Sterben ist ein Prozess, der sich im Körper widerspiegelt. Um zu verstehen, was mit dem Gehirn nach dem Tod geschieht, ist es wichtig, sich den Sterbeprozess als Ganzes anzusehen. Dieser Artikel beleuchtet die komplexen neurobiologischen Prozesse, die im Gehirn ablaufen, wenn der Körper sich auf das Sterben vorbereitet und schließlich den Tod erfährt.
Der Sterbeprozess: Ein langsames Herunterfahren des Körpers
Die Sterbephase, die wenige Tage oder Stunden vor dem Tod beginnt, ist durch ein langsames Herunterfahren des Körpers gekennzeichnet. Organe wie Nieren, Leber, Lunge und Herz schränken ihre Funktion ein und stellen sie schließlich ganz ein.
- Veränderungen im Stoffwechsel: Der Körper fährt den Stoffwechsel herunter, da er keine Ressourcen mehr aufbaut. Das Gehirn sendet Stressbotenstoffe aus. Dies führt dazu, dass Essen und Trinken oft verweigert wird, weil der Körper es schlicht und einfach nicht mehr braucht. Eine verminderte Flüssigkeitszufuhr kann zur Ausschüttung von Endorphinen führen, die beruhigend wirken und Schmerzen lindern können. Eine gute Mundpflege ist jedoch wichtig, da das Gefühl von Durst über die Schleimhäute ausgelöst wird.
- Zentralisierung des Kreislaufs: Das Blut zieht sich ins Zentrum zurück, um die wichtigsten Organe wie Herz, Lunge und Gehirn zu versorgen. Dies führt dazu, dass Hände und Füße kalt werden und sich blau verfärben.
- Einstellung der Organfunktionen: Der Magen-Darm-Trakt stellt nach und nach die Arbeit ein, die Nieren werden weniger durchblutet. Daher wird kaum noch Urin ausgeschieden und Giftstoffe reichern sich im Blut an.
- Veränderungen der Atmung: Die Atmung verändert sich während der letzten Lebensstunden und -minuten. Es kann zu Atempausen von einigen Sekunden kommen, nach denen die Atmung jedoch erneut wieder einsetzt. Häufig ist die sogenannte Rasselatmung zu hören, die durch Schleim in den oberen Luftwegen entsteht. Die forcierte Gabe von Flüssigkeit kann die Rasselatmung noch verstärken. Es kann auch zu Schnappatmung kommen, bei der lange, unregelmäßige und tiefe Atemzüge mit mehrminütigen Atempausen auftreten.
Neurobiologie der Trauer
Wenn ein geliebter Mensch stirbt, durchläuft das Gehirn eine Reihe komplexer neurobiologischer Prozesse, die helfen, den Verlust zu verarbeiten und sich allmählich an die neue Realität anzupassen. Verschiedene Hirnregionen, die für die Verarbeitung von Emotionen, Erinnerungen und sozialen Bindungen zuständig sind, werden aktiviert.
Aktive Hirnareale während der Trauer
Zu den besonders aktiven Hirnarealen während der Trauer gehören:
- Anteriorer und posteriorer Cingulärer Kortex: Beteiligt an der Verarbeitung von Emotionen und der Regulierung des Verhaltens.
- Präfrontaler Kortex: Zuständig für rationales Denken und die Steuerung von Emotionen.
- Insula: Spielt eine Rolle bei der Wahrnehmung von Körperempfindungen und Emotionen.
- Amygdala: Erkennt den Verlust als bedeutsames emotionales Ereignis und löst den Trennungsschmerz aus.
Die Hirnaktivität während der Trauer ähnelt in mancher Hinsicht der bei starken Emotionen oder sogar Suchtverhalten. Das Belohnungssystem wird aktiviert, wenn man an die verstorbene Person denkt, was die tiefe Sehnsucht nach ihr erklärt.
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Neuronale Plastizität und Anpassung
Das Gehirn lernt im Laufe der Zeit, mit dem Verlust umzugehen. Durch wiederholte Erfahrungen ohne die verstorbene Person passt sich das Gehirn allmählich an die neue Realität an. Dieser Prozess wird als neuronale Plastizität bezeichnet. Die Trauer hört nicht einfach auf, sondern die Art und Weise verändert sich, wie das Gehirn mit dem Verlust umgeht.
Die Rolle der Emotionszentren: Amygdala und limbisches System
Die Amygdala, oft als Angstzentrum bezeichnet, ist während der Trauer besonders aktiv. Sie erkennt den Verlust als bedeutsames emotionales Ereignis und löst eine Kaskade von Reaktionen aus. Das limbische System, zu dem die Amygdala gehört, beeinflusst die Erinnerungen an die verstorbene Person und verknüpft sie mit emotionalen Bewertungen.
Das Belohnungssystem und die Sehnsucht nach der verstorbenen Person
Das Belohnungssystem, das normalerweise bei angenehmen Erfahrungen aktiv wird, reagiert auch auf Erinnerungen an die verstorbene Person. Wenn man an den Verstorbenen denkt, werden Hirnareale wie der Nucleus accumbens und der ventrale tegmentale Bereich aktiviert. Dies erklärt, warum man sich so intensiv nach der verstorbenen Person sehnt und warum Erinnerungen an sie sowohl schmerzhaft als auch tröstlich sein können.
Neurotransmitter und Hormone
Die Trauererfahrung wird maßgeblich durch ein komplexes Zusammenspiel von Neurotransmittern und Hormonen geprägt. In der akuten Trauerphase schüttet der Körper vermehrt Stresshormone wie Cortisol aus. Gleichzeitig sinkt oft der Serotoninspiegel, was die Stimmung dämpft und depressive Gefühle verstärken kann. Das Hormon Oxytocin, bekannt als "Bindungshormon", spielt ebenfalls eine wichtige Rolle.
Neuroplastizität und Heilung
Das Gehirn besitzt die Fähigkeit, sich an neue Situationen anzupassen - eine Eigenschaft, die als Neuroplastizität bezeichnet wird. Während der Trauer bildet das Gehirn neue neuronale Verbindungen und verstärkt bestehende. Diese Veränderungen helfen, Erinnerungen an die verstorbene Person in das Leben zu integrieren, ohne dass sie von überwältigenden Gefühlen begleitet werden.
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Was passiert im Gehirn, wenn der Tod eintritt?
Erkenntnisse dazu stammten bisher überwiegend von Nahtoderfahrungen. Eine US-Studie deutet nun darauf hin, dass das Gehirn im Augenblick des Todes Erinnerungen aufflackern lässt.
Die Studie von Zemmar
Die behandelnden Ärzte führten bei einem 87-Jährigen, der nach einem Sturz am Kopf operiert worden war und epileptische Anfälle hatte, mehrere Elektroenzephalographien (EEG) durch. Ein EEG zeichnet die elektrische Aktivität des Gehirns auf. Insgesamt wurden 15 Minuten der Hirnaktivität beim Sterben des Mannes aufgezeichnet. Die Wissenschaftler konzentrierten sich darauf, was in den 30 Sekunden vor und nach dem Herzstillstand geschah.
Hirnwellen und Erinnerungen
Die Hirnwellen bildeten Muster rhythmischer neuronaler Aktivität ab. Verschiedene Wellen werden mit diversen Funktionen verbunden, wobei die in der Studie beschriebenen Frequenzmuster jenen ähneln, die beim Meditieren oder beim Abruf von Erinnerungen auftreten.
Die Rolle von Gamma-Wellen
Bei diesen zeigten EEGs vermehrte Gamma-Spektren - ähnlich jenen, von denen die Studie berichtete. Von diesen Gamma-Aktivitäten wissen wir, dass sie einen Abruf von Erinnerungen anzeigen. Gleichzeitig sind Gamma-Wellen sehr schnell, sie oszillieren mit einer Geschwindigkeit von 30 Hertz pro Minute.
Nahtoderfahrungen und das sterbende Gehirn
Das Gehirn ist in der Lage, noch einmal Bilder zu produzieren. Das zeigen Nahtodberichte, es sei legitim, diese Fähigkeit auch für das tatsächlich sterbende Hirn anzunehmen. Allerdings ergäben Studien aus der Reanimationsmedizin, dass zwar zwei Drittel der Menschen mit einer Nahtoderfahrung angenehme Bilder sahen, aber ein Drittel berichtete von schlimmen Szenen.
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Die AWARE-Studie von Sam Parnia
Sam Parnia startete die umfangreichste und aufwendigste Echtfallstudie über Wiederbelebung in der Geschichte der Medizin: die sogenannte AWARE-Study (AWAreness during REsuscitation, auf Deutsch: Bewusstsein während der Wiederbelebung). Die internationale AWARE-Studie lief über vier Jahre und umfasste 2.060 Patienten, die einen Herzstillstand in einem von 15 Krankenhäusern in Großbritannien, in den USA und in Australien erlitten. 330 Patienten überlebten. Mit 140 von ihnen führten die Forscher danach Interviews nach streng wissenschaftlichen Standards.
Ergebnisse der AWARE-Studie
55 Patienten gaben an, sich an Erlebnisse und Gedanken erinnern zu können, die sie während der Zeit ihres Herzstillstands und ihrer Wiederbelebung hatten. Häufig kommt es bei diesem Phänomen zu außerkörperlichen Erfahrungen (auch Out-of-Body-Experiences genannt), bei denen die Betroffenen Zeugen ihrer eigenen Wiederbelebung werden. Die Erinnerungen an das eigene Sterben sind teilweise ganz konkret und sogar überprüfbar.
Das Unterbewusstsein nach dem Herzschlag
Die AWARE-Studie ist der erste wissenschaftliche Beweis dafür, dass unser Unterbewusstsein noch lange nach dem letzten Herzschlag aktiv ist. Zudem deckten Nahtodforscher der University of Michigan vor kurzem in einer anderen Studie auf, dass das Gehirn kurz nach einem Herzstillstand wesentlich aktiver ist als bisher angenommen.
Neuronales Feuerwerk im sterbenden Gehirn
"Wir erwarteten bei den untersuchten sterbenden Gehirnen keinerlei Aktivität. Stattdessen blickten wir auf ein neuronales Feuerwerk", sagt Prof. Dr. Jimo Borjigin. Das wiederum könnte laut Aussagen der Wissenschaftler auch die Nahtoderfahrungen von Parnias Patienten erklären.
Die Rolle der Kühlung bei der Wiederbelebung
Die Kühlung des Kopfes mit Eiswürfeln verlangsamt den Zellverfall im Gehirn. Sam Parnia ist der Schlüssel zum erfolgreichen Eingriff in den Prozess des Sterbens nach einem Herzstillstand: „Wenn Sie nichts anderes zur Hand haben, nehmen Sie eben Tiefkühlgemüse. Kühlen hilft auf jeden Fall, das Gehirn zu schützen.“
Das Problem der Hirntoddiagnose
Sämtliche Tests zur Diagnose des Hirntods verraten den Ärzten lediglich, ob die Gehirnfunktion erloschen ist. Sie prüfen aber nicht, ob die Gehirnzellen tatsächlich abgestorben sind. „Wir wissen daher bis heute nicht, wann genau die Phase des reversiblen Todes in die des irreversiblen Todes übergeht“, sagt Sam Parnia.
Die Streudepolarisierung im Gehirn
Wenn das Herz stehen bleibt, sinkt die Sauerstoffkonzentration im Gehirn. Die Nervenzellen wechseln in einen Sparmodus, wodurch die neuronale Aktivität massiv gedrosselt wird. Nach etwa sieben bis acht Sekunden verliert der Betreffende das Bewusstsein; nach 30 bis 40 Sekunden ist die gesamte Hirnaktivität erloschen.
Die terminal spreading depolarization
Um die Hyperpolarisation aufrechtzuerhalten, braucht die Zelle immer noch ein bisschen Energie. Der Körper produziert diese normalerweise aus Glukose und Sauerstoff. Gibt es nicht mehr genug davon, können die Membranpumpen, die das Spannungsgefälle erzeugen, nicht mehr arbeiten. Nach ein paar Minuten entsteht eine riesige Depolarisationswelle, auch »terminal spreading depolarization« genannt, bei der sich die Nervenzellen ähnlich wie bei einem Kurzschluss nacheinander entladen.
Die Geschwindigkeit der Welle
Die Welle beginnt in der Regel an bestimmten vulnerablen Punkten der Hirnrinde und breitet sich mit einer Geschwindigkeit von schätzungsweise drei Millimetern pro Minute über das gesamte Gehirn aus. Dabei wandert sie durch alle Bereiche, in denen die Nervenzellkörper sitzen.
Die Auswirkungen der Welle
Die Welle bewirkt massive Veränderungen im Inneren der Nervenzellen: Alle möglichen Moleküle werden wild durcheinandergewirbelt. Beispielsweise steigt die Konzentration von Kalzium um das 1000-Fache an. Wenn das zu lange andauert, werden die Neurone vergiftet und sterben. Das Erstaunliche jedoch ist, dass sie diesen Zustand für eine gewisse Zeit aushalten.
Reversibilität der Welle
Die terminale Streudepolarisierung ist bei Mensch und Tier vergleichbar. Wichtig ist, dass der Vorgang - bis zu einem bestimmten Punkt - reversibel ist, wenn die Blutzirkulation wiederhergestellt wird. In diesem Fall erholen sich die Nervenzellen wieder vollständig.