Die Frage, was im Gehirn eines Menschen beim Sterben geschieht, beschäftigt viele. Bisher stützten sich Erkenntnisse hauptsächlich auf Berichte von Nahtoderfahrungen. Doch aktuelle Forschungsergebnisse und Studien liefern neue Einblicke in die komplexen Prozesse, die im Gehirn ablaufen, sowohl im Sterbeprozess als auch im Alterungsprozess.
Hirnaktivität im Angesicht des Todes
Eine US-Studie deutet darauf hin, dass im Augenblick des Todes Erinnerungen im Gehirn aufblitzen können. Diese Entdeckung war einem Zufall geschuldet: Ein 87-jähriger Patient, der nach einem Sturz am Kopf operiert wurde und unter epileptischen Anfällen litt, wurde mittels Elektroenzephalographie (EEG) überwacht. Dabei wurden 15 Minuten der Hirnaktivität während des Sterbens aufgezeichnet.
Die Forscher konzentrierten sich auf die 30 Sekunden vor und nach dem Herzstillstand. Sie beobachteten Hirnwellenmuster, die denen ähneln, die beim Meditieren oder beim Abrufen von Erinnerungen auftreten. Diese Muster rhythmischer neuronaler Aktivität, insbesondere vermehrte Gamma-Spektren, deuten auf einen Abruf von Erinnerungen hin. Gamma-Wellen oszillieren mit einer hohen Geschwindigkeit von 30 Hertz pro Minute und sind in einem konventionellen EEG oft nicht sichtbar.
Frank Erbguth, ärztlicher Leiter der Nürnberger Universitätsklinik für Neurologie, bestätigt, dass das Gehirn in bestimmten Situationen eigene Bilderwelten erschaffen kann, wie es von Migränepatienten und Drogenkonsumenten bekannt ist. Studien aus der Reanimationsmedizin zeigen, dass Nahtoderfahrungen sowohl angenehme als auch schlimme Szenen beinhalten können.
Die "Todeswelle" und ihre Parallelen zur Migräne
Der Neurologe Jens Dreier erforscht das Gehirn zwischen Leben und Tod und hat verblüffende Parallelen zur Migräne entdeckt. Er erklärt, dass wenige Sekunden nach einem Herz-Kreislauf-Stillstand die Sauerstoffkonzentration im Gehirn sinkt und die Nervenzellen in einen Sparmodus wechseln. Nach etwa 30 bis 40 Sekunden ist die gesamte Hirnaktivität erloschen, aber die Nervenzellen sind noch nicht abgestorben, sondern lediglich gehemmt.
Lesen Sie auch: Gehirnzellen und Anästhesie: Ein detaillierter Blick
Wenn die Sauerstoffversorgung abbricht, hyperpolarisieren die Zellen, werden also noch negativer geladen als im Ruhezustand. Um die Hyperpolarisation aufrechtzuerhalten, benötigt die Zelle Energie, die normalerweise aus Glukose und Sauerstoff gewonnen wird. Fehlt diese Energie, entsteht eine riesige Depolarisationswelle, die sogenannte "terminal spreading depolarization", bei der sich die Nervenzellen nacheinander entladen. Diese Welle breitet sich mit einer Geschwindigkeit von etwa drei Millimetern pro Minute über das gesamte Gehirn aus und kann massive Veränderungen im Inneren der Nervenzellen bewirken.
Interessanterweise tritt diese Depolarisationswelle nicht nur beim Sterben auf, sondern auch bei Schlaganfällen und Migräneauren. Bei der Migräneaura ist die Welle zwar ebenfalls groß, hinterlässt aber fast nie Folgeschäden. Dreier vermutet, dass die Entladungswelle beim Sterben das physiologische Pendant zu den visuellen Erscheinungen beim Nahtoderleben sein könnte. Er warnt jedoch vor voreiligen Schlüssen, da es sich lediglich um vage Hinweise handelt.
Neurogenese im Erwachsenenalter: Ein Dogma wankt
Lange Zeit galt das Dogma, dass sich das menschliche Gehirn nach der Kindheit nicht mehr selbst erneuern kann. Doch eine Studie aus dem Jahr 2018 stellte diese Annahme in Frage und zeigte, dass auch im Erwachsenenalter neue Hirnzellen gebildet werden können. Diese Entdeckung revolutionierte das Verständnis der Neurobiologie und eröffnete neue Perspektiven für die Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen.
Veränderungen in Nervenzellen-Netzwerken bei Kommunikationsblockaden
Forscher der FAU haben untersucht, was während Unterbrechungen der Kommunikation zwischen Nervenzellen passiert, wie sie beispielsweise bei Schlaganfällen, Depressionen und Demenzen auftreten. Sie fanden heraus, dass während dieser Blockaden starke Veränderungsprozesse in den Nervenzellen ablaufen. Die Nervenzellen-Netzwerke werden neu vernetzt und hypersensitiv.
Wenn die normalen Kommunikationswege blockiert sind, werden Informationen ungeordnet über Nebenstraßen und neue Trampelpfade umgeleitet. Es werden Synapsen neu geschaffen und in Betrieb genommen. Wenn das Signal zurückkehrt, gibt es keine geordneten Informationsrouten mehr, und die Funktionen müssen neu gelernt werden. Um diese Prozesse sichtbar zu machen, entwickelten die Forscher ein High-Speed-Mikroskopie-Verfahren, das es ermöglicht, die Kommunikationsnetzwerke lebender Nervenzellen zu beobachten.
Lesen Sie auch: Gehirnzellen und Alkohol: Eine wissenschaftliche Analyse
Das alternde Gehirn: Mehr als nur Abbau
Die Medizinjournalistin Barbara Strauch räumt in ihrem Buch "Da geht noch was" mit dem Vorurteil auf, dass die Denkfähigkeit der Menschen ab der Lebensmitte abnimmt. Sie argumentiert, dass Gehirnzellen keineswegs mit zunehmendem Alter massenhaft absterben, sondern bis ins hohe Alter funktionsbereit bleiben. Zudem entwickeln ältere Menschen oft die Fähigkeit zur "Bilateralisierung", bei der beide Gehirnhälften zur Bewältigung von Aufgaben eingesetzt werden, was zu komplexerem Denken und Verhalten führt.
Strauch betont, dass das alternde Gehirn neue Fähigkeiten entwickelt und dass viele Umgangsweisen mit älteren Menschen überdacht werden müssen. Sie gibt Fitness-Ratschläge für das alternde Gehirn und empfiehlt, körperlich und geistig in Bewegung zu bleiben.
Die Penumbra: Ein Halbschatten des Lebens
Alastair Buchan erforscht, was mit den Gehirnzellen am Rande des Schlaganfallkerns geschieht, in der sogenannten Penumbra. Er will Wege finden, diese Zellen aus dem Halbschatten wieder ans Licht zu bringen. Die Penumbra ist eine Zone zwischen dem Kern der Ischämie und dem umliegenden Bereich, der sich durch Reperfusion voraussichtlich regenerieren wird.
Buchan will verstehen, was in dieser Zone während der entscheidenden Stunden nach einem Schlaganfall passiert. Er verbessert bildgebende Verfahren, um verschiedene Zelltypen und Mechanismen in Echtzeit zu überwachen. Ziel ist es, die Chancen zu maximieren, dass sich Zellen erholen, wieder vernetzen, erneut mit Energie versorgen und ihr Verhalten wiederaufnehmen.
Neue Wege in der Alzheimer-Forschung
Britische Wissenschaftler haben einen vielversprechenden neuen Weg für künftige Behandlungen der Alzheimer-Krankheit entdeckt. Sie entwickelten eine Arzneimittel-Kombination, die ein fehlerhaftes Signal in denjenigen Gehirnen blockieren kann, die von neurodegenerativen Erkrankungen betroffen sind und die die Produktion wichtiger Proteine abschalten.
Lesen Sie auch: Gehirnzellen und Cannabis
Das neue Medikament behindert ein Enzym namens PERK, das eine Schlüsselrolle in der Aktivierung der Schutzmechanismen im Gehirn spielt. Bei mit Prionen infizierten Mäusen, die mit dem Medikament behandelt wurden, wurde kein Gedächtnisverlust festgestellt. Obwohl das Medikament zu Nebenwirkungen führte, sind die Wissenschaftler zuversichtlich, dass sie in Zukunft eine "Pille" entwickeln können, die das Gehirn auch ohne die genannten Nebenwirkungen vor der Krankheit schützen kann.
Gehirnzellen in der Pubertät: Abbau mit positiven Konsequenzen
In der Pubertät sterben aufgrund der hormonellen Umstellung Milliarden menschliche Gehirnzellen ab. Doch das hat erstaunlicherweise positive Konsequenzen. Der Neurowissenschaftler Peter Uhlhaas erklärt, dass sich nur das verfestigt, was gebraucht wird. In der Hochphase der Pubertät verläuft die Kommunikation zwischen verschiedenen Hirnarealen sehr chaotisch. Am Ende des Reifeprozesses hat sich die Anzahl der Gehirnzellen zwar verringert, aber den jungen Erwachsenen gelingt es besser, zu planen und die Konsequenzen ihres Tuns abzuwägen.
Die kognitiven Leistungen erhöhen sich, weil die Axone, die Kabel zwischen den Nervenzellen, dicker mit einer isolierenden Fettschicht ummantelt werden. Die Datenverbindungen werden schneller, ähnlich wie bei der Umstellung von Kupfer- auf Glasfaserkabel.
Reanimation von Schweinehirnen: Die Grenze zwischen Leben und Tod neu definieren?
Forscher der Yale School of Medicine haben Schweinehirne - zumindest zum Teil - wieder zurück ins Leben geholt. Sie nutzten eine spezielle Perfusionsmaschine, um die Organe zu reanimieren. Dabei konnten sie Sauerstoffhaushalt und Energiebalance in den isolierten Gehirnen normalisieren. Außerdem verlangsamte sich der Zelltod der Nervenzellen, und manche Neuronen zeigten Zeichen von Funktionsfähigkeit.
Die Forscher betonten jedoch, dass sie zu keiner Zeit irgendeine Art von organisierter elektrophysiologischer Aktivität beobachtet haben, die auf ein normales Funktionieren des Gehirns mit Wahrnehmung und Bewusstsein hindeutet. Die Studie wirft ethische Fragen auf: Wann ist ein Gehirn wirklich tot? Und muss die Definition des Hirntods überdacht werden?
tags: #gehirnzellen #sterben #doch #nicht #ab