Die menschliche Psyche und ihre Reaktionen auf unterschiedliche Reize sind seit jeher Gegenstand intensiver Forschung. In diesem Artikel werden wir uns mit einigen faszinierenden Experimenten beschäftigen, die Einblicke in die Funktionsweise unseres Gehirns und seine Reaktionen auf Stress, Emotionen und sogar Umweltfaktoren geben.
Der Einfluss attraktiver Frauen auf das Schmerzempfinden von Männern
Ein besonders aufschlussreiches Experiment untersuchte den Einfluss des Erscheinungsbilds einer Frau auf das Schmerzempfinden von Männern. Für eine Seminararbeit lud Ernst Roidl 22 Männer ein und bat sie, einen Persönlichkeitsfragebogen auszufüllen, um das Experiment zu verschleiern. Anschließend wurden die Männer einzeln in einen Raum gebeten, wo sie von einer Frau aufgefordert wurden, ihre Hand in eiskaltes Wasser zu tauchen. Die Zeit, die sie es aushielten, wurde gestoppt.
Der Clou: Bei elf Männern war die Frau attraktiv geschminkt, trug enge Jeans und offene Haare und hielt wenig räumlichen Abstand. Bei den anderen elf war sie mit einem Laborkittel bekleidet, ungeschminkt und die Haare streng nach hinten zusammengebunden.
Das Ergebnis war verblüffend: Männer, die es mit der attraktiven Frau zu tun hatten, ließen ihre Hand im Schnitt mehr als doppelt so lange im eiskalten Wasser. Ihr Mittelwert betrug 80 Sekunden, während einige die Hand kaum herausnehmen wollten, obwohl sie bereits blau wurde.
Roidl erklärte, dass der Versuch einen ernsthaften Hintergrund habe. Als angehender Wirtschaftspsychologe musste er lernen, wie man psychologische Experimente durchführt. Die Idee, das Schmerzempfinden von Männern in Anwesenheit einer schönen oder weniger schönen Frau zu überprüfen, kam ihm nach dem Lesen einer ähnlichen Studie.
Lesen Sie auch: Faszination Nesseltiere: Wie sie ohne Gehirn leben
Es gibt zwei mögliche Erklärungen für dieses Verhalten:
- Evolutionsbiologisch: Männer wollen als harte Kerle dastehen, um Frauen anzusprechen. Dieses Verhalten verspricht Vorteile, da Frauen Männer bevorzugen, die stark und durchsetzungsfähig sind, weil sie gesunden Nachwuchs garantieren.
- Wechselwirkung von Emotionen und Hormonen: Die angenehme Emotion bei der hübschen Frau sorgt für vermehrte Hormonausschüttung durch die Hypophyse.
Mikroplastik im Gehirn: Eine beunruhigende Entdeckung
Eine aktuelle Studie deutet darauf hin, dass selbst unser Gehirn nicht vor der Kontamination durch Mikroplastik geschützt ist. Wookbong Kwon vom Daegu Gyeongbuk Institut in Südkorea und seine Kollegen verabreichten Mäusen sieben Tage lang Mikroplastik in Form von Polystyrol-Kügelchen oral. Die Tiere bekamen täglich eine Dosis der mit einem Fluoreszenzmarker versehenen Partikel in drei Größen (0,2, 2 und 10 Mikrometer Durchmesser) mit Wasser vermischt zu trinken.
Obwohl das Gehirn eigentlich durch die Blut-Hirn-Schranke gut gegen Kontaminationen aller Art geschützt ist, gelangte das mit dem Trinkwasser aufgenommene Mikroplastik ins Gehirn. Partikel von zwei Mikrometern Durchmesser und kleiner konnten die Barriere passieren. Die Plastikteilchen waren schon nach wenigen Tagen im Gehirn der Mäuse nachweisbar.
Die Forscher konnten auch ermitteln, wo im Gehirn das Mikroplastik angereichert wird: in den Mikrogliazellen. Die Mikrogliazellen gelten als die Abwehrzellen des Gehirns. Sie geben in Reaktion auf Erreger oder Kontaminationen Botenstoffe und Zellgifte ab.
Um herauszufinden, was die Partikel in den Mikrogliazellen bewirken, führten die Wissenschaftler ergänzende Versuche mit menschlichen Mikrogliazellen in Zellkultur durch. Nach Zugabe von Mikroplastik zeigte sich schon nach wenigen Stunden eine Anreicherung des Mikroplastiks im Zellplasma der Mikroglia. Parallel dazu nahm das Wachstum dieser Zellen ab und sie teilten sich weniger.
Lesen Sie auch: Lesen Sie mehr über die neuesten Fortschritte in der Neurowissenschaft.
Die Aufnahme des Mikroplastiks führte dazu, dass die Mikrogliazellen vermehrt Entzündungs-Botenstoffe wie Cytokine produzierten. Nach einigen Tagen waren in der Zellkultur zudem vermehrt Marker-Botenstoffe für die Apoptose nachweisbar - den zellulären Selbstmord.
Diese Ergebnisse sind alarmierend, da sie zeigen, dass Mikroplastik nicht nur in unsere Umwelt, sondern auch in unser Gehirn gelangt und dort potenziell schädliche Auswirkungen haben kann.
Wie kann man Mikroplastik vermeiden?
Um die Aufnahme von Mikroplastik zu reduzieren, können folgende Maßnahmen ergriffen werden:
- Kleidung aus nachhaltigen Materialien wie Baumwolle kaufen.
- Auf Duschgels, Shampoos, Sonnencremes, Lippenstifte und Puder mit Mikroplastik verzichten.
Noradrenalin und die Anpassung an unerwartete Ereignisse
Unser Verhalten wird ständig durch unsere Erfahrungen geprägt. Wenn unser Verhalten andere Reaktionen auslöst als erwartet, lernen wir daraus und passen unser Verhalten zukünftig an. Forscher haben nun an Mäusen untersucht, welche Rolle dabei Botenstoffe im Gehirn spielen.
Dabei zeigten sie, dass der Neuromodulator Noradrenalin sowohl daran beteiligt ist, erlernte Verhaltensweisen anzuwenden, als auch dann ausgeschüttet wird, wenn das Ergebnis anders ist als erwartet. Noradrenalin wirkt im Körper als Stresshormon und Neuromodulator.
Lesen Sie auch: Tinnitus und Gehirnaktivität: Ein detaillierter Einblick
Ein Team um Vincent Breton-Provencher vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge hat die Funktionen von Noradrenalin im Gehirn nun an Mäusen erforscht. Zunächst setzten die Forscher den Tieren Implantate ins Gehirn, mit der sich die Aktivität des Locus coeruleus überwachen und durch optogenetische Signale beeinflussen ließ.
Dann setzten die Forscher die Versuchstiere auf Trinkwasserentzug und trainierten sie darauf, bei einem bestimmten Tonsignal einen Hebel zu drücken. Drückten die Tiere richtig, erhielten sie als Belohnung einen Tropfen Wasser. Bei einem anderen Tonsignal hingegen, einem tieferen Ton, durften die Tiere den Hebel nicht drücken.
Während des Versuchs variierten die Forscher die Lautstärke des jeweiligen hohen oder tiefen Tons. Erklang der belohnungsversprechende hohe Ton lauter, war es wahrscheinlicher, dass die Mäuse den Hebel drückten. Bei leiseren Tonsignalen hingegen wirkten sie unsicherer.
Gerade in diesen Situationen, in denen das Tier unsicher ist, ob es eine Belohnung erhalten wird, spielt offenbar der Locus coeruleus eine wichtige Rolle. Hemmten die Forscher dagegen den Locus coeruleus mit Hilfe optogenetischer Signale, drückten die Mäuse bei Unsicherheit den Hebel seltener.
Zusätzlich zu dem Noradrenalinschub zu Beginn der Handlung stellten die Forscher einen weiteren nach Ende der Aktion fest - insbesondere, wenn das Ergebnis unerwartet kam. Erhielt die Maus statt der erwarteten Belohnung einen unangenehmen Luftstoß, schüttete der Locus coeruleus eine große Menge Noradrenalin aus, und in den folgenden Versuchen drückte die Maus viel seltener den Hebel, wenn sie nicht sicher war, dass sie eine Belohnung erhalten würde.
Um auszuschließen, dass der Noradrenalinschub und die folgende Zurückhaltung nur aufgrund des negativen Ereignisses und nicht aufgrund der Überraschung waren, machten die Forscher den gleichen Versuch mit positiven Überraschungen und gaben den Mäusen zu unerwarteten Zeitpunkten eine Belohnung. Auch in diesem Fall trat die Noradrenalinausschüttung auf.
Diese Arbeit zeigt, dass der Locus coeruleus unerwartete Ereignisse kodiert und dass die Aufmerksamkeit für diese überraschenden Ereignisse für das Gehirn entscheidend ist, um eine Bestandsaufnahme seiner Umgebung zu machen.
Die Verarbeitung von Objekten und Substanzen im Gehirn
Wie unterscheidet unser Gehirn zwischen Objekten und Substanzen? Paulun und ihre Kollegen haben dies nun untersucht. Für ihr Experiment erstellten sie zunächst 100 kurze Videoclips, in denen harte oder elastische Bälle, Flüssigkeiten oder Pulver in verschiedenen Aktionen zu sehen waren.
Die Analysen enthüllten: Insgesamt betrachtet reagieren die beiden Hirn-Netzwerke LOC (lateraler Okzipitalkomplex) und FPN (frontoparietales Netzwerk) sowohl auf Objekte wie auf Substanzen. Demnach verarbeitet der laterale Okzipitalkomplex nicht nur die 3D-Form fester Gegenstände, sondern auch die Formveränderungen flüssiger oder körniger Substanzen.
Das Besondere jedoch: Diese Verarbeitung geschieht in jeweils eigenen Unter-Arealen der beiden Netzwerke. „Beide Signalwege haben eine Zweiteilung: Ein Unterbereich reagiert stärker auf Objekte, der andere stärker auf Substanzen“, berichtet Paulun.
Das könnte bedeuten, dass unser Gehirn für beide Kategorien verschiedene mentale „Algorithmen“ einsetzt. Auf ähnliche Weise könnte auch unser Gehirn zwei grundsätzlich unterschiedliche Strategien nutzen: Sobald das primäre Sehzentrum erste Hinweise auf eine der beiden Kategorien hat, leitet es die Signale auf den einen oder anderen Verarbeitungsweg.
Gleichzeitig könnte dies auch erklären, warum schon Säuglinge instinktiv den Unterschied zwischen Objekten und Substanzen verstehen: Selbst ihr Gehirn ist schon auf diese Zweiteilung hin ausgelegt.
Der Weber'sche 3-Schalen-Versuch: Eine Illusion der Temperaturwahrnehmung
Die Haut ist das größte Organ des Menschen und beherbergt unter anderem den Temperatursinn. Dieser dient der Thermoregulation innerhalb des Körpers und zum Schutz vor extremen Umgebungseinflüssen (Verbrennung, Erfrierung). Mit diesem Sinnesorgan können wir jedoch keine exakten Temperaturen messen, sondern nur Veränderungen wahrnehmen.
Der Weber'sche 3-Schalen-Versuch demonstriert dies auf eindrückliche Weise:
Material & Geräte:
- 3 große Schalen
- Wasser
- Wasserkocher
Durchführung:
- Die drei Schalen werden mit unterschiedlich warmem Wasser gefüllt: eine mit heißem Wasser, eine mit kaltem Wasser und eine mit lauwarmem Wasser.
- Die Versuchspersonen legen für 30-60 Sekunden jeweils eine Hand in das warme und eine in das kalte Wasser.
- Danach werden beide Hände in das lauwarme Wasser gehalten, ohne sich dabei zu berühren.
Beobachtung:
Die Hand aus dem kalten Wasser meldet warmes Wasser, die Hand aus dem warmen Wasser meldet kaltes Wasser, obwohl beide Hände im selben Wasser sind.
Auswertung:
In der Haut und in den Organen sitzen Thermorezeptoren für die Wahrnehmung von Wärme und Kälte. Diese messen aber nicht wie ein Thermometer eine absolute Temperatur, sondern nur Temperaturdifferenzen. Die Kälterezeptoren geben dabei mit zunehmender Kälte immer mehr Aktionspotentiale pro Zeit ab. Die Wärmerezeptoren verhalten sich dementsprechend umgekehrt.
Dieses Empfinden der Temperatur schwindet jedoch mit der Zeit, die Wahrnehmung adaptiert, passt sich an die neue Umgebung an. Erst wenn sich diese gewohnte Umgebung in der dritten Schale, mit dem Wasser der mittleren Temperatur, wieder ändert, wird wieder eine Veränderung der Umgebung wahrgenommen.
Wassermangel und seine Auswirkungen auf das Gehirn
Schnell wird das Wassertrinken im stressigen Arbeitsalltag vergessen. Die Folge: Es können sich Kopfschmerzen oder Konzentrationsschwierigkeiten einstellen.
Prof. Dr. Ulrich Ettinger, Institut für Psychologie, Universität Bonn, erklärt: Wenn wir zu wenig trinken, reagiert unser Gehirn tatsächlich darauf. In einem Versuch mussten 16- und 17-jährige Jugendliche einen ABC-Anzug des Militärs anziehen und 70 Minuten Rad fahren. Durch den Plastikanzug schwitzten sie etwa eineinhalb Liter Flüssigkeit aus.
Anschließend kamen die Jugendlichen in einen funktionellen Magnetresonanztomografen (fMRT). Dort mussten sie ein Computerspiel spielen, bei dem die Planungsfähigkeit getestet wird. Die Probanden zeigten beim Lösen der Aufgaben keine Einschränkungen.
Allerdings haben wir im fMRT abweichende Hirnaktivitäten gesehen: Die Probanden zeigten im dehydrierten Zustand im Cortex in drei Bereichen eine deutlich erhöhte neuronale Aktivität. Die Gehirne im dehydrierten Zustand müssen stärker arbeiten, um die gleiche Leistung zu erzielen wie in der Bedingung ohne Wassermangel.
Eine Dehydrierung wirkt sich auch auf die Stimmung aus. Durstige Menschen empfinden kognitiv fordernde Aufgaben als besonders schwer. Bei größerem Wassermangel sinken zudem die Denkleistungen deutlich.
Allerdings deutet ein Experiment darauf hin, dass auch zu viel Flüssigkeit das Denkvermögen verschlechtern kann. Ein Mensch, der sich konzentrieren muss, sollte auf seinen Körper hören. Er sollte sich nicht zum Trinken zwingen. Sobald er aber Durst empfindet, sollte er ein Glas Flüssigkeit zu sich nehmen.
Ernährungsphysiologen empfehlen einem Mann, er sollte täglich 2,5 Liter Flüssigkeit trinken, bei Frauen sind es 2 Liter.
Stress, Emotionen und die unterschiedlichen Reaktionen von Männern und Frauen
Wie regulieren Männer und Frauen ihre Emotionen, wenn sie gestresst sind? Dr. Katja Langer, Postdoktorandin am Lehrstuhl für Kognitionspsychologie, verwendet den sogenannten „sozial evaluierten Kaltwassertest“ zur Stressinduktion.
Dabei müssen die Probanden ihre nicht dominante Hand in ein Kaltwasserbecken (0-2 Grad) legen und dabei in eine Kamera schauen. Diese Situation löst bei den meisten Probanden eine physiologische und psychische Stressreaktion aus.
Menschen reagieren unterschiedlich auf Stress. Einige sind leichter dafür anfällig, chronisch gestresst zu sein, gar depressiv zu werden, andere erholen sich recht schnell von stressigen Situationen.
Langer interessiert sich vor allem für die unmittelbaren Reaktionen auf Stress. Sie untersucht, wie sich Stress kurzfristig auf unsere kognitive Emotionsregulierung auswirkt, also die Fähigkeit, unsere Empfindungen durch eigene Gedanken zu steuern. Sie interessiert sich für zwei kognitive Strategien, nämlich das Umbewerten und das Ablenken.
Nach dem Handbad im kalten Wasser werden den Probanden Bilder von negativen Ereignissen gezeigt. Vor und im direkten Anschluss an den Kaltwassertest erhebt das Bochumer Forschungsteam per Fragebögen, was die Probanden empfinden. Außerdem werden Blutdruck, Pulsfrequenz, Speichelproben und die Pupillenweitung erfasst.
Insgesamt 80 Versuchspersonen, 40 Männer und 40 Frauen, haben an der Studie von Langer teilgenommen. Die Hypothese, dass allen, Männern und Frauen, die Emotionsregulierung im Stresszustand schwerer fällt, konnte nicht bestätigt werden. Tatsächlich zeigten die Untersuchungen, dass sich Männer unter Stress deutlich besser ablenken konnten.
Die Forscherin führt die Unterschiede zum einen auf den zeitlichen Ablauf der Studie und zum anderen auf hormonelle Unterschiede zurück. Die Effekte von Kortisol auf die Emotionsregulierung scheinen also, je nach Geschlecht, unterschiedlich zu sein. Bei Männern führt Kortisol zu einer verbesserten Emotionsregulierung. Bei Frauen fällt die Beeinträchtigung in der Emotionsregulierung über das sympathische Nervensystem vermutlich stärker aus.
Das Ergebnis könnte damit erklärt werden, dass Frauen vermindert Kortisol ausschütten und die sympathische Aktivierung von Adrenalin und Noradrenalin im Gehirn stärker ist. Dass Geschlechtshormone und Stresshormone stark miteinander interagieren, ist wissenschaftlich erwiesen.
tags: #gehirn #mit #wasserflasche