geschlafen haben, sind wir weit von unserer Bestform entfernt. Nach Schlafmangel schlafen sie länger und tiefer. Aber anders als wir Menschen können Vögel mit einem offenen Auge schlafen. Dadurch bleibt eine Gehirnhälfte in einem eher wachen Zustand, während die andere tief schläft. Diese Balance zwischen Wachsamkeit und Tiefschlaf hilft ihnen, Gefahren zu erkennen und gleichzeitig den dringend benötigten Schlaf zu bekommen. Eine neue Studie an Dohlen zeigt jedoch, dass diese Strategie ihre Grenzen hat: Bei Schlafenzug neigen die intelligenten, sozialen Vögel dazu, mit beiden Gehirnhälften tief zu schlafen - auf Kosten der Wachsamkeit. Schlaf ist im gesamten Tierreich überlebenswichtig. Wie er abläuft, ist jedoch sehr unterschiedlich. Wenn wir Menschen schlafen, durchläuft unser Gehirn verschiedene Phasen, die sich etwa alle 90 Minuten abwechseln: der REM-Schlaf (Rapid Eye Movement) und der nicht-REM-Schlaf. Vögel durchlaufen die gleichen Phasen, aber meist in viel kürzeren Abständen - und ihre Schlafmuster sind viel flexibler als unsere. Eine Waffe in ihrem Schlafarsenal ist die Fähigkeit, während des nicht-REM-Schlafs mit einem Auge offen zu schlafen. Dieser Zustand wird als asymmetrischer Schlaf bezeichnet. Die Gehirnhälfte, die mit dem offenen Auge verbunden ist, schläft leicht und die Gehirnhälfte, die mit dem geschlossenen Auge verbunden ist, schläft tief. Auf diese Weise können Vögel, wie zum Beispiel Enten, eine Gehirnhälfte wacher halten, während die andere in einen tieferen Schlafzustand übergeht. Es wird angenommen, dass der nicht-REM-Schlaf eine Schlüsselrolle bei der Gedächtnisbildung und der Beseitigung von Abfallstoffen aus dem Gehirn spielt. Bei Vögeln allerdings dauert die Erholung einer Gehirnhälfte bei geöffneten Augen länger, als wenn beide Gehirnhälften gleichzeitig tief schlafen. Wissenschaftler*innen sind noch dabei, herauszufinden, wann, wie und warum Vögel auf diesen Balanceakt beim Schlafen angewiesen sind.
Die Motivationsbremse im Gehirn
Neurowissenschaftliche und psychologische Studien haben gezeigt, dass das Gehirn vor jeder Handlung abwägt, wie viel Aufwand eine Aufgabe erfordern könnte. Wenn der Aufwand zu hoch erscheint, sinkt die Motivation. Ein spezieller, die Motivation bremsender Signalkreislauf im Gehirn nimmt Einfluss, wie ein Team im Fachjournal „Current Biology“ berichtet. Unklar war bislang aber, wie das Gehirn diese Einschätzung in eine Entscheidung zum Nicht-Handeln umsetzt. Den Pfad dafür machte das Team um Ken-ichi Amemori von der Universität Kyoto nun ausfindig. Das Forschungsteam hatte sogenannte Chemogenetik bei zwei männlichen Makaken genutzt, eine Methode zur Fernsteuerung ausgewählter Gehirnzellen. Dabei bekommen bestimmte Neuronen zunächst via Genübertragung einen künstlichen, als Schalter fungierenden Rezeptor verpasst. Über ein nur darauf wirkendes Medikament können so die Neuronen für kurze Zeit aktiviert oder deaktiviert werden. Damit wiederum kann der Einfluss bestimmter Schaltkreise im Gehirn getestet werden. Die Affen wurden darauf trainiert, zwei Aufgaben auszuführen. Bei der einen erhielten sie für die Erfüllung eine Belohnung, bei der anderen war die Belohnung mit einem unangenehmen Luftstoß ins Gesicht verbunden. Vor jedem Versuch sahen die Affen ein Signal und konnten frei entscheiden, ob sie beginnen wollten oder nicht. Wie erwartet begannen die Affen in der Regel ohne zu zögern, wenn die Aufgabe nur mit der Belohnung verbunden war. Drohte jedoch auch ein Luftstoß, hielten sie sich oft zurück. Im zweiten Testlauf schwächten die Forscher vorübergehend eine bestimmte Gehirnverbindung zwischen zwei an der Motivation beteiligten Regionen: dem ventralen Striatum (VS) und dem ventralen Pallidum (VP). Das ventrale Striatum ist an Belohnung, Motivation und Lernen beteiligt. Das ventrale Pallidum empfängt Signale vom ventralen Striatum und hilft, diese an andere Teile des Gehirns weiterzuleiten. Es ist ein wichtiger Knotenpunkt für die Umwandlung motivationsbezogener Signale in Handlungen. Bei der Aufgabe, bei der es nur um die Belohnung ging, hatte das Hemmen des ventralen Striatum-Pallidum-Pfades kaum Auswirkungen auf das Verhalten der Affen. Bei der Aufgabe mit unangenehmem Nebeneffekt hingegen verringerte sich die mentale Hemmschwelle zum Loslegen: Die Affen waren viel eher bereit, die Aufgabe zu starten. Der VS-zu-VP-Pfad wirke als Motivationsbremse, die den inneren Startknopf insbesondere bei stressigen oder unangenehmen Aufgaben unterdrückt, schließen die Forschenden.
Mögliche Therapieansätze und ethische Überlegungen
Künftig könnten Maßnahmen wie tiefe Hirnstimulation oder neue Medikamente darauf abzielen, diese Bremse zu beeinflussen, wenn sie zu stark wirkt, Betroffene also kaum etwas erledigt bekommen, hoffen die Forschenden. Sie betonen aber auch, dass die Bremse aus gutem Grund existiert. Eine zu schwache Bremse könne es schwieriger machen, sich selbst in zu stressigen Situationen rechtzeitig zu stoppen - mit einem Burnout als möglicher Folge. Ein zu starkes Dimmen der Motivationsbremse könnte zudem zu gefährlichem Verhalten oder übermäßiger Risikobereitschaft führen, ergänzte Amemori. „Eine sorgfältige Validierung und ethische Diskussion sind notwendig, um zu bestimmen, wie und wann solche Interventionen eingesetzt werden sollten.“ Zu erhoffen seien von den Ergebnissen neue Erkenntnisse zu Erkrankungen wie Depressionen und Schizophrenie, bei denen ein schwerer Motivationsverlust häufig auftritt. Die Fähigkeit Betroffener, ihr tägliches Leben zu bewältigen und soziale Funktionen aufrechtzuerhalten, kann dadurch erheblich beeinträchtigt werden.