Das menschliche Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das aus verschiedenen Teilen besteht, die miteinander kommunizieren, um Körperfunktionen zu steuern und Informationen zu verarbeiten. Diese Kommunikation erfolgt durch elektrische und chemische Signale, die von Neuronen übertragen werden. Die Verbindungen zwischen Neuronen, auch Synapsen genannt, spielen eine entscheidende Rolle für die Funktion des Nervensystems.
Neuronale Schaltkreise und Hungergefühl
Die Forschung hat gezeigt, dass neuronale Schaltkreise eine wichtige Rolle bei der Steuerung des Hungergefühls spielen. In einer Studie wurden Mäuse auf Diät gesetzt und die Veränderungen in den Gehirnschaltkreisen beobachtet. Dabei wurde festgestellt, dass die neuronalen Bahnen, die die AgRP-Neurone im Hypothalamus stimulieren, vermehrt Signale sendeten, wenn die Mäuse auf Diät waren. Die AgRP-Neurone sind dafür bekannt, das Hungergefühl zu steuern.
Den Forschern gelang es auch, die Nervenbahnen in den Mäusen, die die AgRP-Neuronen aktivieren, gezielt zu hemmen. Dies führte dazu, dass die Mäuse nach der Diät deutlich weniger Gewicht zunahmen. Diese Erkenntnisse könnten langfristig dazu beitragen, Therapien für den Menschen zu entwickeln, die helfen könnten, das Körpergewicht nach einer Diät zu halten.
Hirnwellen und ihre Bedeutung
Das Gehirn erzeugt Schwingungen, die als Hirnwellen bezeichnet werden. Je nach Rhythmus werden diese mit unterschiedlichen Funktionen und Bewusstseinszuständen assoziiert. Die Beeinflussung von Hirnwellen könnte bei der Behandlung von Krankheiten helfen.
Vor etwa 100 Jahren entdeckte der Neurologe und Psychiater Hans Berger die Hirnwellen. Er konnte über eine offene Stelle am Schädel eines Patienten elektrische Aktivität von der Großhirnrinde ableiten und erfand so das Elektroenzephalogramm (EEG).
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Es gibt verschiedene Arten von Hirnwellen, die sich in ihrer Frequenz unterscheiden:
- Delta-Wellen (1-3 Hz): Diese Wellen sind im Tiefschlaf vorhanden.
- Theta-Wellen (4-7 Hz): Diese Wellen sind in müden Zuständen, im Halbschlaf oder in Trance-Zuständen vorhanden.
- Alpha-Wellen (8-12 Hz): Diese Wellen sind in einem Zustand der Entspannung vorhanden.
- Beta-Wellen (13-30 Hz): Diese Wellen sind für die Planung von Aktivitäten und im wachen, aktiven Zustand vorhanden.
Ilka Diester und ihrem Team von der Albert-Ludwigs-Universität ist es gelungen, die Beta-Wellen einzeln zu betrachten. Diese spielen unter anderem bei der Planung von Bewegungen eine Rolle.
Beeinflussung von Hirnwellen zur Behandlung neurologischer Erkrankungen
Hirnwellen lassen sich nicht nur messen, sondern auch beeinflussen, um positiv auf neurologische Erkrankungen wie Depression, Schizophrenie, Alzheimer und Parkinson einzuwirken.
Eine Methode zur Beeinflussung von Hirnwellen ist die tiefe Hirnstimulation (DBS). Dabei wird eine Elektrode in das Gehirn implantiert, die kontinuierlich einen Hochfrequenz-Stimulus abgibt. Wie die Hemmung der Beta-Frequenzen genau zustande kommt, ist noch nicht vollständig geklärt.
Dissoziation und Hirnwellen
Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass bestimmte Hirnwellenmuster mit dissoziativen Zuständen in Verbindung stehen könnten. In einem Experiment mit Mäusen wurde ein langsamer Delta-Rhythmus in bestimmten Hirnzellen induziert, was zu dissoziationsähnlichen Verhaltensmustern führte.
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Karl Deisseroth und sein Team untersuchten einen Patienten mit Epilepsie, der eine dissoziative Aura erlebte. Während der Aura wurde eine Welle mit einem Rhythmus von etwa drei Hertz im posteromedialen Kortex festgestellt.
Ketamin und Hirnwellen
Ketamin ist ein Medikament, das in der Forschung enormes Interesse geweckt hat. Es wird seit Mitte der 60er-Jahre als Anästhetikum und als Droge verwendet. Studien haben gezeigt, dass Ketamin an verschiedenen Stellen im Gehirn ansetzt und unterschiedliche Auswirkungen hat.
Nils Freundlieb erklärt, dass Ketamin die Bursts von Hirnwellen in einem bestimmten Zellareal im Gehirn reduzieren kann, was antidepressiv wirkt.
Wahrnehmungsfähigkeit und Hirnwellen
Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Bursts von Hirnwellen eine wichtige Rolle bei der Wahrnehmungsfähigkeit spielen könnten. In einem Versuch mit Laborratten wurde festgestellt, dass diese mit der Wahrnehmung von Vibrationen in Verbindung stehen.
Es wird davon ausgegangen, dass Sinnesinformationen über zwei unterschiedliche Nachrichtenkanäle verarbeitet werden: Top-down über die Beta-Frequenz und Bottom-up über die Gamma-Frequenz.
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Elektrokonvulsionstherapie (EKT)
Die EKT ist die älteste Methode der Hirnstimulation und wird seit den 1930er-Jahren zur Behandlung von depressiven und schizophrenen Patienten eingesetzt. Obwohl die EKT einen schlechten Ruf hat, zeigen Untersuchungen, dass sie bei mehr als der Hälfte der Patienten, die auf Medikamente nicht oder kaum ansprechen, einen antidepressiven Effekt erzielt. Eine der positiven Wirkungen ist offenbar eine zwischen den Hirnarealen verbesserte Verbindung und Kommunikation.
Transkranielle Magnetstimulation (TMS)
Die repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) ist eine sanftere Methode zur Hirnstimulation. Dabei werden mit Magnetfeldern gezielt bestimmte Hirnareale stimuliert. Etwa 50 bis 60 Prozent der Menschen mit Depressionen, die von einer medikamentösen Behandlung nicht profitieren konnten, erfahren eine Besserung ihrer Symptome.
Meditation und neuronale Prozesse
Die Wirkung von Meditation auf neuronale Prozesse wird wissenschaftlich untersucht. Studien haben gezeigt, dass Meditation zu einer tiefen Bewusstheit und Aufmerksamkeit führt. Die Aufmerksamkeit wird während der Mediation auf gehirninterne Zustände gelenkt und versucht, diese so lange wie möglich klarzumachen.
Durch Meditation können sich neue mentale Verfassungen bilden und gelernt werden, diese später bewusst und gewollt hervorzurufen.
Das Bauchhirn und seine Verbindung zum Gehirn
Das Bauchhirn, auch enterisches Nervensystem genannt, ist ein ausgeklügeltes Kommunikationssystem, mit dem sich Gehirn und Darm permanent untereinander austauschen. Mit mehr als 100 Millionen Nervenzellen durchzieht es fast den gesamten Magen-Darm-Trakt.
Das Bauchhirn steuert die Verdauung und steht dabei in enger Verbindung mit dem Sympathikus und dem Parasympathikus. Es produziert und verwendet viele der gleichen Neurotransmitter wie das Gehirn, darunter Serotonin, Dopamin und GABA.
Der Großteil des Serotonins im Körper wird im Bauchhirn produziert und nicht im Gehirn. Das Bauchhirn sendet Signale an das zentrale Nervensystem, weshalb diese Kommunikation häufig auch als Darm-Hirn-Achse bezeichnet wird.
Motorisches System und Bewegungssteuerung
Die Bewegungen des Menschen werden von einem Netzwerk verschiedener Hirnareale gesteuert und kontrolliert. Daran beteiligt sind weite Teile der Hirnrinde und des Hirnstamms, sowie das Kleinhirn und das Rückenmark. Die zum motorischen System gehörenden Hirnregionen besitzen unterschiedliche Aufgabenbereiche und Spezialfunktionen - von der Festlegung der Bewegungsstrategie über die konkrete Planung der Bewegung bis hin zu deren Ausführung.
Signale und Informationen gehen nicht allein vom motorischen System im Gehirn in Richtung Muskeln, sondern umgekehrt werden von der Körperperipherie auch permanent Meldungen in einer Art Rückkopplungsschleife wieder zurück an die Kommandozentrale geschickt. Sensorische Informationen sind für die Bewegungskontrolle unentbehrlich.
Cholinerge Nervenzellen und ihre Funktion
Cholinerge Nervenzellen produzieren Acetylcholin als Neurotransmitter, das in Vesikeln in den cholinergen Synapsen gespeichert wird. Acetylcholin spielt eine wichtige Rolle für das zentrale Nervensystem hinsichtlich der geistigen Aufmerksamkeit, dem Erlernen und der Erinnerungsfähigkeit eines Menschen.
Cholinerge Neurone wirken vorrangig in den Thalamus und das Großhirn hinein. Bei vielen Demenzen und insbesondere bei Alzheimer liegt eine Funktionsstörung oder ein Rückgang cholinerger Neuronen vor.
Viszeraler Schmerz und Lernprozesse
Viszeraler Schmerz, also Schmerz aus dem Magen-Darm-Trakt, wird als viel furchteinflößender betrachtet als Schmerz aus dem Körperäußeren. Signale aus dem Körperinnern werden über unterschiedliche Botenstoffe entlang der Gehirn-Darm-Achse kommuniziert.
In Lernexperimenten wurde festgestellt, dass die Abneigung gegenüber dem viszeralen Schmerz nach der Konditionierung stark anstieg. Psychologische Faktoren spielen eine zentrale Rolle, und viele Patienten leiden neben Bauchschmerzen auch an Angststörungen und Depressionen.
Psychotherapien, die auf der Extinktion von Furcht basieren, können auch bei chronischen Schmerzen helfen.
Elektrotherapie
Bei der Elektrotherapie werden spezielle Stromformen genutzt, um gezielt am menschlichen Organismus eine Erwärmung des Gewebes zu erreichen, Schmerzen zu reduzieren, Nerven zu reizen, Abbau von Schwellungen im Gewebe zu fördern oder Muskulatur zu aktivieren.
Die Elektrotherapie gehört zu den passiven Behandlungsmaßnahmen und zur Reiz-Serien-Therapie. Die Wirkung des Stroms ist abhängig von der Stromdichte.
Es gibt verschiedene Formen der Elektrotherapie, darunter TENS (Transcutane elektrische Nervenstimulation), Iontophorese, Stangerbad und Vier-Zellenbad.
Das Nervensystem: Eine komplexe Vernetzung
Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das aus verschiedenen Teilen besteht, die miteinander kommunizieren, um Körperfunktionen zu steuern und Informationen zu verarbeiten. Es besteht aus dem Zentralnervensystem (Gehirn und Rückenmark), dem peripheren Nervensystem (alle neuronalen Strukturen außerhalb des Zentralnervensystems) und dem autonomen Nervensystem (steuert die unbewusst ablaufenden Körperfunktionen).
Das Nervensystem reagiert und interagiert immer durch denselben Vorgang: einen elektrischen Impuls.