Der olfaktorische Kortex und die Amygdala sind zwei Hirnregionen, die eng miteinander verbunden sind und eine entscheidende Rolle bei der Verarbeitung von Gerüchen und den damit verbundenen Emotionen spielen. Diese Verbindung ist von großer Bedeutung für unser Verhalten, unsere Erinnerungen und unser allgemeines Wohlbefinden.
Die olfaktorische Wahrnehmung: Einleitung
Die olfaktorische Wahrnehmung, auch Riechwahrnehmung oder Geruchssinn genannt, ermöglicht es uns, Gerüche wahrzunehmen und zu unterscheiden. An dieser Wahrnehmung sind verschiedene sensorische Systeme beteiligt, darunter das eigentliche olfaktorische System (Geruchsreize), das nasal-trigeminale System (taktile und chemische Reize) sowie Einflüsse des gustatorischen Systems (Geschmacksreize). Der Geruchssinn ist der komplexeste chemische Sinn und spielt eine wichtige Rolle bei der Erkennung von Gefahren, der Wahrnehmung von Pheromonen, der Identifizierung von Lebensmitteln und der Verknüpfung von Emotionen.
Der Weg des Geruchs: Von der Nase zum Gehirn
Die Sensoren für das Riechen befinden sich in der Nase, eingebettet in die Riechschleimhaut, die sich auf die obere Nasenmuschel und die oberen Abschnitte der lateralen Nasenwand ausdehnt. Die Riechschleimhaut besteht aus Stütz- und Sinneszellen, wobei die Haare der Sinneszellen (Haarzellen) über die Begrenzung der Schleimhaut hinaus in das Lumen der Nase ragen. Die Riechhaare liegen oberhalb des Luftstromes der Atmung und werden von der Atemluft nur durch Verwirbelung erreicht. Hochfrequente Ein- und Ausatmung kleiner Volumina (Schnüffeln) begünstigt die Verwirbelung und intensiviert den Kontakt.
Aus den Sinneszellen treten an der Basis der Schleimhaut Nervenfasern (Riechfäden) aus, die die Riechzellen mit den Riechkolben verbinden. Die Riechkolben liegen links und rechts der Mittellinie des Stirnlappens an der Basis des Schädels. Aus dem Riechkolben entsteht der Tractus olfactorius, der sich mehrfach aufteilt und verschiedene Areale des Stirn- und Schläfenlappens aufsucht. Dort wird der Geruch festgestellt und identifiziert.
Die Komplexität der Geruchserkennung
Es gibt Moleküle, die sich in ihrer Struktur völlig unterscheiden, aber gleich riechen. Über das Riechen nimmt der Mensch Geruchsstoffe aus der Umwelt auf. Dabei verlaufen von den Riechzellen Nervenfasern direkt zum primären Riechzentrum, dem Riechkolben. Der Mensch hat in seinem Riechepithel ca. 30 Mio. Riechsinneszellen, die jeweils auf ein bestimmtes Geruchsmolekül ansprechen.
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Im Hinblick auf die Entwicklung des Gehirns in der Evolution ist das Riechhirn uralt. Das menschliche Riechorgan verfügt über ein "Alphabet" mit 350 Buchstaben, mit dem es "Duftwörter" mit jeweils über 100 Buchstaben bilden kann. In der Nasenhöhle sitzen etwa 1.000 verschiedene Rezeptortypen, doch wir können rund 20.000 Gerüche unterscheiden. Forschungen zeigten, dass jeder Rezeptor mehrere Zonen hat, die jeweils auf mehrere Geruchsmoleküle reagieren. Zudem reagieren mehrere Rezeptoren auf das gleiche Geruchsmolekül.
Die Bedeutung des Schnüffelns
Wie der Geschmackssinn ist der Geruchssinn ein chemischer Sinn. Spezielle Rezeptoren in der Nasenhöhle registrieren Moleküle, die beim Atmen in die Nase gelangen und an die Rezeptorzellen binden. Schnüffeln saugt mehr Geruchsmoleküle in die Nase, sozusagen eine "Geruchsprobe". Schnüffeln ist ein Reflex, sobald ein Geruch unsere Aufmerksamkeit erregt, und kann vor Gefahr warnen, etwa einem rauchenden Feuer oder verdorbener Nahrung.
Die Amygdala: Das Zentrum der Emotionen
Die Amygdala, auch Mandelkern genannt, ist eine Hirnstruktur, die eine zentrale Rolle bei der Verarbeitung von Emotionen spielt, insbesondere bei Angst, Furcht und Aggression. Sie ist Teil des limbischen Systems, das für die Steuerung von Emotionen, Motivation und Gedächtnis verantwortlich ist.
Die vielfältigen Funktionen der Amygdala
Die Amygdala wirkt vor allem als emotionaler Verstärker. Zu welcher Reaktion eine Stimulierung führt, hängt daher beim Menschen auch davon ab, in welcher Stimmung die Versuchsperson sich zum jeweiligen Zeitpunkt gerade befindet. Probanden berichten außerdem, beim Reizen der Amygdala erinnerungsähnliche Halluzinationen gehabt zu haben, oder auch eine Déjà-vu-Erfahrung, also das Gefühl, eine Situation schon mal erlebt zu haben.
Am besten lässt sich der Mandelkern verstehen, wenn man betrachtet, was passiert, wenn er fehlt - beispielsweise bei Affen, bei denen auf beiden Gehirnhälften die Amygdala gezielt zerstört wurde. Als Folge wirken die Tiere insgesamt emotionsloser als früher. Vor allem aber fehlt es ihnen an jeglichem aggressiven oder defensiven Verhalten. Die Affen zeigen nicht die Spur von Furcht - auch dann nicht, wenn sie einer echten Gefahr, beispielsweise einer Schlange, begegnen. Dabei nehmen sie den äußeren Reiz der Schlange durchaus wahr, aber ohne Mandelkernkomplex bleibt der entsprechende Schreckreflex aus. Und nicht nur das: Ohne Amygdala haben die Tiere Schwierigkeiten, emotionale Assoziationen zu lernen, etwa einen bestimmten Gegenstand mit einer Belohnung zu verbinden oder mit einer Strafe. Außerdem suchen sie keinen Kontakt mehr zu anderen Affen und sind daher in der Gruppe bald isoliert.
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Ganz ähnlich ist es beim Menschen. So beschrieb der britische Psychiater Robin Jacobsen einen Patienten, bei dem der Mandelkernkomplex aus Krankheitsgründen auf beiden Seiten operativ entfernt worden war. Die Person hatte in der Folge Schwierigkeiten, Gesichter zu erkennen und vor allem den Gesichtsausdruck ihres Gegenübers richtig zu deuten. Dadurch war auch das Sozialverhalten des Betroffenen stark gestört. Einen ähnlichen Ausfall verursacht auch das Urbach-Wiethe-Syndrom, eine seltene Erbkrankheit, bei der unter anderem die Amygdala verkalkt. Die Erkrankten sind ebenfalls in ihrem Gefühls- und Sozialleben stark eingeschränkt. Dem Wort „Angst“ können sie keinerlei Bedeutung zuordnen.
Die Amygdala und das emotionale Gedächtnis
Der Mandelkernkomplex spielt auch eine Rolle für das Gedächtnis, genauer, das emotionale Gedächtnis. Normalerweise können wir uns besser an eine Situation erinnern, wenn starke Gefühle dabei beteiligt waren - besonders Angst oder Furcht. Menschen mit geschädigtem Mandelkernkomplex jedoch zeigen diesen Effekt nicht: Sie erinnern sich an abstoßende, an neutrale und an wohltuende Szenen - etwa in einem Film - gleich gut.
Die Verbindung zwischen olfaktorischem Kortex und Amygdala
Die Amygdala gehört mit zum Riechhirn. Alles was wir riechen, wird sofort im Amygdala und somit im limbischen System verarbeitet. Wir riechen immer mit Gefühl. Einen neutralen Geruch kann es nicht geben. Vom Riechhirn werden Informationen an das limbische System weitergegeben, u.a. an die Amygdala. Daher erfolgt immer eine emotionale Bewertung eines Duftes.
Die große Bedeutung der Gerüche für unser emotionales Erleben liegt in der direkten Verbindung vom Riechnerven zum limbischen System, den Mandelkernen und dem Hypothalamus mit seinen Verschaltungen zum vegetativen Nervensystem. Gerüche sind also in der Lage, emotionsgeladene Erinnerungen in uns wachzurufen.
Die direkte Verbindung: Bulbus olfactorius und Amygdala
Diese 1:1-Weiterleitung geschieht über den im Gewölbe des Nasenraumses lokalisierten Geruchsnerv, den 'Bulbus olfactorius'. Über die Striae olfactoriae wird die Geruchswahrnehmung in den primären Riechkortex und die Amygdala weitergeleitet.
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Der piriforme Kortex, das eigentliche Duft-Verteilersystem im Riechhirn, arbeitet eng mit dem zentralen Kern unseres Emotionszentrum zusammen und verfügt über erstaunliche Fähigkeiten. Er kann nicht nur die Wirkung von Parfüm und Duft auf Bewusstsein, Stimmung und Emotion verstärken, sondern auch dem ihm vorgelagerten Riechkolben vorschreiben, was und wie etwas zu riechen ist. Auch entscheidet der piriforme Kortex, was, wie und wo etwas zur Geruchsweiterverarbeitung in andere Gehirnregionen gegeben wird. Dabei hat er eine sehr emotionale, oft schreckhaft riechende Verbündete: die Amygdala. Sie riecht in der Regel immer mit und tauscht sich mit dem piriformen Kortex über den Geruchseindruck aus.
Die Rolle der Amygdala bei der Geruchswahrnehmung
Offenbar riechen wir im Gehirn das allermeiste zweimal. Zunächst erst unbewusst mit dem Emotionszentrum und dort im Besonderen mit der Amygdala. Sie trifft die Vorentscheidung, ob ihr ein Duft gefühlsmäßig zusagt oder nicht. Danach wird in höheren Gehirnregionen, wie dem orbitofrontalen Kortex (OFC), bewusst gerochen.
In der Forschung wird diskutiert, ob an der Amygdala vorbeigerochen werden kann. Zumindest ist es physiologisch möglich. Theoretisch wäre es daher möglich, dass wir auch ohne den emotionalen Input der Amygdala riechen können. Sicherlich ist es auch möglich, dass nur die Amygdala und ihr Netzwerk riechen, ohne dass der Dufteindruck dem OFC weitergeben wird. Das scheint besonders der Fall, wenn die Amygdala einen Duftreiz als nicht relevant empfindet. Die Amygdala und ihr Netzwerk sind eine Art emotionales Frühwarnsystem, dass aber auch auf positive Empfindungen anspricht und sie sucht.
Häufig liegen Amygdala und OFC bei der Duftentscheidung deshalb miteinander im Streit. Die Amygdala fühlt sich z. B. mit dem Parfüm wohl, der OFC jedoch signalisiert, dass man sich das Parfüm eigentlich nicht leisten kann. Raten Sie mal, wer gewinnt, wenn ein Parfüm die Amygdala wirklich fasziniert und der Kauf finanziell noch ganz knapp möglich ist. Richtig, die Amygdala! Die Vernunft kommt gegen das Gefühl wieder einmal - wie so oft im Leben - nicht an.
Klinische Bedeutung der Verbindung
Störungen der olfaktorischen Wahrnehmung können vielfältige Ursachen haben, darunter Knochenbrüche der Lamina cribrosa, pathologische Läsionen (z.B. Alzheimer, M. Huntington oder M. Parkinson) oder Sinusitis. Die Behandlung hängt von der Reversibilität der Grunderkrankung ab.
Dysosmie, eine qualitative Veränderung oder Verzerrung der Geruchswahrnehmung, kann in Parosmie (unangenehme Geruchswahrnehmung) und Phantosmie (Wahrnehmung eines Geruchs, wenn kein Geruchsstoff vorhanden ist) eingeteilt werden.
Über die Geruchsstörungen bei Hirnverletzten ist von verschiedenen Autoren ausführlich berichtet worden. Pathologische Geruchssensationen bei hirnorganisch Kranken sind immer unangenehmer Art. Die Patienten schildern ihre Wahrnehmung mit 'schrecklicher Geruch, Leichengeruch, süßlich-fauliger Geruch, Geruch wie nach Stinkbomben, nach Rauch, nach Gasen' usw.
Geruchshalluzinationen im Rahmen des Uncinatus-Syndroms
Von besonderem Interesse sind die Geruchshalluzinationen, die im Rahmen des Uncinatus-Syndroms auftreten. Hierbei handelt es sich um anfallweise auftretende Geruchswahrnehmungen ohne äußeren Reiz, die bereits zum engeren Bereich des Psychopathologischen überleiten.
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