Einführung
Das menschliche Gehirn ist eine hochkomplexe Struktur, deren Funktionsweise Wissenschaftler verschiedener Disziplinen intensiv erforschen. Die Erkenntnisse der Hirnforschung sind für viele Berufsgruppen von Interesse, insbesondere auch für Ergotherapeuten. Diese bestätigen heute die Wirkung vieler Ansätze, die Ergotherapeuten schon lange anwenden. Ein wichtiger Bestandteil des Gehirns ist die mesolimbische Bahn, die eine zentrale Rolle bei der Verarbeitung von Belohnung, Motivation und Vergnügen spielt.
Grundlagen der Neurotransmission
Das Gehirn besteht aus schätzungsweise über 100 Milliarden Zellen, den Neuronen und Gliazellen, die sich in ihrer Morphologie, Biochemie und Funktion unterscheiden. Die Hauptaufgabe des Zentralnervensystems (ZNS) liegt in der Rezeption, Speicherung, Auswertung und Analyse sensorischer Eindrücke, der Generierung von Denkinhalten sowie der Initiation von Handlungsabläufen und Reaktionen.
Grundvoraussetzung für diese Prozesse ist die Fähigkeit zur Informationsverarbeitung, die an den Synapsen stattfindet. Jede Nervenzelle trägt etwa 10.000 Synapsen, wodurch eine komplexe interneuronale Kommunikation mittels Neurotransmittern ermöglicht wird. Störungen dieser Informationsverarbeitungsprozesse können zu neuropsychiatrischen Erkrankungen führen.
Die moderne biologische Psychiatrie hat ihren Ursprung in der Untersuchung synaptischer Prozesse und der Entwicklung von Psychopharmaka. Aktuelle Forschungsbemühungen rücken zunehmend intrazelluläre Signaltransduktionsmechanismen in den Fokus.
Aufbau und Funktion eines Neurons
Ein Neuron besteht aus dem Zellkörper (Soma), den Fortsätzen (Dendriten) und dem Axon. Typisch für Neurone ist ihre elektrische Erregbarkeit, die durch transmembranäre Ionenseparationsvorgänge ermöglicht wird. Neurotransmitter können dieses elektrische Potenzial verändern und so die Kommunikation zwischen den Neuronen beeinflussen.
Lesen Sie auch: Faszination Nesseltiere: Wie sie ohne Gehirn leben
Die Synapsentransmission erfolgt meist chemisch durch die Vermittlung von Neurotransmittern. Es gibt aber auch eine elektrische Neurotransmission über "gap junctions". Ein Neurotransmitter ist definiert als eine chemische Substanz, die in einem Neuron synthetisiert und als Antwort auf einen elektrischen Impuls freigesetzt wird. Er wirkt an einem anderen Neuron, indem er dessen elektrische Eigenschaften verändert.
Die Neurotransmission wird durch folgende Faktoren charakterisiert:
- Synthese des Neurotransmitters in der Zelle
- Speicherung
- Freisetzung
- Rezeptorwirkung
- Entfernung aus dem synaptischen Spalt durch Wiederaufnahme oder Abbau
Wichtige Neurotransmitter
Zu den wichtigsten Neurotransmittern des ZNS zählen Aminosäuren wie Glutamat (exzitatorisch) oder Glyzin und GABA (inhibitorisch). Weitere wichtige Gruppen sind die Peptide und die Monoamine. Neurotransmitter werden im Zellkörper der Neurone synthetisiert, in Vesikeln zu den Nervenendigungen transportiert und dort für die Freisetzung gespeichert.
Erreicht das Aktionspotenzial das Axonterminale, erfolgt die Exozytose des Neurotransmitters in den synaptischen Spalt. Die freigesetzten Neurotransmittermoleküle binden dann an prä- und postsynaptische Rezeptoren.
Pharmakologische Beeinflussung des Neurotransmitterstoffwechsels
Jeder Schritt der Neurotransmission ist theoretisch einer pharmakologischen Beeinflussung zugänglich. Psychopharmaka nutzen diese Modulationsmöglichkeiten auf unterschiedliche Weise, z.B. durch Steigerung der Neurotransmittersynthese, Beeinflussung der Rezeptorwirkung oder Hemmung der Elimination von Neurotransmittern aus dem synaptischen Spalt.
Lesen Sie auch: Lesen Sie mehr über die neuesten Fortschritte in der Neurowissenschaft.
Rezeptoren
Ein Rezeptor ist ein Protein, das die Wirkung eines spezifischen Neurotransmitters auf das Zielneuron vermittelt. Die Bindung des Neurotransmitters an den Rezeptor führt zu einer Veränderung der physikalischen Eigenschaften des Rezeptors und zur Umwandlung des extrazellulären Signals in ein intrazelluläres Signal.
Grundsätzlich können zwei Rezeptorgrundtypen unterschieden werden: Ionophoren und G-Protein-gekoppelte Rezeptoren. Die Erforschung der Rezeptoren und ihrer Subtypen ist ein wichtiger Bereich der psychiatrischen Grundlagenforschung.
Neurotransmittersysteme
Im Gehirn gibt es verschiedene Neurotransmittersysteme, die jeweils durch bestimmte Neurotransmitter und Neuronenpopulationen charakterisiert sind. Die Neurone, die bestimmte Neurotransmitter bilden, sind meist in vielen Regionen des Nervensystems lokalisiert und ihre Fortsätze innervieren sehr große Areale des Gehirns.
Die Begriffe cholinerge, noradrenerge, serotonerge, dopaminerge usw. Neurone repräsentieren Komponenten von Neurotransmittersystemen, die meist in umschriebenen Regionen des Nervensystems lokalisiert sind. Die Lage der Neurotransmitter-produzierenden Neurone ist recht spezifisch, der Verlauf der Axone und deren Verbreitungsgebiet unterschiedlich, aber meist sehr komplex.
Die NTM-Systeme können nur in ihrer Wechselbeziehung zueinander verstanden werden.
Lesen Sie auch: Tinnitus und Gehirnaktivität: Ein detaillierter Einblick
Das cholinerge System
Neurone, die Azetylcholin als Neurotransmitter verwenden, werden als cholinerg bezeichnet. Cholinerge Neurone finden sich in meist lokal umschriebenen Zellgruppen über das gesamte ZNS verteilt. Es gibt verschiedene cholinerge Systeme, z.B. das basale Vorderhirnsystem und cholinerge Neurone in der Formatio reticularis der pontomesencephalen Region, die zum zentralen aktivierenden System gehören.
Der Verlust cholinerger Neurone im Nucleus basalis geht mit verminderter mentaler Kapazität einher.
Das noradrenerge System
Die Noradrenalin (NE)-produzierenden Zellen liegen (fast ausschließlich) im unteren Hirnstamm. Obgleich die Gesamtzahl der NE-produzierenden Zellen im Gehirn nur einige Tausend beträgt, umfasst ihr Projektionsgebiet das gesamte Gehirn und Rückenmark. Das zentrale noradrenerge System stellt möglicherweise einen Bestandteil des aufsteigenden aktivierenden retikulären Systems (ARAS) dar.
Das dopaminerge System
Dopamin spielt eine zentrale Rolle bei der Steuerung von Motivation, Belohnung und Bewegung. Dopaminerge Neurone finden sich in verschiedenen Hirnregionen, die unterschiedliche Funktionen erfüllen.
Die dopaminergen Zellgruppen der Area tegmenti ventralis und der Substantia nigra projezieren hauptsächlich zu folgenden drei Zielgebieten:
- Neostriatum
- Limbischer Cortex (medialer präfrontaler Cortex, Cortex cinguli, Cortex piriformis, Cortex entorhinalis)
- Limbische Vorderhirnregion (Septumregion, Tuberculum olfactorium, Nucleus accumbens, Mandelkernkomplex)
Das nigrostriatale dopaminerge System spielt eine wichtige Rolle in der Regulation von Haltungsreflexen und der Hemmung motorischer Aktivität. Das mesolimbische dopaminerge System (Projektion in das limbische Vorderhirn) greift wahrscheinlich in das emotionale Verhalten ein. Das mesocorticale System scheint eine Rolle bei kognitiven Funktionen zu spielen. Beide, das meso-limbische und das meso-corticale Dopaminsystem scheinen in der Pathophysiologie der Schizophrenie eine Rolle zu spielen. Dopamin dient als Verstärker der Aktivierungsquelle.
Das serotonerge System
Die Ursprungsgebiete serotoninerger Neurone befinden sich in den Raphekernen. Das Raphe-spinale System ist eine Komponente des endogenen Schmerzsystems. Es scheint, dass Serotonin eine Schlüsselstellung bei der Regulierung der Gemütslage einnimmt. Serotonin spielt auch eine Schlüsselrolle bei der Regulation des Schlafrhythmus.
GABA und Glutamat
GABA gilt als der im menschlichen Gehirn stärkste und weitest verbreitete inhibitorische Neurotransmitter. Etwa 30-40% aller zerebralen Rezeptoren sind GABA-Rezeptoren. Glutamat ist der wichtigste exzitatorische Neurotransmitter im Gehirn. Man rechnet damit, dass die Hälfte aller Synapsen im Gehirn Glutamat als Neurotransmitter einsetzt.
Die mesolimbische Bahn im Detail
Die mesolimbische Bahn ist ein wichtiger Teil des Belohnungssystems im Gehirn. Sie verbindet das ventrale Tegmentum (VTA) im Mittelhirn mit dem Nucleus accumbens im ventralen Striatum. Diese Verbindung ist entscheidend für die Verarbeitung von Vergnügen, Motivation und Belohnung.
Das VTA zeichnet sich dadurch aus, dass es Dopamin produziert und damit über Nervenfasern mit dem Nucleus accumbens kommuniziert. Dementsprechend weisen die hier liegenden Kerne Dopaminrezeptoren auf, vor allem vom Typ 2. Diese Nerven verlaufen im medialen Vorderhornbündel (“Fasciculus medialis telencephali”) und stellen somit erregende, dopaminerge Zuflüsse dar. Daneben gibt es jedoch auch rückläufige, hemmende Fasern wieder in das VTA.
In funktioneller Hinsicht kann man den Nucleus accumbens als eine Art Bindeglied zwischen dem Limbischen System und den Basalganglien betrachten. Er spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung sowie Aufrechterhaltung von Motivation zu gewissen Tätigkeiten und Verhaltensweisen. Dies geschieht hauptsächlich über das aus dem Ventralen tegmentalen Areal ankommende Dopamin, welches über die ansässigen D2-Rezeptoren eine positive Verstärkerfunktion ausübt. Erlebte Momente von Glück und Freude sorgen somit für einen motorischen Antrieb und für ein bestimmtes Verhalten.
Das Belohnungssystem funktioniert im Allgemeinen folgendermaßen: Eine Tätigkeit oder ein Erlebnis, wie zum Beispiel Essen, Sport, Geschlechtsverkehr oder ein Erfolgserlebnis, aktivieren das VTA. Hier wird dadurch Dopamin ausgeschüttet, welches über Nervenfasern zum Nucleus accumbens gelangt und dessen Aktivität steigert. Die zweite Wirkung besteht darin, dass der Nucleus accumbens (ebenfalls hemmend über GABA) wieder auf das VTA zurück projiziert, damit durch eine negative Rückkopplung keine überschießende Wirkung zustande kommt.
Eine Balance in diesem Belohnungssystem ist essentiell wichtig für eine stabile Persönlichkeit sowie für rationale Handlungsweisen.
Klinische Bedeutung der mesolimbischen Bahn
Bezüglich des klinischen Kontexts steht der Nucleus accumbens vor allem wegen seiner Beteiligung bei Suchterkrankungen im Vordergrund. Auf die Psyche einwirkende Substanzen aktivieren nämlich direkt oder indirekt die dopaminergen Neurone des mesolimbischen Systems, vor allem diejenigen im Nucleus accumbens. Das Resultat: Es kommt nach Konsum zu einer Aktivierung des Belohnungssystems mit entsprechender Euphorie und Wohlbefinden. Daraus folgt wiederum eine Verhaltensverstärkung und es entsteht der Wunsch nach mehr.
Im Allgemeinen aktivieren Drogen über diverse Wege die Dopamin-Rezeptoren im Nucleus accumbens. Dies geschieht dabei allerdings stärker und länger, als es natürlicherweise der Fall wäre. Zum Teil kann die Wirkung bis zu zehn Mal stärker sein als zum Beispiel die Freisetzung bei der Nahrungsaufnahme. Die Droge Kokain hemmt beispielsweise direkt ein Transportsystem für den Botenstoff Dopamin. Das führt dazu, dass Dopamin in den kleinen Spalträumen zwischen zwei Synapsen länger als üblich verweilt.
Neben seiner Rolle in der Suchtentwicklung kann der Nucleus accumbens auch bei anderen psychiatrischen Erkrankungen involviert sein.
Dopamin und Extraversion
Extravertierte Menschen verdanken ihr Glücklichsein der Chemie in ihrem Gehirn. Psychologen „schauten“ extravertierten Menschen mit Tomografen unter die Schädeldecke und fanden die Hirnareale, die den Extravertierten zu ihrem lockeren Lebensstil verhelfen. Der Neuronen-Nachrichtendienst Dopamin spielt dabei eine wichtige Rolle.
Das Gehirn eines sehr extravertierten Menschen scheint darauf geeicht zu sein, eher auf positive als auf negative Reize zu reagieren. Ein körpereigenes Aktivierungssystem springt an, sowie irgendwo eine Belohnung winkt. Dieses - bei Extravertierten besonders ausgeprägte - Aktivierungssystem sorgt für die typische Reaktion, sobald irgendwo etwas Attraktives auftaucht: Haben wollen! Darum stürzen sich Extravertierte ins Abenteuer, kämpfen für ihre Ziele und entdecken ständig etwas Neues. Ihr Gehirn belohnt sie mit Glücksgefühlen.
Zwei große Nervenbahnen, die beide im Mittelhirn beginnen, sind für diese angenehmen Empfindungen verantwortlich: Die „mesolimbische“ Bahn zieht ins für Gefühle zuständige limbische System, die „mesokortikale“ ins Großhirn. Beide verwenden den Botenstoff Dopamin zur Signalübertragung.
Ergotherapie und die mesolimbische Bahn
Ergotherapeuten sind auf Empowerment spezialisiert, d.h. sie befähigen ihre beeinträchtigten Patienten und Klienten, das wieder tun zu können, was für sie wichtig ist. Um dies zu erreichen, aktivieren Ergotherapeuten das mesolimbische System, das "Belohnungssystem" im Gehirn.
In diesem Bereich des Gehirns sind die Emotionen angesiedelt, dort entsteht durch Ausschütten des Hormons Dopamin unter anderem Freude. Wenn es gelingt, dieses System zu aktivieren, erleben Menschen außer Freude, Glück und Erfolg. Dadurch verstärken sich auf neurobiologischer Ebene alle Lernprozesse im Gehirn.
Für den Erfolg einer ergotherapeutischen Intervention ist es wichtig, die Ziele erreichbar zu machen, damit der Patient immer wieder Erfolgserlebnisse hat und dadurch das Belohnungssystem im Gehirn tatsächlich anspringen kann. Dazu müssen die Dinge und Handlungen, die die Patienten üben, auch klappen und Dinge sein, die sie interessieren, zu denen sie einen Bezug haben, die sie begeistern, die sie gut finden.
Vom Belohnungssystem gibt es ganz kurze, direkte Verknüpfungen zum sogenannten Präfrontalhirn direkt hinter der Stirn. In diesem Teil des Gehirns kommen Handlungsentschlüsse zustande. Jeder Mensch will (unbewusst) nur von Erfolg gekrönte Handlungen wieder ausführen.
Psychoneurobiologie und Psychotherapie
Alles normale und krankhafte seelische Geschehen ist untrennbar an Hirnprozesse gebunden und dass sich Psyche und Persönlichkeit des Menschen in strengem Zusammenhang mit der Entwicklung seines Gehirns entwickeln, genauer: des sogenannten limbischen Systems.
Die geschilderten Zusammenhänge lassen erkennen, dass psychische Erkrankungen wie Phobien, Angststörungen und Depression, aber auch Persönlichkeitsstörungen auf Defiziten in Ausbildung und Interaktion der genannten psychoneuralen Systeme beruhen. Diese Defizite werden dann als unbewusste oder bewusste Konflikte wirksam und führen zu bestimmten Reaktionen wie Vermeidung, Umdeutung, Verleugnung, Verdrängung, Abspaltung usw.
Eine erfolgreiche Psychotherapie sollte einhergehen mit einer sichtbaren Veränderung der gestörten Aktivität der genannten limbischen Zentren.
tags: #gehirn #mesolimbische #bahn