Neurologische Bildgebende Verfahren - Dana Foundation

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Neurologische Bildgebende Verfahren - Dana Foundation

Ausgabe 2006

Neurologische

Bildgebende Verfahren

Ein Bericht über Fortschritte

in der Hirnforschung


Ein Bericht über Fortschritte

in der Hirnforschung

Neurologische

Bildgebende

Verfahren

Ausgabe 2006


THE EUROPEAN DANA ALLIANCE

FOR THE BRAIN EXECUTIVE COMMITTEE

William Safire, Chairman

Edward F. Rover, President

Colin Blakemore, PhD, ScD, FRS, Vice Chairman

Pierre J. Magistretti, MD, PhD, Vice Chairman

Carlos Belmonte, MD, PhD

Anders Björklund, MD, PhD

Joël Bockaert, PhD

Albert Gjedde, MD, FRSC

Sten Grillner, MD, PhD

Malgorzata Kossut, MSc, PhD

Richard Morris, Dphil, FRSE, FRS

Dominique Poulain, MD, DSc

Wolf Singer, MD, PhD

Piergiorgio Strata, MD, PhD

Eva Syková, MD, PhD, DSc

Executive Committee

Barbara E. Gill, Executive Director

Die European Dana Alliance for the Brain (EDAB) ist ein Zusammenschluss

von 166 führenden Wissenschafterinnen und Wissenschaftern aus

27 Ländern. Zu ihren Mitgliedern zählen fünf Nobelpreisträger. Die EDAB

hat sich zum Ziel gesetzt, die Gesellschaft auf die Bedeutung der Gehirnforschung

aufmerksam zu machen. Die Organisation wurde 1997 gegründet

und versteht sich als Schnittstelle zwischen der medizinischen Laborarbeit,

der Forschung sowie der breiten Öffentlichkeit.

Für weitere Informationen:

The European Dana Alliance for the Brain

Dr Béatrice Roth, PhD

Centre de Neurosciences Psychiatriques

Site de Cery

1008 Prilly / Lausanne

E-mail: Contact.Edab@hospvd.ch

Deckel:

Marcus Raichle, MD


Visionen des Gehirns:

Ein Bericht über Fortschritte

in der Hirnforschung

Jahresbericht 2006

Neurologische Bildgebende Verfahren

5 Einleitung

von Thomas R. Insel, MD

11 Neurologische Bildgebende Verfahren

von Marcus Raichle, MD

17 Das alternde Gehirn

von Marilyn Albert, PhD und Guy McKhann, MD

Fortschritte in der Hirnforschung im Jahr 2005

25 In der Kindheit auftretende Störungen

35 Bewegungsstörungen und andere Störungen der Motorik

43 Schädigungen des Nervensystems

53 Neuroethik

63 Neuroimmunologische Erkrankungen

71 Schmerz

79 Psychiatrische Erkrankungen, Verhaltensstörungen

und Suchtkrankheiten

89 Störungen der Sinnes- und Körperfunktion

97 Stammzellen und Neurogenese

107 Denk- und Erinnerungsstörungen

117 Referenzen

129 Stelle Dir eine Welt vor...


Einleitung

von Thomas R. Insel, MD

Direktor, National Institute of Mental Health, National Institutes of Health

Der Aphorismus „Unseren Lebensunterhalt

bestreiten wir aus dem, was wir erhalten,

unseren Lebenssinn aber schöpfen wir aus

dem, was wir hergeben“ wird im Allgemeinen

Winston Churchill zugeschrieben. Unabhängig

davon, wer diese Empfindung als erster

ausgedrückt hat, gilt sie ebenso für die

Wissenschaft wie für jeden Einzelnen. Die

Neurowissenschaft hat dem „Lebensunterhalt“

dieses Jahr zwar grosse Aufmerksamkeit

geschenkt, zugleich aber gibt sie der Gesellschaft mehr als je zuvor und

trägt dadurch eindeutig auch zum „Lebenssinn“ bei. Der vorliegende

Bericht dokumentiert viele Bereiche, in denen 2005 bemerkenswerte

Fortschritte verzeichnet wurden. In Wirklichkeit begnügt sich der Bericht

mit einer Auswahl. Eine verständliche Beschreibung der Fortschritte in

der Neurowissenschaft müsste, selbst wenn sie auf Berichte aus dem

Jahr 2005 beschränkt wäre, mindestens zehnmal so lang ausfallen.

In jedem Teil dieses Jahresberichts wird deutlich, dass die Neurowissenschaft

entscheidende Einsichten über das Gehirn liefert. Sie ist im

besten Sinne eine Wissenschaft für die Volksgesundheit. Daher ist sie

sicher dringend notwendig. Die über 1000 Erkrankungen des Nervensystems

führen zu mehr Spitaleinweisungen als irgendeine andere

Kategorie von Krankheiten, einschliesslich Herzkrankheiten und Krebs.

Hirnschlag gehört zu den drei medizinischen Hauptursachen für Todesfälle,

Depression führt bei Erwachsenen unter 45 zu den schlimmsten

Behinderungen und die Zahl der Selbsttötungen übertrifft jene der

Morde weiterhin fast im Verhältnis zwei zu eins. Die höhere Lebenserwartung

der Bevölkerung hat zur Folge, dass die Alzheimersche Krankheit

und andere degenerative Erkrankungen des Nervensystems im

öffentlichen Gesundheitswesen immer mehr Priorität erhalten. Und am

anderen Ende der Lebensspanne wird die Häufigkeit von Erkrankungen,

die zum autistischen Formenkreis gehören, auf 1 pro 166 Geburten 5


geschätzt, was ungefähr einer Zunahme um das Zehnfache im vergangenen

Jahrzehnt gleichkommt.

Die gute Nachricht besteht darin, dass uns ausserordentliche neue Mittel

und Techniken zur Verfügung stehen, um diesen dringenden Herausforderungen

der Volksgesundheit zu begegnen. Die Ergebnisse dieser

Fortschritte werden im ganzen Bericht deutlich, doch auch die dafür entscheidende

Entwicklung verdient Anerkennung.

Das menschliche Genom Projekt, das im Jahr 2003 (am 50. Jahrestag des

ursprünglichen Papers von James Watson und Francis Crick über die Doppelhelix)

mit grossen Fanfaren veröffentlicht wurde, bot zwar eine Konsensus-

Kartierung der menschlichen DNA, konnte aber deren Variation nicht

darstellen. Variation ist jedoch der Schlüssel zum Verständnis sowohl der

individuellen Krankheitsanfälligkeit und -resistenz als auch der menschlichen

Vielfalt; deshalb wäre eine Kartierung der menschlichen DNA-Variation

möglicherweise noch informativer als die ursprüngliche Konsensus-Karte.

Kennzeichnend für dieses Jahres ist die Vervollständigung des „HapMap“-

Projekts, der ersten verständlichen menschlichen Haplotypen-Karte, auf

der die Millionen einzelner Variationspunkte unserer Genome verzeichnet

sind 1 . Mit HapMap und neuen Bausteinen zur Abbildung von Variation

wurde die Genetik gerade im vergangenen Jahr bedeutend billiger und

schneller. Die Frage nach dem Zusammenhang einer individuellen Variation

der DNA-Sequenz und dem Krankheitsrisiko lässt sich jetzt nicht nur

für Erkrankungen beantworten, die auf einem einzelnen Gen beruhen

(etwa die Huntingtonsche Krankheit), sondern auch für komplexe genetische

Erkrankungen. Im letzten Jahr hat die Wissenschaft die Stärke dieses

umfassenden Genom-Ansatzes dazu genutzt, jene genomischen Variationen

zu bestimmen, die das Risiko einer altersbedingten Makuladegeneration

und einer Parkinsonschen Krankheit erhöhen; dies hat unser

Verständnis dieser Krankheiten verändert 2, 3 . Wir hoffen, dass die mit

HapMap und neuen genomischen Techniken durchgeführten Untersuchungen

in den kommenden Monaten ähnliche Erkenntnisse bezüglich

einer Reihe von Erkrankungen des Nervensystems, vom Autismus bis hin

zur Alzheimerschen Krankheit ergeben werden.

6

Auch neurologische bildgebende Verfahren, ein Bereich, den Marcus

Raichle ausführlich behandelt, haben uns eine neue Sicht des Gehirns

vermittelt. Dank der Forschung wurden die Möglichkeiten, einzelne Zellen


sogar im lebenden Gehirn sichtbar zu machen, im Jahr 2005 beachtlich

erweitert. Ausserdem wurden sowohl strukturelle als auch funktionelle

Untersuchungen des gesamten Gehirns so weiterentwickelt, dass die

Neurowissenschaft in der Lage ist, Informationsbahnen im Gehirn zu

erkennen. Mittels Bildgebung können wir die bemerkenswerte Plastizität

des menschlichen Kortex 4 , die Schaltkreise für die Verarbeitung von

Gesichtern und Sprache 5 , und sogar Belege für Informationen aufzeichnen,

die ohne unsere bewusste Wahrnehmung kodiert werden 6 .

Einleitung

Die Anatomie unseres Gehirns scheint auf eine bisher wohl unvorstellbare

Weise durch unsere Gene determiniert zu sein und Unterschiede in der

genetischen Sequenz kodieren für ganz bestimmte individuelle Unterschiede

der Hirnstruktur und -funktion 7 . Liest man die einzelnen Kapitel

dieses Berichts, in denen verschiedene Erkenntnisse der neurologischen

bildgebenden Verfahren beschrieben werden, so fällt auf, dass der Aufbau

des Gehirns nicht unseren Erwartungen entspricht. In der Tat, je besser wir

beispielsweise den Schaltkreis für Emotion oder Bewusstsein aufzeichnen

können, desto geheimnisvoller (und komplizierter) kommen uns diese

mentalen Prozesse vor.

Vielleicht ist es nirgends zu mehr Überraschungen gekommen, wie auf

dem Gebiet der Stammzellen. Während man wohl angenommen hatte,

Neuronen gehörten zu den kompliziertesten adulten Zellen, die aus

Stammzellen gewonnen werden können, hat sich gezeigt, dass Neuronen

zu jenen Zellen gehören, die sich am leichtesten herstellen lassen. Wie

der vorliegende Bericht darstellt, identifizierte die Neurowissenschaft

im Jahr 2005 die Entwicklungsschritte, die notwendig sind, um aus einer

noch kaum entwickelten Vorläuferzelle ein Neuron herzustellen; dies ist

ein grosser Fortschritt. Die Tragweite dieser Forschung im Hinblick auf

degenerative Krankheiten des Nervensystems ist offenkundig; die Stammzellbiologie

hat einen völlig neuen Bereich der regenerativen Medizin hervorgebracht.

Zwar weniger geschätzt, aber nicht weniger bedeutend ist,

dass die Stammzelltechnologie jenen Forschenden ein leistungsfähiges

Verfahren zur Verfügung stellt, die sich dafür interessieren, wie genetische

Variationen oder Umweltfaktoren das Schicksal eines sich entwickelten

Neurons beeinflussen 8 . Erstmals können wir auf der zellulären Ebene

sowohl den Einfluss der Evolution als auch der Umwelt untersuchen.

In all diesen Bereichen – Genetik, Bildgebung, Stammzellbiologie – besteht

die Herausforderung darin, die technischen Fortschritte so umzusetzen, 7


dass sie dem öffentlichen Gesundheitswesen und der Wohlfahrt zugute

kommen. Jeder dieser Bereiche bietet Möglichkeiten zur Verbesserung

der medizinischen Versorgung, doch können sie auch dazu verwendet

werden, um Missstände aufrechtzuerhalten. Das aufkommende Gebiet

der Neuroethik hat angefangen, sich mit den heiklen Fragen auseinanderzusetzen,

wie wir sicherstellen können, dass neurologische bildgebende

Verfahren nicht etwa zum „Gedankenlesen“ verwendet werden und

Genetik nicht dazu benutzt wird, jemanden aus der Krankenkasse auszuschliessen.

Diese Bedenken beruhen zwar teilweise auf Phantasien über

die Möglichkeiten dieser Techniken (die heutigen neurologischen bildgebenden

Verfahren taugen nur sehr begrenzt zum „Gedankenlesen“ und

die Einschätzung eines genetisch bedingten Krankheitsrisikos ist vor allem

statistischer Natur), doch zeigt der vorliegende Bericht, dass Neurowissenschafter

und Neurowissenschafterinnen immer mehr darüber nachdenken,

wie sich die Errungenschaften dieser Wissenschaft am besten für

das öffentliche Wohl einsetzen lassen.

Ich habe diesen Aufsatz mit der Feststellung begonnen, dass Wissenschafter

und Wissenschafterinnen ihren „Lebenssinn“ aus dem schöpfen,

was sie geben. Im Bestreben, mehr zu geben, haben sie Anfang 2005

begonnen, ihre Kräfte zu bündeln. Der Neuroscience Blueprint an den

National Institutes of Health (NIH) ist dafür ein ausgezeichnetes Beispiel 9 .

Entsprechend der NIH Roadmap, die dazu beitragen soll, Hindernisse des

medizinischen Fortschrittes zu überwinden, handelt es sich beim Neuroscience

Blueprint um ein von mehreren Instituten gemeinsam getragenes

Projekt, sich der grossen Herausforderung zu stellen, das gesunde und

kranke Nervensystem zu verstehen. Der Blueprint hat bereits neue

Trainingprogramme zur Neurobiologie von Krankheiten angeregt, die

Zusammenarbeit in den Bereichen neurologische Genetik und pädiatrische

neurologische bildgebende Verfahren erweitert und zur Bildung

eines Forums geführt, in dem alle an Neurowissenschaft interessierten

NIH-Institute zusammenarbeiten können. Zu den Projekten des kommenden

Jahres gehören die Entwicklung transgener Mauslinien für die

Neurowissenschaft, Trainingsprogramme in neurologischen bildgebenden

Verfahren sowie eine von mehreren Instituten gemeinsam getragene

Zusammenstellung von Quellenmaterial, das Wissenschaftern und Wissenschafterinnen

an Universitäten zur Verfügung stehen soll.

8

Die 1990er Jahre wurden als „Dekade des Gehirns“ bezeichnet. Die gegenwärtige

Dekade könnte sich retrospektiv als „Dekade der Entdeckung“


erweisen, gelingt es doch erstmals, die meisten für die Hirnfunktion entscheidenden

Gene, Proteine und Bahnen zu identifizieren. Der vorliegende,

beinahe zur Halbzeit dieser Dekade erscheinende Bericht bezeugt,

wie aufregend diese Periode der neurowissenschaftlichen Forschung

ist, da wir immer mehr die Komplexität des kompliziertesten Organs

des Körpers aufklären. Die Entdeckungen der neurowissenschaftlichen

Grundlagenforschung werden zunehmend in Erkenntnisse umgesetzt,

die der öffentlichen Gesundheit dienen und ermöglichen neue Zugänge

zu so verschiedenartigen Erkrankungen wie Alzheimersche Krankheit,

Autismus und Drogensucht.

Einleitung

Für Leute mit einer Erkrankung des Nervensystems bedeutet Forschung

Hoffnung. Zu keiner Zeit bestand mehr Anlass zur Hoffnung.

9


Neurologische Bildgebende

Verfahren

von Marcus Raichle, MD

Schon lange ist es der Traum von Psychologie

und Neurowissenschaft, die Lücke zu

schliessen, die zwischen der Beschreibung

von menschlichen Verhaltensweisen und den

ihnen zugrunde liegenden neuralen Vorgängen

besteht. In seinem monumentalen zweibändigen

Werk Prinzipien der Psychologie

aus dem Jahr 1890 bringt William James

diese Herausforderung auf den Punkt: „Eine

Wissenschaft des Geistes muss [...] Vielschichtigkeiten

(des Verhaltens) auf ihre Elemente zurückführen. Eine Wissenschaft

des Gehirns muss die Funktionen seiner Elemente aufzeigen. Eine

Wissenschaft der Beziehungen zwischen Geist und Gehirn muss zeigen,

wie die elementaren Inhalte des ersteren den elementaren Funktionen des

letzteren entsprechen.“ 1

Aufgrund von Untersuchungen an Versuchstieren und an Patienten, deren

Gehirn von den verschiedensten Krankheiten befallen ist, haben wir zwar

seit der Zeit von William James eindeutig Fortschritte gemacht, doch hatten

wir bis gegen Ende des 20. Jahrhunderts kaum eine Chance, das normale

Verhalten von Menschen mit der normalen Hirnfunktion in Verbindung

zu bringen.

Erst die Einführung der modernen bildgebenden Verfahren des Gehirns in

den 1970er Jahren machte es möglich, menschliche Hirnfunktionen ohne

Risiko und immer genauer quantitativ zu erfassen. Dieser Durchbruch

revolutionierte die medizinische Diagnose und förderte die Entwicklung

von weiteren bildgebenden Verfahren, insbesondere der Positronen-Emissions-Tomographie

(PET) und der Magnetresonanz-Tomographie (MRI).

Die Einführung von PET und MRI bot der Forschung die noch nie da gewesene

Möglichkeit, die neurobiologischen Korrelate des menschlichen 11


Verhaltens zu untersuchen. Forschende auf der ganzen Welt nutzten diese

Chance zuerst mittels PET und später mittels funktionellem MRI oder fMRI

(für einen historischen Überblick siehe Raichle 2000) 2 .

Daraus entstanden neue wissenschaftliche Disziplinen, nämlich die kognitive

Neurowissenschaft und, erst vor kurzem, die soziale Neurowissenschaft;

ihr gemeinsames Programm umfasst heute praktisch sämtliche

Aspekte des gesunden und des kranken menschlichen Verhaltens 3 .

Bis in die späten 1980er Jahre, als die James S. McDonnell Foundation und

die Pew Charitable Trusts mit ihrem Programm der kognitiven Neurowissenschaft

begannen, hatte es an psychologischen Fakultäten keine solchen

Lehrstühle gegeben. Heute sind sie verbreitet und junge Wissenschafter

und Wissenschafterinnen mit einer kombinierten Ausbildung in

Bildgebung und Verhalten sind sehr gesucht.

Ebenso bemerkenswert ist das weltweite Bestreben, Forschungszentren

für bildgebende Verfahren einzurichten, in denen die teure Einrichtung

(vor allem MRI) und die Untersuchungsteams ausschliesslich für die Forschung

vorgesehen sind. Diese Entwicklung bricht mit der langjährigen

Tradition, wonach die Forschungsarbeit an Menschen und Labortieren klinische

Einrichtungen benutzte und für gewöhnlich teilzeitlich im Rahmen

eines Spitals und „nach Dienstschluss“ durchgeführt wurde. Ich kenne

zwar keine neuere Kostenaufstellung für diesen Bereich, doch dürfte es

sich zweifellos um ansehnliche Beträge handeln.

Allerdings wurde von gewissen Forschenden bezweifelt, dass funktionelle

neurologische bildgebende Verfahren Analysen der Hirnfunktion liefern

können, die genügend aussagekräftig sind, um die Beziehung zwischen

Verhalten und Hirnfunktion wirklich erkennen zu lassen. Eine der besten

Möglichkeiten, solchen Bedenken zu begegnen, besteht darin, die mittels

neurologischen bildgebenden Verfahren durchgeführten Untersuchungen

mit entsprechenden Arbeiten in anderen Bereichen der Neurowissenschaft

in Beziehung zu bringen. Dabei ist eine der wichtigsten Fragen die

Beziehung zwischen den Messwerten der neurologischen bildgebenden

Verfahren und der Biologie und Neurophysiologie von Hirnzellen und der

sie versorgenden Blutgefässe.

12

Das Interesse der Neurobiologie für die durch PET und fMRI generierten

Signale ist schlagartig angewachsen. Es umfasst die Neurophysiologie


ildgebender Signale 4, 5 , die Zellbiologie 6, 7 und sogar die Genetik neurologischer

Bildgebung 8 . Ein wichtiger Aspekt in diesem Bereich war das

Aufkommen von Untersuchungen mit funktionellen neurologischen bildgebenden

Verfahren an nichtmenschlichen Primaten. Diese Untersuchungen

ermöglichen nicht nur direkte Vergleiche zwischen Neurophysiologie

und Bildgebung des Gehirns 9 , sondern lassen uns auch den

Aufbau des menschlichen Gehirns aus einer entwicklungsgeschichtlichen

Perspektive verstehen 10 .

All diesen Entwicklungen zum Trotz machen viele ausgesprochene oder

implizite Interpretationen der aus funktioneller Bildgebung gewonnenen

Daten deutlich, dass, wenn wir nicht acht geben, dieses Verfahren als

nichts anderes erscheinen könnte, als eine moderne und ausserordentlich

kostspielige Version der Phrenologie des 19. Jahrhunderts, die bestimmte

Fähigkeiten des Gehirns sowie den Charakter mit bestimmten Bereichen

des Schädels in Verbindung gebracht hatte 11 . In diesem Zusammenhang

lohnt sich der Hinweis, dass diese Ansicht gelegentlich von den mit funktioneller

Bildgebung Forschenden selbst unwissentlich aufrechterhalten

wurde. Die in Fachzeitschriften, an Meetings und in Publikationen für Laien

präsentierten Daten konzentrierten sich auf bestimmte Hirnbereiche und

oft versäumte man es, das gesamte Datenmaterial zur Einsicht vorzulegen.

Im Zusammenhang mit diesen Bereichen spricht man dann von komplizierten

geistigen Funktionen – genau das hatte die Phrenologie getan!

Neurologische Bildgebende Verfahren

Korbinian Brodmann der, was die Untersuchung des Aufbaus des menschlichen

Gehirns sowohl vom mikro- wie vom makroskopischen Standpunkt

aus anbelangt, zu den Pionieren zählt, vertrat lange vor der Entdeckung

der modernen bildgebenden Verfahren (um genau zu sein im Jahr 1909)

eine Ansicht, die ich für ansprechend halte. Er meinte: „Tatsächlich sind in

letzter Zeit Theorien entstanden, die, wie die Phrenologie, versuchen,

komplexe geistige Aktivitäten wie Gedächtnis, Willen, Phantasie, Intelligenz

oder räumliche Eigenschaften, etwa das Erkennen von Form und

Lage, umschriebenen kortikalen Zonen zuzuordnen.“ Und er fuhr fort:

„Bei diesen geistigen Fähigkeiten handelt es sich um Begriffe, die man für

Komplexe verwendet, die an geistigen Tätigkeiten besonders stark beteiligt

sind. [...] Es ist undenkbar, dass sie auf irgendeine andere Weise

zustande kommen als durch eine unendlich komplizierte und verwickelte

Interaktion und Kooperation von zahlreichen grundlegenden Aktivitäten. [...]

In jedem einzelnen Fall werden diese angenommenen grundlegenden

funktionalen Orte in unterschiedlicher Zahl, in unterschiedlichem Ausmass 13


und in unterschiedlichen Kombinationen aktiv.“ Solche Aktivitäten beruhen

ausnahmslos, so Brodmann weiter, „auf der Tätigkeit einer grossen Zahl

von Unterorganen, die mehr oder weniger weit über die Oberfläche des

Kortex verteilt sind“ 12 .

Im Blick auf diese vorausschauende Warnung scheint klar zu sein, vor welcher

Aufgabe Forschende auf dem Gebiet der bildgebenden Verfahren

des Gehirns stehen. Als erstes gilt es, das Netzwerk von Hirnregionen und

deren Beziehung zur Ausübung einer klar definierten Aufgabe zu bestimmen.

Dieses Vorgehen ist in der funktionellen Bildgebung üblich. Ergänzend

dazu gibt es zahlreiche neuropsychologische Untersuchungen, die

sich mit Hirnläsionen und Verhalten befassen sowie neurophysiologische

und neuroanatomische Untersuchungen an Versuchstieren, Arbeitsrichtungen,

die mehr und mehr in Verbindung mit neurologischen bildgebenden

Verfahren erfolgen. Zweitens, und diese Herausforderung ist eindeutig

grösser, müssen Forschende ermitteln, welche grundlegenden

Prozesse innerhalb eines solchen Netzwerks stattfinden und diese mit der

interessierenden Aufgabe in Verbindung bringen. Dank dem auf allen

Ebenen immer intensiver geführten wissenschaftlichen Dialog, sind

bereits sehr ermutigende Fortschritte zu verzeichnen.

Im Hinblick auf unser künftiges Verständnis der Funktion des menschlichen

Gehirns werden wahrscheinlich etliche Fragen an Bedeutung gewinnen

und in der Forschungsgemeinschaft der neurologischen Bildgebung

vermehrt Beachtung finden. Dazu gehören individuelle Unterschiede,

Entwicklung (Hirnreifung) und die Aktivitäten des „ruhenden Gehirns“.

14

Individuelle Unterschiede

Aus dem Blickwinkel der kognitiven Neurowissenschaft und der funktionellen

bildgebenden Verfahren des Gehirns hatte man anfänglich befürchtet,

individuelle Unterschiede seien derart gross, dass es im Hinblick auf

eine Qualitätssteigerung nichts bringe, die mittels Bildgebung gewonnenen

Daten von verschiedenen Personen zu mitteln. Diese Bedenken wurden

bereits durch die allerersten Untersuchungen zerstreut. Die Ergebnisse

waren überwältigend 13 . Das Vorgehen, Daten mehrerer Personen zu

mitteln, hat sich seither im Bereich der kognitiven Neurowissenschaft

durchgesetzt, und zwar mit grossem Erfolg. Aber alle, die solche Daten

(insbesondere qualitativ hoch stehende fMRI-Daten) eingehend untersucht

haben, erkennen nun, dass individuelle Unterschiede erstaunliche Aussichten

für ein noch tieferes Verständnis des menschlichen Verhaltens eröffnen.


Da sich Psychologie und Psychiatrie seit langem für die Charakterisierung

von Persönlichkeitsunterschieden interessieren und das entsprechende

Instrumentarium entwickelt haben, sind wir für entscheidende Fortschritte

auf diesem Gebiet gerüstet.

Entwicklung

Die kognitive Neurowissenschaft hat sich im Wesentlichen auf das

erwachsene menschliche Gehirn konzentriert und untersucht, wie es normalerweise

funktioniert und was sich im Falle einer Schädigung ändert.

Wir dürfen aber nicht vergessen, Hirnfunktionen auch aus dem Blickwinkel

der Entwicklung zu betrachten. Die Literatur der Entwicklungspsychologie

enthält sehr viele Informationen über entwicklungsgeschichtliche

Meilensteine, die zur Reifung des Gehirns gehören. Unser Verständnis für

den Reifungsprozess innerhalb der Systeme des menschlichen Gehirns ist

allerdings noch nicht befriedigend. Bei der Hirnreifung auf der Systemebene

geht es um die Entwicklung von Aufmerksamkeit, Sprache,

Gedächtnis, Persönlichkeit und Stressbewältigung, um nur einige zu nennen.

Informationen zu dieser Ebene des Reifungsprozesses würden nicht

nur unser Verständnis der Entwicklung selbst bereichern, sondern

schliesslich auch das Endergebnis dieser Entwicklung: den Aufbau des

erwachsenen Gehirns. Der bestehende Informationsmangel zeigt nicht

nur, wie schwierig es ist, die benötigten Informationen an Menschen

sicher und sorgfältig zu beschaffen. Er resultiert auch daraus, dass wir auf

dem Gebiet der Entwicklungsneurobiologie den Akzent ganz allgemein

auf die zelluläre und molekulare Ebene gesetzt haben und dabei eine

ganzheitliche Betrachtung der Systeme weitgehend ausser Acht gelassen

haben. Eine kleine Gruppe von Forschenden hat Pionierarbeit geleistet

und mit neurologischen bildgebenden Verfahren Daten gewonnen, die

erstaunliche Ausblicke auf die Zukunft vermitteln 14-16 . Parallelstudien an

nichtmenschlichen Primaten, bei denen sich Veränderungen bis hinunter

auf die zelluläre Ebene des Gehirns mit detaillierten Analysen von komplizierten

sozialen Verhaltensweisen korrelieren lassen, sollten vermehrt

unternommen werden.

Neurologische Bildgebende Verfahren

Das ruhende Gehirn

Wenn wir in Zukunft Signale der funktionellen Bildgebung zu beurteilen

haben, müssen wir unbedingt das rechte Augenmass bewahren. Was die

Energie anbelangt, ist das menschliche Gehirn ein äusserst aufwendiges

Organ; die in Untersuchungen mit funktionellen bildgebenden Verfahren

beobachteten Veränderungen der Aktivität hingegen sind im Verhältnis 15


zum Gesamtaufwand sehr klein. Dieser hohe Aufwand der permanenten

Hirnfunktionen ist zwar längst bekannt 17 , erhält aber erst seit Kurzem die

verdiente Aufmerksamkeit, seit wir nämlich erkannt haben, dass der grösste

Teil dieses grossen Aufwands mit den Hauptfunktionen des Gehirns

(Informationen aufnehmen und analysieren und angemessene Antworten

hervorbringen) verbunden ist und nicht mit blosser Organisation (Zellen

und ihre Umgebung richtig instand halten) 18 .

Dieser Ansatz einer „Kostenanalyse“ der menschlichen Hirnfunktionen

verweist uns auf eine Ansicht, die schon lange von Llinas und anderen vertreten

wurde 19 ; demnach ist das Gehirn (sowohl bewusst als auch unbewusst)

weitgehend darum bemüht, einen mentalen Zustand hervorzubringen

und aufrechtzuerhalten, der die Welt in der wir leben und unsere

Stellung darin wiedergibt. Mit anderen Worten: Das Gehirn ist nicht bloss

ein Organ, das im Wesentlichen reflexiv auf unsere Umwelt reagiert. Vor

vielen Jahren hatte William James beobachtet, dass „unsere Wahrnehmung

zwar zum Teil darauf beruht, was über unsere Sinne von dem vor

uns liegenden Gegenstand kommt, dass aber immer ein weiterer Teil (und

dabei könnte es sich um den grösseren Teil handeln) darauf beruht... was

aus unserem eigenen Kopf kommt“ 20 .

Funktionelle neurologische bildgebende Verfahren bedürfen sicher noch

der Weiterentwicklung; sie sind aber äusserst interessant, da sie das

Potential enthalten, die Hirnwissenschaft auf sämtliche Verhaltensweisen

zu beziehen, die uns in Gesundheit und Krankheit als menschliche Wesen

definieren. Die Herausforderung wird darin bestehen zu erkennen, wie

sich dieses Potential von bildgebenden Verfahren, die auf der Neurophysiologie,

der Zellbiologie und der Genetik basieren, am Besten mit dem

faszinierenden, aber komplizierten Interessengebiet der Verhaltenswissenschaft

und der klinischen Medizin integrieren lassen. Der Erfolg dieser

Integration wird uns allen zugute kommen.

16


Das alternde Gehirn

von Marilyn Albert, PhD und Guy McKhann, MD

Wenn wir älter werden, bleiben die kognitiven

Funktionen wie Gedächtnis oder Sprache

bei manchen Leuten ganz gut erhalten, bei

anderen nicht. Aufgrund von wissenschaftlichen

Arbeiten an Menschen und Tieren ist

deutlich geworden, dass das Erhaltenbleiben

kognitiver Funktionen von spezifischen Bedingungen

abhängt. Den Befunden zufolge lässt

sich der kognitive Abbau im höheren Alter

durch entsprechende Vorkehrungen verringern

oder verhindern. Solche wirksamen

Massnahmen könnten aus einer Kombination

von körperlichem Training, geistig stimulierenden

Aktivitäten und psychosozialen Vorgehensweisen

bestehen.

Veränderungen des Gedächtnisses

im Alter

Verändert sich die kognitive Fähigkeit mit

zunehmendem Alter auch bei den Leuten,

die nicht an einer Krankheit leiden? Die

Forschung hat sich darauf konzentriert, Personen aller Altersstufen

zu untersuchen, die sich bester Gesundheit erfreuen und nicht solche,

deren Gesundheitszustand durchschnittlich ist. Der Grund, weshalb wir

gesunde Personen untersuchen ist, dass mit fortschreitendem Alter Krankheiten

häufiger werden; wenn wir Personen mit verbreiteten Krankheiten

nicht ausschliessen, untersuchen wir somit die Wechselwirkung von Alter

und Krankheit und nicht das Altern an und für sich.

Die meisten Aspekte der Kognition sind Veränderungen unterworfen;

wenn wir uns hier auf Veränderungen des Gedächtnisses konzentrieren,

geschieht dies unter anderem deshalb, weil das Gedächtnis auch an

Versuchstieren untersucht werden kann. Eine gebräuchliche Art, das

Gedächtnis zu testen, besteht darin, dass man jemanden auffordert, neue 17


Informationen aufzunehmen und sie dann abzurufen. Oft prüft man dieses

„episodische Gedächtnis“, indem man von jemandem verlangt, sich eine

Geschichte anzuhören und sich sowohl unmittelbar danach als auch einige

Zeit später an Einzelheiten zu erinnern. Untersucht man gesunde Personen

aller Altersstufen mit einem schwierigen Gedächtnistest dieser Art, so

ergibt der Vergleich von Leuten in ihren 50er und 60er Jahren mit solchen

in ihren 30ern deutliche Veränderungen des Gedächtnisses. Bei über

70jährigen ist der Unterschied sogar noch grösser. In anderen Bereichen

der kognitiven Funktion, etwa der Sprache, kommt es zu einem ähnlichen

Abbau, allerdings in anderen Altersstufen. Diese altersbedingten Veränderungen

des Gedächtnisses lassen sich auch leicht bei Affen und Nagern

mittleren Alters nachweisen, was die Befunde zusätzlich unterstützt.

Doch treten diese altersbedingten Veränderungen nicht bei jedem auf.

Leute verändern sich auf sehr unterschiedliche Weise. Bei Jüngeren gibt

es, wenn man die unterschiedliche Ausbildung berücksichtigt, relativ

wenig Unterschiede. Bei älteren Erwachsenen sind die Unterschiede viel

grösser: Bei manchen von ihnen bleibt die Gedächtnisleistung auf einem

Niveau, das etwa dem von Personen entspricht, die um etliche Jahrzehnte

jünger sind als sie, bei anderen kommt es dagegen zu einem eindeutigen

Abbau. Auch diese veränderte Variabilität mit zunehmendem Alter findet

man bei Versuchstieren.

Mögliche Ursachen

Diese altersbedingten Veränderungen des Gedächtnisses werfen die

Frage auf, weshalb es bei gewissen Leuten zu einem Nachlassen des

Gedächtnisses kommt und bei anderen nicht. Die Forschung lässt mehrere

mögliche Erklärungen für dieses Nachlassen erkennen. Die erste, bis vor

kurzem allgemein übliche, bezog sich auf den altersbedingten diffusen

Untergang von Nervenzellen im ganzen Gehirn. Allerdings haben neuere,

sorgfältige Untersuchungen über den Untergang von Neuronen im Gehirn

von Menschen, Affen und Nagern ergeben, dass der altersbedingte diffuse

Untergang von Nervenzellen äusserst gering ist; dies gilt auch für jene

Teile des Gehirns, etwa den Hippokampus, die für Gedächtnisleistungen

vital sind.

18

Auch der Untergang von Nervenzellen in „ganz bestimmten“ Hirnregionen

wurde als Ursache für das Nachlassen des Gedächtnisses angesehen. Von

einem solchen Untergang sind insbesondere Ansammlungen von Nervenzellen

tief im Inneren des Gehirns, die so genannten subkortikalen Kerne


etroffen. Diese Kerne, etwa die Basalganglien (bei denen es zu einem bis

zu 50% Rückgang von Nervenzellen kommt), senden Projektionen in viele

andere Hirnregionen aus und beeinflussen die Produktion von chemischen

Substanzen, die für Lernen und Gedächtnis erforderlich sind.

Schliesslich wäre noch eine altersbedingte Veränderung der Mechanismen

möglich, die von Nervenzellen für Lernen und Gedächtnis verwendet

werden. Dies lässt sich am besten an Versuchstieren prüfen, deren Leistung

in Gedächtnisaufgaben man anschliessend mit Veränderungen ihrer

Hirnfunktionen vergleichen kann. Beispielsweise hat man bei Nagern festgestellt,

dass die Langzeit-Potenzierung, ein dem normalen Gedächtnis

zugrunde liegender neuronaler Vorgang, abnimmt, und dass diese Veränderung

mit der Gedächtniseinbusse korreliert ist.

Das alternde Gehirn

Einige ältere Testpersonen und Versuchstiere aktivieren adaptive Mechanismen,

die es ihnen möglicherweise erlauben, altersbedingte Funktionseinbussen

zu kompensieren. Funktionelle bildgebende Verfahren, die

sichtbar machen, welche Teile des Gehirns gerade im Einsatz sind, haben

gezeigt, dass jüngere Personen während einer Gedächtnisaufgabe ganz

bestimmte Hirnbereiche aktivieren. Ältere Leute mit einem normal funktionierenden

Gehirn hingegen aktivieren nicht nur dieselben Bereiche wie

die jüngeren Leute, sondern zusätzlich auch zahlreiche weitere Bereiche.

Wahrscheinlich werden bei älteren Personen mit intaktem Gedächtnis

zwei Merkmale sichtbar: Erstens gibt es bei ihnen keinen altersbedingten

Abbau von Hirnstruktur und -funktion und zweitens aktivieren sie dennoch

adaptive Hirnmechanismen fürs Gedächtnis.

Genetik und Umwelteinflüsse

Wir alle kennen Familien, in denen viele Mitglieder ein hohes Alter erreichen

und dabei ein erstaunlich gutes Gedächtnis bewahren. Diese

Beobachtung führt zu einer nahe liegenden Frage: Wie weit ist das Bewahren

eines funktionierenden Gedächtnisses genetisch bedingt? Eine der

Standardmöglichkeiten, um den Einfluss der Genetik zu untersuchen,

besteht im Vergleich des Verhaltens von gemeinsam bzw. getrennt aufwachsenden

eineiigen Zwillingen. Solche Untersuchungen deuten darauf

hin, dass die Genetik für schätzungsweise 50% der Variationen der

Gedächtnisfunktion verantwortlich ist. Obwohl also Gene wichtig sind,

müssen auch Umweltfaktoren für das Bewahren des Gedächtnisses verantwortlich

sein. 19


Zahlreiche Forschende haben Probanden in mehreren Intervallen untersucht

und den Zusammenhang zwischen Aspekten der Lebensführung

und dem Bewahren des Gedächtnisses und weiteren Teilbereichen der

kognitiven Funktion analysiert. Alles in allem umfassen diese Studien an

die 15000 in Gemeinschaft lebende Personen aus vielen Ländern. Der Einfluss

von körperlicher Aktivität, geistiger Aktivität, sozialem Engagement

und von Gefässrisiken erwies sich wiederholt als bedeutend. Allem

Anschein nach ist die Wirkung dieser Faktoren additiv.

Hirnmechanismen

Mittels epidemiologischer Studien lässt sich das Verhalten von Menschen,

deren Gedächtnisfunktion erhalten bleibt, bestimmen. Um die zugrunde

liegenden Hirnmechanismen zu verstehen, müssen wir allerdings auf Versuchstiere

zurückgreifen.

Wie bereits erwähnt sind Personen, die sich ihr Gedächtnis und weitere

kognitive Funktionen erhalten, im täglichen Leben körperlich aktiver. Zu

diesen Aktivitäten gehören, lange Strecken gehen, Treppen steigen und

Gegenstände hochheben. Bei Nagern besteht das entsprechende Verhalten

darin, dass sie ein in ihrem Käfig angebrachtes Laufrad benützen. Solcherart

trainierte Tiere zeigen eine grössere Lernfähigkeit.

Mit dieser verbesserten Lern- und Gedächtnisleistung wurden mindestens

drei Hirnmechanismen in Verbindung gebracht. Die trainierten Nager bilden

mehr neue Nervenzellen, und zwar vor allem im Hippokampus, einem

für das gewöhnliche Gedächtnis wichtigen Teil des Gehirns. Sie bilden

auch grössere Mengen jener Substanzen, die für den gewöhnlichen

Unterhalt von Nervenzellen nötig sind; es sind dies die so genannten

trophischen Faktoren, etwa der aus dem Gehirn stammende neurotrophe

Faktor (brain-derived neurotrophic factor) BDNF. Auch diese trophischen

Faktoren scheinen besonders im Hippokampus exprimiert zu werden.

Schliesslich scheint es einen positiven Einfluss auf jene neurochemischen

Mechanismen zu geben, über die Nervenzellen im Hippokampus miteinander

kommunizieren. Körperliche Aktivität verbessert somit nicht nur

das Herz-Kreislauf-System, sondern führt auch zu spezifischen positiven

Veränderungen in Teilen des Gehirns, die für das Gedächtnis verantwortlich

sind.

20

Epidemiologischen Studien zufolge sind Leute, die ihre kognitive Funktion

bewahren, auch geistig aktiver – zu ihrem Alltag gehören mehr geistig


stimulierende Aktivitäten, z. B. Kreuzworträtsel lösen, Brettspiele spielen,

Bücher lesen und Vorträge besuchen. Nagern kann man eine geistig stimulierende

Umwelt gestalten, indem man den Tieren viele Gegenstände

bietet, die sie explorieren können. Die Lernfähigkeit von Tieren in einer

solchen Umgebung ist ähnlich erhöht wie die von Tieren mit erhöhter körperlicher

Aktivität. Diese Tiere weisen im Hippokampus mehr neue Neuronen

auf und zeigen eine stärkere Expression von trophischen Faktoren

wie BDNF. Zurzeit werden an Nagern Untersuchungen durchgeführt, die

klären sollen, ob die Wirkungen von erhöhter körperlicher Aktivität und

mentaler Stimulierung additiv sind.

Das alternde Gehirn

Auch soziale Anregungen scheinen für das Aufrechterhalten der Kognition

wichtig zu sein. Soziales Engagement verschiedenster Art, Gefühle

von Selbstwert oder Selbstwirksamkeit – all diese Messgrössen scheinen

damit zusammenzuhängen, wie stark sich Leute mit anderen in ihrer Familie

und Gemeinschaft verbunden fühlen und wie weit sie glauben, ihr

Geschick selber beeinflussen zu können. Es ist schwierig, ein Modell zu

entwickeln, das es erlaubt, diese Verhaltensweisen an Versuchstieren zu

untersuchen. Jedoch besagt eine Hypothese, diesen Verhaltensweisen sei

eine Reduktion von Stresshormonen im Gehirn gemeinsam und Untersuchungen

belegen, dass bei Versuchstieren exzessiver Stress und das

Ansteigen der Stresshormonspiegel zum Untergang von Nervenzellen im

Hippokampus führen.

Schliesslich gilt, was dem Herz gut tut, tut auch dem Gehirn gut. Diese

Erkenntnis beruht auf Untersuchungen, denen zufolge die Überwachung

des Bluthochdrucks, das Erkennen und Behandeln von Diabetes, die Senkung

des Cholesterinspiegels, die Gewichtskontrolle und der Verzicht aufs

Rauchen mit einem selteneren Auftreten von Gefässerkrankungen sowohl

des Herzens als auch des Gehirns einhergeht. Bei Personen, deren Risikofaktoren

für Gefässerkrankungen nicht überwacht werden, ist die kognitive

Funktion in Mitleidenschaft gezogen. Durch angemessene Präventivmassnahmen

lässt sich dieser negative Einfluss auf das Gehirn verhindern.

Diese Untersuchungen an Menschen und an Versuchstieren bilden die

Grundlage für Massnahmen, um die kognitive Einbusse bei älteren Leuten

zu vermindern oder zu verhindern. Solche Massnahmen sollten vermutlich

aus einer Kombination von körperlichen, geistigen und psychosozialen

Ansätzen bestehen. Dass die Implikationen dieser Befunde in der

Öffentlichkeit auf Interesse gestossen sind, belegen Bildungsprogramme 21


für ältere Leute: In den USA gehören dazu das Programm „Dran bleiben“

von AARP, die Kampagne „Halten Sie Ihr Gehirn instand“ der Alzheimer-

Gesellschaft und das „Projekt für kognitive und emotionale Gesundheit“

der National Institutes of Health.

Dieser Artikel wurde nach einem öffentlichen Vortrag verfasst, den Marilyn

Albert am 12. November 2005 an der Konferenz für Neurowissenschaft

gehalten hat.

22


Fortschritte

in der

Hirnforschung

im Jahr 2005

23


In der Kindheit

auftretende Störungen

Faszinierende Hypothesen zur ADHS 26

Die Suche nach hirnorganischen Grundlagen

der Dyslexie 30

Die Suche nach frühen Anzeichen für Autismus 31

25


In der Kindheit auftretende Hirnkrankheiten führen oft zu Auseinandersetzungen

mit hitzigen öffentlichen Debatten über die angemessene

Diagnose und Behandlung. 2005 setzten Forschende ihre Bemühungen

fort, die neurologische Grundlage von drei solchen Krankheiten besser

zu verstehen: Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung, Dyslexie

und Autismus.

Faszinierende Hypothesen zur ADHS

Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) ist die bei Kindern

am häufigsten diagnostizierte psychiatrische Krankheit und betrifft

schätzungsweise 8-10% der Schulkinder 1 ; sie ist jedoch auch eine der

umstrittensten. Viele Leute bezweifeln, dass es sich bei ADHS wirklich um

eine Krankheit handelt, und erklären jede Unaufmerksamkeit und Hyperaktivität

von Kindern mit einem Mangel an Disziplin oder Reife. Andere

meinen, es sei zwar wirklich eine Krankheit, befürchten jedoch, dass

Kindern zu häufig Medikamente verschrieben werden. Forschungsberichte

aus dem Jahr 2005 halfen, gewisse Fragen zu klären, warfen zum Teil

aber auch neue auf.

Zwei 2005 veröffentlichte Studien stellen die gängige Meinung, Jungen

und Mädchen würden sich bezüglich ADHS unterscheiden, in Frage. Man

weiss zwar, dass Jungen häufiger als Mädchen von ADHS betroffen

sind, doch variiert die geschätzte Prävalenzrate, je nachdem ob Forschende

Kinder untersuchen, die stationär behandelt werden oder ob

sie eine breitere Stichprobe von Kindern in ihrem normalen Lebensbereich

analysieren. Eine im Journal of the American Academy of Child

and Adolescent Psychiatry publizierte Meta-Analyse (eine Studie, in der

Daten von mehreren unabhängigen aber ähnlichen Versuchen ausgewertet

werden) ergab, dass die Zahl der stationär behandelten Jungen

sechs bis neun mal so hoch ist als die Zahl der Mädchen, während im

normalen Umfeld nur dreimal mehr Jungen als Mädchen an der Krankheit

leiden 2 .

26

Worauf beruht diese Diskrepanz? Bisher ging man allgemein davon aus,

ADHS äussere sich bei Jungen und Mädchen unterschiedlich, führe also

zu verschiedenartigen Symptomen. Insbesondere glaubte man, Jungen

mit ADHS seien hyperaktiver und stifteten mehr Unruhe als Mädchen;

dies habe Störungen des Unterrichts zur Folge und veranlasse Eltern und

Lehrer dazu, um eine ärztliche Behandlung nachzusuchen.


Eine von Joseph Biederman und Mitarbeitenden am Massachusetts General

Hospital im Jahr 2005 veröffentlichte Untersuchung stellte jedoch die

Ansicht in Frage, ADHS unterscheide sich bei Jungen und Mädchen

signifikant. Einem Bericht in der Juni-Ausgabe des American Journal of

Psychiatry 3 zufolge, untersuchten Biederman und sein Team eine Stichprobe

von Kindern in ihrem normalen Lebensbereich. Mittels Standarddiagnosetechniken

stellten sie bei einer Untergruppe der im normalen

Lebensbereich lebenden Kinder, die nie für eine Behandlung von ADHS

überwiesen worden waren, ADHS fest.

Übereinstimmend mit früheren Studien im normalen Lebensbereich war

ADHS bei Jungen dreimal so häufig wie bei Mädchen. Als Biederman und

seine Mitarbeitenden jedoch weiter nachforschten, fanden sie zwischen

Jungen und Mädchen keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf das

Alter, in dem sich ADHS manifestierte, auf Symptome, die Beeinträchtigung,

Untertypen (unaufmerksam, hyperaktiv-impulsiv, oder kombiniert)

oder das Vorhandensein anderer Störungen zusammen mit ADHS.

In der Kindheit auftretende Störungen

Warum werden Jungen so viel häufiger zu einer stationären Behandlung

eingewiesen als Mädchen? Die Gründe sind zwar nicht eindeutig, doch

könnte dies laut Dr. Biederman auf einer geschlechtsspezifischen Voreingenommenheit

beruhen. Er hat die Erfahrung gemacht, dass Jungen mit

ADHS, besonders wenn sie noch klein sind, mehr äussere Unruhe stiften

als Mädchen und wahrscheinlich führt dieser kleine geschlechtsspezifische

Unterschied in der Art, wie sich Unruhe stiftendes Verhalten äussert,

zu Einweisungen. Demnach wird ADHS bei Mädchen möglicherweise

nicht so oft diagnostiziert und behandelt, wie es nötig wäre. Sollten sich

die Ergebnisse dieser Untersuchung in weiteren Populationen bestätigen,

könnte dies für den Nachweis und die Behandlung von ADHS bei Mädchen

bedeutsame Folgen haben.

Auch eine grosse Studie, die unter der Leitung von Florence Levy an der

Universität von New South Wales in Australien an Zwillingen und ihren

einzeln geborenen Geschwistern durchgeführt wurde, unterstützt die

Ansicht, dass die Unterschiede zwischen Jungen und Mädchen bezüglich

ADHS überschätzt werden 4 . Wie die Forschenden in der Aprilausgabe

des Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry

berichteten, fanden sie bei Jungen und Mädchen nur geringe Unterschiede,

was das Vorkommen von Krankheiten anbelangt, die oft gleichzeitig

mit ADHS diagnostiziert werden, etwa auffälliges Benehmen, 27


oppositioneller Trotz (gekennzeichnet durch fortdauerndes nicht kooperatives

und feindseliges Verhalten) und Trennungsangst. Die einzige

Ausnahme bestand darin, dass bei Mädchen mit ADHS etwas häufiger

eine Angststörung festgestellt wurde. Ob und, falls ja, in welchem

Ausmass weitere Störungen vorhanden waren, hing im Übrigen mehr von

der Unterart des ADHS und dem Ausmass der ADHS-Symptome ab als

vom Geschlecht.

Andere im Jahr 2005 veröffentlichte Studien untersuchten die neurologische

Grundlage der Impulsivität sowie Defizite in den so genannten „exekutiven

Funktionen“ – Planen, Strukturieren und Entscheidungen treffen.

Diese Schwierigkeiten können die Schul- und Arbeitsleistungen dermassen

beeinflussen, dass die intellektuelle Entwicklung und der berufliche

Erfolg eines Menschen eingeschränkt sind. Katya Rubia und Mitarbeitende

am King’s College London, bestimmten bei 16jährigen Jungen mit

ADHS, die nie mit Medikamenten behandelt worden waren, die Muster

der Hirnaktivierung mittels funktioneller Magnetresonanz-Tomographie.

28

Messung der Impulsivität

Forschende am King’s College, London, beobachteten, dass es bei Jungen mit einer

Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung zu einer verminderten Aktivierung im

rechten inferioren präfrontalen Kortex kam, wenn sie eine Aufgabe erfolgreich durchführten;

dies ist auf diesen Scans sichtbar.


Wie sie in der Juni-Ausgabe des American Journal of Psychiatry 5 berichteten,

machten sie Hirnscans, als die Jungen dabei waren, eine Aufgabe zu

bewältigen, bei der die Kontrolle hemmender Mechanismen gemessen

wurde (eine Möglichkeit, Impulsivität zu beurteilen).

Im Vergleich zu einer Kontrollgruppe ohne ADHS zeigte sich bei den

betroffenen Jungen, falls sie die Aufgabe erfolgreich durchführten, eine

verminderte Aktivierung im rechten inferioren präfrontalen Kortex; wenn

sie die Aufgabe hingegen nicht erfolgreich abschlossen, war die Aktivierung

im hinteren Cingulum und im Präcuneus vermindert. Dieses Muster

der Hirnaktivierung unterschied sich nicht nur von dem der Kontrollgruppe,

sondern es entsprach ausserdem praktisch vollkommen den

Befunden, die bei einer Gruppe von medikamentös behandelten Jungen

mit ADHS erhoben worden waren. Demnach scheint das Problem wesentlich

zu ADHS zu gehören und nicht durch Medikamente hervorgerufen

zu werden.

In der Kindheit auftretende Störungen

Auch wenn bezüglich der hirnorganischen Ursachen von ADHS Fragen

offen bleiben, ist man sich über die Behandlung weiterhin einig. Im

Juni 2005 gab die American Academy of Pediatrics einen detaillierten

Überblick über die ihren aktuellen Behandlungsrichtlinien zugrunde liegenden

Befunde heraus, so dass sich Kinderärzte und -ärztinnen aufgrund

der vorgelegten Vergleiche für die eine oder andere Behandlungsmöglichkeit

entscheiden können 6 . Wie die Zeitschrift dieser Gesellschaft, Pediatrics,

berichtet, wurden die Stimulantien Mehylphenidat (Ritalin), Dextroamphetamin

(Dexedrin) und Pemolin am intensivsten untersucht; erwähnt

werden ausserdem das trizyklische Antidepressivum Desipramin (Norpramin)

und das nicht stimulierend wirkende Atomoxetin (Strattera).

Der Bericht befürwortet ganz klar den Einsatz von Stimulantien zur

Behandlung der Hauptsymptome und kommt zum Schluss, dass alle Stimulantien

gleich wirksam sind. Trizyklische Antidepressiva und Atomoxetin,

ebenfalls ein Antidepressivum, kommen bei Kindern in Frage, die auf

Stimulantien nicht ansprechen. (Allerdings sollte beachtet werden, dass

die amerikanische Arzneimittelbehörde FDA Ende 2005 verlangt hat, Atomoxetin

mit einem schwarzen Warnkästchen zu versehen, da es bei manchen

Kindern Suizidgedanken fördern kann). Die Autoren befürworten

die empfohlenen Behandlungsrichtlinien, doch besteht das beste Vorgehen

wahrscheinlich in einer Kombination von Medikamenten und Verhaltenstherapie.

29


Die Suche nach hirnorganischen Grundlagen der Dyslexie

Kinder mit Dyslexie sind im Allgemeinen normal intelligent, haben aber

Mühe, lesen zu lernen. Welche spezifischen Anomalien des Gehirns dafür

verantwortlich sind, ist weiterhin umstritten. Zwei im Jahr 2005 veröffentlichte

Studien könnten hier weiterhelfen.

Kinder mit Dyslexie sind oft auch nicht in der Lage, Gegenstände, die

sie etwa auf Bildern sehen, richtig zu benennen. Forschende unter der

Leitung von Eamon J. McCrory vom Institute of Psychiatry in London

fragten sich, ob den beiden Störungen dieselbe neurologische Anomalie

zugrunde liegen könnte, und zeichneten die Muster der Hirnaktivierung

bei Kindern mit Dyslexie mittels Positronen-Emissions-Tomographie-

Scans auf.

In der Februar-Ausgabe von Brain berichteten sie, dass Kinder mit Dyslexie

beim Versuch, Wörter zu lesen oder Bilder zu benennen eine verminderte

Aktivierung im linken inferioren occipitotemporalen Kortex aufwiesen

– ein Hinweis darauf, dass das eigentliche Problem in einer

mangelhaften Verarbeitung von Tönen bestehen könnte 7 . Falls sich diese

Befunde bestätigen, haben sie praktische Implikationen: Man könnte Kindern,

die im Vorschulalter Mühe haben, Bilder zu benennen Förderunterricht

durch eine Fachperson für Logopädie zukommen lassen und so ihre

spätere Lesefähigkeit verbessern.

Eine andere Studie, über die 2005 berichtet wurde, gab der Theorie,

wonach Dyslexie mit dem Problem zusammenhänge, Wörter zu erkennen

eine überraschend neue Wende. Forschende unter der Leitung von Anne

J. Sperling am Georgetown University Medical Center berichteten in der

Juli-Ausgabe von Nature Neuroscience, das tatsächliche Problem könnte

in der Unfähigkeit bestehen, zwischen visuellen Signalen und Hintergrundsignalen,

so genanntem „Rauschen“, zu unterscheiden 8 .

30

Die Kinder wurden aufgefordert, sich auf einem Computerbildschirm eine

Reihe von Mustern – sowohl flimmernde als auch statische – anzusehen

und zu sagen, ob die Muster auf der linken oder der rechten Seite erschienen.

Wenn nur die Muster auf dem Bildschirm erschienen, konnten Kinder

mit Dyslexie sie ebenso oft erkennen wie andere Kinder. Aber wenn

die Forschenden die Muster teilweise dadurch verschleierten, dass sie

optisches „Rauschen“, ähnlich dem „Schnee“ auf dem Fernseher hinzufügten,

erkannten die Kinder mit Dyslexie die Muster weniger gut als ihre


Kameraden. Die Autoren halten daher die Unfähigkeit, Hintergrund-„Rauschen“

auszufiltern und sich auf wichtige Signale zu konzentrieren, für das

eigentliche Problem der Dyslexie.

Die Suche nach frühen Anzeichen für Autismus

Im Jahr 2005 erbrachte die Forschung weitere Beweise dafür, dass sich die

für Autismus verantwortlichen Hirnanomalien bereits in den ersten

Lebensmonaten und -jahren erkennen lassen, obwohl diese Entwicklungsstörung

normalerweise erst im zweiten oder dritten Lebensjahr des Kindes

diagnostiziert wird.

In der Kindheit auftretende Störungen

Wann zeigt sich Autismus?

Bereits bei ihrer ersten Geburtstagsfeier weisen Kinder mit einem frühen Autismus

Symptome der Krankheit auf; so das Kind rechts. Kinder mit einem später manifest

werdenden Autismus und solche, die sich normal entwickelten, wie das links, wurden

ebenfalls untersucht.

In der April/Mai-Ausgabe des International Journal of Neuroscience

berichten Lonnie Zwaigenbaum und Mitarbeitende von der McMaster

University in Ontario, gewisse Hinweise auf Autismus seien bereits bei erst

6 Monate alten Babys offenkundig 9 . Ihre Pilotstudie umfasste 65 Geschwister

von Kindern mit Autismus, die im Alter von ca. 6 Monaten rekrutiert

und bis 2jährig oder älter beobachtet wurden. (Aus dieser Pilotstudie

wurde inzwischen ein grosses, 14 Zentren in Kanada und den USA umfassendes

Forschungsprojekt, das so genannte High Risk Baby Autism

Research Project.)

Die Forschenden testeten die Babys mit 6 und 12 Monaten und überprüften

Verhaltensweisen und emotionale Reaktionen, die sich bei Autismus 31


manchmal abnorm entwickeln. Es gelang ihnen, Merkmale zu bestimmen,

die bei Kindern vor ihrem ersten Geburtstag erkennbar sind und eine spätere

Autismus-Diagnose vorhersagen lassen. Dazu gehören eine verminderte

Fähigkeit, die visuelle Aufmerksamkeit zu verändern, wenn konkurrierende

Stimuli vorhanden sind, weitere Abnormitäten im Blickverhalten

– etwa die Hinwendung, wenn sie beim Namen genannt werden – und

übersteigerte Reaktionen auf Stress.

Bereits mit 6 Monaten zeigten Babys, bei denen später Autismus festgestellt

wurde, bestimmte veränderte Verhaltensweisen. Beispielsweise

wurde bei Babys, die mit 6 Monaten passiv und inaktiv waren und mit

12 Monaten äusserst nervös wurden und dazu neigten, sich auf bestimmte

Gegenständen zu fixieren mit erhöhter Wahrscheinlichkeit Autismus diagnostiziert.

Die Autoren betonen jedoch, dass es sich um vorläufige

Ergebnisse handelt, die auf einer relativ kleinen Stichprobe beruhen. Bisher

wurde auch keine der beobachteten Verhaltensweisen mit Messgrössen

der frühen Hirnentwicklung korreliert; solche Untersuchungen bei

kleinen Kindern mittels Methoden wie Hirnscans vorzunehmen geht mit

technischen und ethischen Problemen einher. Doch auch so könnte die

Bestätigung des Befundes dazu führen, dass bei Kindern der Autismus früher

erkannt würde.

Zu einer weiteren im Jahr 2005 publizierten Untersuchung gehörte die

Analyse von privaten Filmaufnahmen von Kindergeburtstagsfeiern; sie

baut auf einer Studie aus dem Jahr 1994 auf, die heute als klassisch angesehen

wird, da darin vermutlich erstmals der objektive Nachweis für die

Existenz einer autistischen Regression erbracht worden war. Wie sie in der

August-Ausgabe von Archives of General Psychiatry berichteten, sahen

sich Geraldine Dawson von der University of Washington (die auch die

klassische Studie von 1994 verfasst hatte) und ihre Mitarbeiterin Emily

Werner private Geburtstagsvideos an, die am ersten und zweiten Geburtstag

von 56 Kinder aufgenommen worden waren: Bei 21 von ihnen manifestierte

sich der Autismus früh, bei 15 erst später und 20 Kinder entwickelten

sich normal 10 .

32

Sie stellten fest, dass die Kinder mit einem frühen Autismus bei ihrer ersten

Geburtstagsfeier Symptome der Krankheit aufwiesen, während sich das

Verhalten der Kinder mit einem später manifest werdenden Autismus

nicht von dem gesunder Kinder unterscheiden liess. Bis zu ihrer zweiten

Geburtstagsfeier hatten sich die ursprünglich gesund erscheinenden


Kinder, bei denen später Autismus diagnostiziert wurde, deutlich zurückentwickelt,

wie es auch Einzelberichten von Eltern entspricht. Laufende

Forschungsarbeiten suchen die Ursache und Langzeitprognose der autistischen

Regression besser zu verstehen.

In der Kindheit auftretende Störungen

33


Bewegungsstörungen und

andere Störungen der Motorik

Genmutationen im Rampenlicht 36

Sand ins Getriebe streuen 38

Anhaltendes Interesse an GDNF 39

Mehr Verwendungen für Gentherapie 40

Feinabstimmung der tiefen Hirnstimulation 40

Mäuse liefern neue Hinweise zur

Huntingtonschen Krankheit 42

35


Auch im Jahr 2005 fand die intensivste Forschungsarbeit zu Bewegungsstörungen

auf dem Gebiet der Genetik statt; Studien im klinischen

Bereich und im Laboratorium führten zu neuen Behandlungen, verfeinerten

bereits gebräuchliche Behandlungen und eröffneten neue Möglichkeiten,

um Medikamente ins Gehirn zu bringen. Um mehr über die Ursachen

von Bewegungsstörungen herauszufinden, wurden auch die mit ihnen zusammenhängenden

zellulären und molekularen Veränderungen erforscht.

Genmutationen im Rampenlicht

Im vergangenen Jahrzehnt haben technologische Durchbrüche im Bereich

der Genetik weitere Türen für das bessere Verständnis von menschlichen

Krankheiten geöffnet. Die Parkinsonsche Krankheit macht da keine Ausnahme.

In Familien mit der Parkinsonschen Krankheit wurden kürzlich

mindestens fünf Gene identifiziert. Auch wenn familiärer Parkinson nur

einen kleinen Teil der Fälle ausmacht, haben die aus der Untersuchung

dieser Gene und ihrer Proteinprodukte gewonnenen Erkenntnisse das

wissenschaftliche Verständnis des Krankheitsprozesses vorangebracht.

Genetische Studien trugen beispielsweise dazu bei, die ursächliche Funktion

des Proteins Alpha-Synuclein und die schützende Funktion des

Proteins Parkin bei der Parkinsonschen Krankheit aufzudecken. Alpha-

Synuclein ist eine Hauptkomponente der so genannten Lewy-Körper,

Proteinablagerungen, die typischerweise in den Neuronen von Parkinson-

Kranken gefunden werden. Parkin schützt vermutlich vor der Krankheit

indem es entweder die Aktivität des toxischen Alpha-Synuclein unterdrückt

oder dafür sorgt, dass die Ablagerungen von der Zelle abgebaut

und beseitigt werden.

Zwei Ende 2004 veröffentlichte Untersuchungen fanden einen Zusammenhang

zwischen Mutationen des Gens LRRK2 (leucine-rich repeat

kinase 2) und der Parkinsonschen Krankheit 1, 2 . Im Jahr 2005 gab es eine

Fülle von Forschungsarbeiten, darunter je drei in Lancet und in Neurology

3-8 , veröffentlichte Untersuchungen, die bei vielen Familien und auch

in Fällen von sporadischer (nicht familiärer) Parkinsonscher Krankheit

LRRK2-Mutationen mit der Krankheit in Verbindung brachten.

36

Ausserdem kommt die häufigste Art dieser Mutation, G2019S, in etwa

5% der familiären Parkinsonfälle und in 1% der sporadischen Fälle vor.

G2019S ersetzt eine einzelne Aminosäure in einem normalerweise


äusserst stabilen Teil des Gens. Kranke mit Parkinson und LRRK2-Mutationen

zeigen ein Krankheitsbild, das klinisch dem der typischen Parkinsonschen

Krankheit entspricht und im Alter zwischen 28 und 88 Jahren ausbricht.

Die Pathologie der mit LRRK2 verbundenen Parkinsonschen

Krankheit kann, insbesondere was das Vorhandensein von Lewy-Körpern

anbelangt, variieren. Wie in der März-Ausgabe der Annals of Neurology

berichtet wurde, zeigen mittels Positronen-Emissions-Tomographie gemachte

Aufnahmen von Patienten mit der G2019S-Mutation im LRRK2 das

Muster einer verminderten Dopaminsynthese, ähnlich dem von Patienten

mit einer typischen nicht familiären Parkinsonschen Krankheit 9 .

Das vom Gen LRRK2 gebildete Protein wurde nach dem baskischen Wort

„dardara“, das „Tremor“ bedeutet, Dardarin genannt. Die Wirkung von

Dardarin ist unbekannt, doch könnten Mutationen des Gens eine Aktivierung

oder Deaktivierung von Dardarin bewirken oder dessen Interaktionen

mit anderen Proteinen verändern. Dardarin-Mutationen könnten die

Anfälligkeit für Parkinson auch dadurch erhöhen, dass sie die Bildung von

Protein-Aggregaten fördern oder Nervenzellen für eine Degeneration

anfälliger machen 10 .

Während bei Tausenden von nicht verwandten, nicht betroffenen Kontrollpersonen

keine Mutationen gefunden wurden, wiesen einige Familienmitglieder

von Parkinsonkranken LRRK2-Mutationen aber keine

Anzeichen der Krankheit auf und viele Parkinsonkranke hatten zwar

LRRK2-Mutationen, doch gab es in ihrer Familienanamnese keine Krankheitsfälle.

Dies deutet darauf hin, dass wahrscheinlich weitere Einflüsse,

entweder genetische oder umweltbedingte, zur Entstehung der Parkinsonschen

Krankheit beitragen. Ein höheres Alter, von dem man weiss,

dass es einen Risikofaktor für die Krankheit darstellt, könnte zu jenen Einflüssen

gehören, welche die Entstehung der Krankheit beim Vorliegen der

LRRK2 Mutation begünstigen. Der Zusammenhang zwischen dem Vorliegen

der Mutation und der Krankheit wird mit zunehmendem Alter immer

häufiger festgestellt. In einer Untersuchung, die im American Journal of

Human Genetics veröffentlicht wurde, litten 17% der Probanden mit dieser

Mutation im Alter von 50 Jahren an der Parkinsonschen Krankheit; 85% der

Probanden mit der Mutation hatten als 70jährige Symptome 11 .

Bewegungsstörungen und andere Störungen der Motorik

LRRK2-Mutationen sind möglicherweise die häufigsten mit der Parkinsonschen

Krankheit verbundenen Mutationen. Verschiedentlich wurde

vorgeschlagen, ein genetischer Test auf LRRK2-Mutationen könnte sich 37


im klinischen Bereich als nützlich erweisen, da LRRK2-Mutationen auch

dann vorhanden sein können, wenn in der Familie noch kein Fall von

Parkinsonscher Krankheit aufgetreten ist. Solche Tests werfen jedoch

ethische Fragen auf, da sich die Krankheit durch keine Behandlung

verhindern lässt und der genetische Test keinen direkten medizinischen

Nutzen bringt.

Sand ins Getriebe streuen

Die Anreicherung von Alpha-Synuclein in Neuronen ist für die Parkinsonsche

Krankheit typisch, aber die normale Funktion von Alpha-Synuclein ist

nicht bekannt und der Zusammenhang zwischen seiner Ansammlung und

einer Schädigung des Nervensystems unklar. Im Journal of Biological Chemistry

vom 17. Juni beschreiben Chang-Wei Liu und Mitarbeitende, wie

die Aggregation von Alpha-Synuclein zu einem für Zellen toxischen Zyklus

führen kann 12 . In ihrem experimentellen Modell der Parkinsonschen

Krankheit entwickelt sich normales Alpha-Synuclein und wird unvollständig

abgebaut. Dadurch bleiben Fragmente von Alpha-Synuclein übrig, die

als „Kristallisationspunkte“ wirken und den Aufbau des vollständigen Proteins

in Gang setzen. Die Anhäufung hemmt das Protein-Abbau-System

der Zelle und es häufen sich immer mehr Fragmente und vollständige Proteine

an. Dieser Zyklus dauert an und zerstört schliesslich die Zelle.

Ansammlung eines Proteins

Bei der Parkinsonschen Krankheit

kann es innerhalb von Nervenzellen

zur Ansammlung des

Proteins Alpha-Synuclein kommen

– dies ist Teil eines Zyklus,

der schliesslich die Zelle zerstört.

Unvollständiger

Abbau

alpha-Synuclein

Fragmente

Zelltod

Toxische

Aggregate

Hemmung

des

Proteinabbaus

Ein Teufelskreis der Zelltoxizität

38

Ablagerungen von Alpha-Synuclein finden sich auch im Gehirn von Kranken

mit Multipler Systematrophie (MSA), einer Krankheit die zu Parkinson

ähnlichen Symptomen sowie zu Schwindel, Sprachstörungen und Demenz

führen kann. In diesem Fall findet man Alpha-Synuclein-Aggregationen


weniger in Neuronen, sondern vorwiegend in Oligodendrozyten, Zellen

die Myelin, also die isolierende Scheide der Axone von Neuronen bilden.

In Neuron vom 24. März berichteten Ikuru Yazawa und Mitarbeitende,

sie hätten mittels einer Überproduktion von Alpha-Synuclein in Oligodendrozyten

das erste Mäusemodell für MSA entwickelt 13 . Dieses Modell

soll die Auswirkungen der Alpha-Synuclein-Aggregation auf die Multiple

Systematrophie klären und könnte die Entwicklung neuer Behandlungen

ermöglichen.

Anhaltendes Interesse an GDNF

Die Suche nach neuen Behandlungen der Parkinsonschen Krankheit

dauert an. Zurzeit lässt sich die Krankheit am wirksamsten mit Levodopa

(L-Dopa), einer Aminosäure, die zur Bildung von Dopamin führt, behandeln;

doch die Wirkung lässt mit der Zeit nach und es kann zu Nebenwirkungen

wie Dyskinesie (unkontrollierten Bewegungen) kommen. Ausserdem

beeinflusst L-Dopa nur die Symptome der Parkinsonschen Krankheit;

es hat keine Wirkung auf den degenerativen Prozess. Die Forschung an

Tiermodellen hat gezeigt, dass ein Wachstumsfaktor, von Neuronen, das

so genannte GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor), die Dopamin

bildenden Neuronen, die bei der Parkinsonschen Krankheit geschädigt

werden, schützen oder sogar wieder funktionsfähig machen kann.

Im Gegensatz zu L-Dopa kann GDNF das dichte Netz von Blutgefässen im

Gehirn, die so genannte Blut-Hirn-Schranke nicht leicht durchdringen;

deshalb wurde die Substanz in neueren klinischen Versuchen mithilfe

eines Katheters direkt ins Gehirn gebracht. Die Untersuchungen wurden

zwar aufgrund von enttäuschenden Ergebnissen abgebrochen, doch

bleibt das Interesse an GDNF gross. Optimistisch stimmt unter anderem

ein Bericht in Nature Medicine über einen Mann, der an einem GDNF-Versuch

teilgenommen hatte und später aus anderen Gründen gestorben

war; die nach seinem Tod durchgeführte Untersuchung ergab, dass Nervenzellen

nachgewachsen waren 14 . Dies war der erste Nachweis, dass

eine mit der Parkinsonschen Krankheit zusammenhängende Schädigung

bei Menschen rückgängig gemacht werden kann.

Bewegungsstörungen und andere Störungen der Motorik

Eine andere Möglichkeit, GDNF dorthin zu bringen, wo es gebraucht wird,

besteht darin, GDNF bildende Zellen ins Gehirn zu implantieren. Der Glomus

caroticum ist eine kleine Struktur in der Karotis, die Veränderungen

der Blutgase wahrnimmt und die Regulierung der Atmung unterstützt.

Glomuszellen bilden auch Dopamin und GDNF. Javier Villadiego und 39


Mitarbeitende zeigten an einem Mäusemodell der Parkinsonschen Krankheit,

dass Glomuszellen nach einer Transplantation während längerer Zeit

grosse Mengen von GDNF bilden 15 . Sie schlugen vor, Glomuszellen zu

benutzen, um GDNF ins Gehirn von Parkinsonkranken zu bringen.

Eine weitere Behandlungsmöglichkeit, bei der GDNF eingesetzt wird, ist

die Gentherapie. Das Gen für GDNF kann in ein harmloses Virus integriert

und ins Gehirn injiziert werden; dort infiziert das Virus Zellen und bewirkt,

dass sie GDNF produzieren. Andisheh Eslamboli und Mitarbeitende verwendeten

diesen Ansatz in einem Primatenmodell der Parkinsonschen

Krankheit und legten ihre Ergebnisse im Journal of Neuroscience vom

26. Januar vor 16 . Dopamin produzierende Nervenzellen wurden durch

diese Behandlung geschützt und im Verhalten der Affen zeigte sich eine

Besserung der motorischen Funktion.

Mehr Verwendungen für Gentherapie

Da die Nebenwirkungen von L-Dopa möglicherweise darauf beruhen,

dass der Dopaminspiegel zwischen den einzelnen Verabreichungen

ansteigt und abfällt, wurde vorgeschlagen, ergänzend zu L-Dopa oder

anstelle davon, mittels Gentherapie für einen kontinuierlicheren, gleich

bleibenden Dopaminspiegel im Gehirn zu sorgen. Thomas Carlsson und

Mitarbeitende benutzten Gentherapie in einem Rattenmodell der Parkinsonschen

Krankheit und verwendeten Gene für zwei Enzyme, die gemeinsam

Dopamin bilden 17 . Bei den behandelten Ratten wurden sowohl die

Parkinson ähnlichen Verhaltensweisen als auch die durch L-Dopa induzierten

Bewegungen reduziert.

Wie Masanori Yamada und Mitarbeitende in der Februar-Ausgabe von

Human Gene Therapy berichteten, können Experimente mit Genen zu

neuen Strategien in der Gentherapie anregen 18 . Durch die Zufuhr des

Gens für Alpha-Synuclein riefen sie bei Ratten Parkinson ähnliche motorische

Funktionsstörungen hervor. Applizierten sie gleichzeitig das Gen für

Parkin, so wurde die Funktionsstörung abgeschwächt; dies beruht vermutlich

darauf, dass Parkin die Wirkung der Alpha-Synuclein-Ablagerungen

vermindern oder ausschalten kann.

40

Feinabstimmung der tiefen Hirnstimulation

Bei der tiefen Hirnstimulation (deep brain stimulation, DBS) werden chirurgisch

implantierte Elektroden, die elektrische Impulse in spezifische

Hirnregionen abgeben, zur Linderung von Symptomen der Parkinsonschen


Krankheit, hauptsächlich Tremor und Dystonie (abnormaler Muskeltonus)

eingesetzt. Im Jahr 2005 wurde in Archives of Neurology von Versuchen

berichtet, um die Wirksamkeit der tiefen Hirnstimulation zu verbessern.

Eine Studie umfasste 41 Kranke, bei denen DBS zu unbefriedigenden

Resultaten geführt hatte 19 . In mehr als der Hälfte der Fälle liessen sich die

Ergebnisse verbessern, indem man falsch gesetzte Elektroden austauschte,

das Gerät umprogrammierte oder die Medikamente anpasste.

Da DBS von Jahr zu Jahr häufiger durchgeführt wird, betonen die Autoren

die Notwendigkeit von Nachfolgeuntersuchungen nach der Operation

und einer wirksameren Selektion vor der Operation, um herauszufinden,

bei welchen Kranken ein Erfolg zu erwarten ist.

Hilfe durch Elektroden

Tiefe Hirnstimulation vermag

Symptome von Bewegungsstörungen

erfolgreich

zu lindern.

Diese Technik, bei der

Elektroden ins Gehirn

implantiert werden, wo

sie elektrische Impulse

in spezifische Hirnregionen

abgeben, wird weiter

verfeinert.

Bewegungsstörungen und andere Störungen der Motorik

Eine weitere Studie in Archives of Neurology konzentrierte sich auf die

Platzierung der DBS-Elektroden und verglich die beiden gebräuchlichsten

Orte für DBS-Elektroden bei der Parkinsonschen Krankheit, den Globus

pallidus interna (GPi) und den Nucleus subthalamicus (subthalamic

nucleus, STN) 20 . Gesamthaft gesehen waren beide Platzierungen gleich

wirksam; allerdings liessen sich sehr langsame Bewegungen („Bradykinesie“)

besser durch STN-Stimulation lindern als durch GPi-Stimulation.

Kognitive und das Verhalten betreffende Komplikationen traten nur bei

STN-Stimulation auf. Ein begleitender Leitartikel in der Zeitschrift weist

darauf hin, es sei zwar noch mehr Forschungsarbeit nötig, doch werde

man die Platzierung der Elektroden bei DBS schliesslich wohl gezielt auf

die individuellen Bedürfnisse jedes einzelnen Kranken ausrichten 21 . 41


Mäuse liefern neue Hinweise zur

Huntingtonschen Krankheit

Für die Huntingtonsche Krankheit (Huntington’s disease, HD), die auf

Mutationen beruht, bei denen sich zusätzliche Aminosäuren ans Ende

eines Huntingtin genannten Proteins anlagern, gibt es keine wirksame

Therapie. Mutiertes Huntingtin scheint die Krankheit dadurch hervorzurufen,

dass es sich innerhalb von Nervenzellen ansammelt. Je länger die

Kette der hinzugefügten Aminosäuren ist, im umso früheren Alter beginnt

die Krankheit. Man hat Mäusemodelle der Huntingtonschen Krankheit

entwickelt, die mutiertes Huntingtin exprimieren und in mehreren Labors

bemüht man sich, anhand dieser Modelle die zellulären und molekularen

Vorgänge aufzudecken, die zur Huntingtonschen Krankheit führen und

potentielle Behandlungen zu erforschen.

Mutiertes Huntingtin aktiviert ein wichtiges Regulatorgen namens p53,

das seinerseits viele andere Gene aktiviert; dies führt letztlich zum Zelltod.

Indem man das p53-Gen in einem Mäusemodell der Huntingtonschen

Krankheit ausschaltet, kann man das abnorme Verhalten der Mäuse verhindern

22 . Interessanterweise wird p53 bei vielen Formen von Krebs inaktiviert

und so könnte das seltenere Auftreten von Krebs bei Kranken mit

HD etwas mit dem Einfluss des hohen Spiegels von p53 zu tun haben.

Mäusemodelle haben auch erkennen lassen, dass die krankmachende

Wirkung des mutierten Huntingtin darauf beruhen könnte, dass es die

Interaktion zwischen Zellen im Gehirn beeinträchtigt und die normalen

Kalziumspiegel in Neuronen verändert 23, 24 . Verschiedene Wirkstoffe wurden

identifiziert, die den Kalziumspiegel normalisieren und dadurch im

Laboratorium den Zelltod verhindern können 24 . In Proceedings of the

National Academy of Sciences vom 19. April gaben Scott Q. Harper und

Mitarbeitende die erfolgreiche Behandlung eines Mäusemodells für HD

bekannt 25 . Sie verhinderten die Bildung von mutiertem Huntingtin mittels

einer als RNA-Interferenz bezeichneten Methode und erreichten ein

nahezu normales Verhalten. Alles in allem lassen diese Befunde hoffen,

dass für Menschen, die von der Huntingtonschen Krankheit betroffen

sind, eine Therapie möglich sein wird.

42


Schädigungen

des Nervensystems

Unterbrochene Leitungen reparieren 44

Die Progredienz verhindern 46

Stammzellen für das Rückenmark nutzbar machen 47

Hirnschlag 48

Hirntumoren 49

Steroide und traumatische Hirnverletzung 49

Neurale Prothetik zur Wiederherstellung

nach einer Schädigung 50

43


Als Schädigungen des Nervensystems bezeichnet man eine Gruppe

verschiedenartiger Störungen, zu denen Rückenmarkverletzungen (spinal

cord injury, SCI) und traumatische Hirnverletzungen (traumatic brain

injury, TBI) ebenso gehören wie Hirnschlag und Hirnkrebs. Von SCI und

TBI sind unverhältnismässig viele Jugendliche betroffen, in erster Linie

infolge von Motorfahrzeugunfällen und Gewalttaten; Hirnschlag ereignet

sich mehr bei älteren Leuten; Hirntumore können sich dagegen in jedem

Alter entwickeln, am häufigsten sind sie bei 3-12jährigen Kindern sowie

bei 55-65jährigen Erwachsenen.

Gemeinsam ist all diesen Schädigungen dass sie typischerweise zu einer oft

schwerwiegenden und chronischen Beeinträchtigung führen. Dies beruht

auf der begrenzten Fähigkeit des Zentralnervensystems, sich nach einer

Schädigung selbst zu reparieren – unabhängig davon ob das Trauma von

einem Schlag auf den Kopf oder die Wirbelsäule herrührt, von einem Sauerstoffmangel

im Gehirn, wie beim Hirnschlag, oder von der Invasion bösartiger

Zellen in gesundes Hirngewebe. Daher konzentriert sich die für Schädigungen

des Nervensystems relevante neurowissenschaftliche Grundlagenforschung

grossenteils auf die Regeneration – d. h. man sucht nach Wegen, um

die angeborenen Reparaturmechanismen des Gehirns oder Rückenmarks in

Gang zu setzen und eine gewisse funktionelle Besserung zu erzielen. In den

letzten Jahren konzentrierte sich diese Forschung zunehmend auf Rückenmarkverletzungen

und das Jahr 2005 bildete da keine Ausnahme.

Unterbrochene Leitungen reparieren

Um die Dynamik der Degeneration und Regeneration von Nerven nach

einer Rückenmarkverletzung besser zu verstehen, verfolgten Martin Kerschensteiner

und Mitarbeitende von der Harvard Universität an einer

lebenden Maus mehrere Tage lang, wie Axone im Anschluss an eine Verletzung

zugrunde gingen und nachwuchsen; sie verwendeten dazu fluoreszierende

Farbstoffe und Bildgebung mittels Zeitraffer. Sie entdeckten,

dass Axone binnen 30 Minuten nach der Verletzung schon Schädigungen

aufwiesen und viele von ihnen innert 6 bis 24 Stunden spontan zu regenerieren

versuchten. Dieses anfänglich kräftige Nachwachsen schlug jedoch

fehl, da die Axone scheinbar ihre Fähigkeit verloren hatten, in die richtige

Richtung zu navigieren 1 .

44

Die Herausforderung, ein durchtrenntes oder gequetschtes Rückenmark

zu heilen ist dermassen komplex, dass neuartige Strategien erforderlich


Schutzschichten

Myelin, das die Axone genannten

Nervenfasern umhüllt, verhält

sich nach einer Rückenmarkschädigung

widersprüchlich. Für

die überlebenden Axone muss

es sich regenerieren, enthält aber

andererseits Moleküle, welche

die Regeneration von Axonen

hemmen.

Dendriten

Axon

Myelinscheide

wurden, um die zentralen Probleme der Regeneration anzugehen: Erstens

müssen die Moleküle im Myelin (die isolierende Scheide, die Nervenfasern

umgibt) überwunden werden, die die Regeneration hemmen und ebenso

die Narbe, die sich nach einer Verletzung bildet und die neuerliche Verbindung

von Axonen physisch verhindert; zweitens müssen die verbliebenen

Nervenfasern den Myelinverlust kompensieren; und drittens müssen

Nervenfasern dazu veranlasst werden, über die verletzte Stelle hinweg zu

wachsen und wieder Nervenverbindungen zu bilden. Einem im Jahr 2004

begonnenen Trend folgend, verlässt sich die Forschung im Zusammenhang

mit Rückenmarkverletzungen zunehmend auf kombinierte Vorgehensweisen,

um das vielschichtige Reparaturproblem anzugehen.

Schädigungen des Nervensystems

Über eine viel versprechende Kombination berichtete Damien Pearse vom

The Miami Project to Cure Paralysis als Hauptsprecher eines internationalen

Forschungsteams im Journal of Neuroscience: Die Forschenden verwendeten

ein Enzym, das den hemmenden Signalen entgegenwirkt sowie

zwei Arten von Zellen des Nervensystems, deren Aufgabe darin bestand,

die Struktur zu sichern und das Nachwachsen der Nervenfasern in die

richtige Richtung zu lenken 2 . Sie testeten diese dreifache Strategie an

erwachsenen Ratten, deren Rückenmark völlig durchgetrennt war und

konnten ihre Bewegungsfähigkeit und motorische Koordination in verschiedenen

Punkten signifikant verbessern. Obwohl es sich um vorläufige

Resultate handelt, sind sie den Autoren zufolge richtungweisend für die

Entwicklung kombinierter Behandlungsschemen bei Menschen mit Rükkenmarkverletzungen.

Eine zweite experimentelle Behandlung bestand aus der Kombination

von Stammzellen und Gentherapie, um bei Ratten mit Rückenmarkverletzungen

Nervenfasern zu remyelinisieren; dadurch wurde, wie Scott 45


Whittemore und Mitarbeitende im Journal of Neuroscience berichteten,

die Fähigkeit der Tiere sich fortzubewegen, wirksam verbessert 3 . Bei

dieser Behandlung verwendete man Stammzellen, so genannte Gliabegrenzte

Vorläuferzellen (glia-restricted precursor cells), deren „Bestimmung“

es war, sich zu Stützzellen des Zentralnervensystems zu entwickeln

zusammen mit einer Gentherapie, die die Wirkungen von zwei Arten von

Nervenwachstumsfaktoren imitieren sollte.

Die Kombination förderte das Wachstum von Myelin und verbesserte die

Übertragung von Nervensignalen entlang den neu myelinisierten Nervenfasern,

was mit einer verbesserten motorischen Funktion einherging. Diese

Studie liefert den bisher besten Nachweis dafür, dass die Förderung der

Myelinbildung zu einer verbesserten Funktionsfähigkeit führen kann, wie

in einer Stellungnahme des National Institute of Neurological Disorders

and Stroke, das diese Forschungsarbeit finanziert hatte, festgehalten wird.

In einer anderen Untersuchung kombinierte die Biotech-Firma Biogen

Idec das „alte“ Medikament Methylprednisolon, dessen entzündungshemmende

Wirkung bekannt ist, mit einem experimentellen „Nogo-

Blocker“, einem Medikament, bei dem zurzeit geprüft wird, ob es (über den

so genannten Rezeptor Nogo-66) inhibitorische Signale, die das Nervenwachstum

einschränken zu blockieren vermag 4 . Versuche an Ratten mit

Rückenmarkverletzungen ergaben, dass diese Kombination sowohl Bewegung

und Koordination als auch das Wachstum der Axone wesentlich stärker

verbesserte, als jede der Behandlungen für sich – ein Hinweis darauf,

dass ihre Wirksamkeit möglicherweise auf unterschiedlichen Mechanismen

beruhen.

46

Die Progredienz verhindern

Abgesehen von den Versuchen, jene Moleküle zu beeinflussen, die im

Anschluss an eine Verletzung das Nachwachsen von Axonen drosseln

oder lenken, befasst sich die Grundlagenforschung des Rückenmarks

weiterhin schwerpunktmässig mit der Dechiffrierung dieser Moleküle.

Beim Versuch, die molekularen Strukturen zu klären, die der Hemmung

des Nervenwachstums zugrunde liegen, konzentrierte sich ein grosser Teil

der wissenschaftlichen Arbeit auf einen oder mehrere der drei bekannten,

auf Myelin basierenden Inhibitoren mit den Bezeichnungen Nogo, MAG

und OMG. Unabhängig von einander berichteten mehrere Gruppen über

verschiedenartige Befunde und vertieften damit das Verständnis der komplexen

Funktionsweise dieses zellulären Apparats.


Voneinander unabhängige Nogo-Forschungsgruppen blockierten oder

beseitigten die Nogo-Rezeptoren von Versuchstieren und kamen zu

widersprüchlichen Ergebnissen. Ein an verschiedenen Standorten arbeitendes

Team unter der Leitung von Marc Tessier-Lavigne, einem Neurowissenschafter

am Howard Hughes Medical Institute, der jetzt bei

Genentech arbeitet, berichtete in Proceedings of the National Academy

of Sciences, bei Versuchstieren und in Zellkulturen hätte die Beseitigung

von Nogo-Rezeptoren die Nerven nicht zum Nachwachsen befähigt 5 .

Diese Studie widersprach zwar anderen Befunden, die vermuten lassen,

Nogo sei für die Hemmung verantwortlich, machte aber deutlich, dass

es sich bei diesem Rezeptor wahrscheinlich nicht um einen einfachen

Ein-/Aus-Mechanismus handeln dürfte, wie es der Name suggeriert.

Wie kompliziert der Nogo-Rezeptor ist, wurde denn auch von Steven

Strittmatters Gruppe in Yale aufgezeigt. Wie sie in einem Artikel im Journal

of Neuroscience berichteten, üben verschiedene molekulare Bahnen über

den Rezeptor unterschiedliche Wirkungen aus 6 .

Schädigungen des Nervensystems

Andere Hinweise im molekularen Nogo-Puzzle stammten von unabhängigen

Teams des Kinderspitals Boston und von der Firma Biogen Idec. Ihren

je eigenen Berichten in Neuron zufolge entdeckten die Teams, dass ein

wechselnd als TAJ oder TROY bezeichnetes Protein einen wichtigen Teil des

Nogo-Rezeptor-Komplexes darstellt 7, 8 . Mary Filbin und Mitarbeitende vom

Hunter College veröffentlichten ebenfalls in Neuron eine Studie, in der sie

im Nogo-Rezeptor einen Signalweg identifiziert hatten, auf der die drei bekannten

auf Myelin beruhenden Inhibitoren möglicherweise interagieren 9 .

Neuere Arbeiten deuten auf einen vierten wichtigen Akteur bei der Hemmung

des Nervenwachstums hin (zusätzlich zu Nogo, MAG und OMG).

Ein Team der University of Texas-Southwestern unter der Leitung von Luis

Parada berichtete in Proceedings of the National Academy of Sciences, das

Molekül Ephrin-B3, das bekanntlich bei der Entwicklung von Axonen in

Föten eine Steuerungsfunktion wahrnimmt, bleibe während des ganzen

Lebens aktiv und hemme das Auswachsen von Nervenfasern ins Myelin;

seine inhibitorische Wirkung entspreche der Summe der Wirkung der drei

anderen Inhibitoren-Familien 10 .

Stammzellen für das Rückenmark nutzbar machen

Langsam aber sicher lernt die Wissenschaft immer besser, wie sie Stammzellen

in all ihren Variationen am besten für die Reparatur des Rückenmarks 47


nutzbar machen kann. Im Jahr 2005 bewegten sich etliche Forschende,

darunter auch zwei separate Gruppen an der University of California in

Irvine, langsam auf dieses Ziel zu.

Hans Keirstead und Mitarbeitende bewirkten bei Ratten mit Rückenmarkverletzungen

eine Remyelinisierung und verbesserten ihre Fähigkeit sich

fortzubewegen; sie erreichten dies, indem sie eine Art von Glia-Helferzellen

transplantierten, so genannte Oligodendrozyten, die sie erfolgreich

aus embryonalen Stammzellen von Menschen entwickelt und in Petrischalen

hergestellt hatten 11 . Wie das Team im Journal of Neuroscience berichtete,

zeigten sich positive Wirkungen, wenn die Zellen sieben Tage nach

der Verletzung transplantiert wurden, jedoch nicht, wenn die Transplantation

10 Monate nach der Operation erfolgte, was auf ein frühes therapeutisches

Fenster hindeutet.

In der zweiten Studie, über die Brian Cummings und Mitarbeitende in Proceedings

of the National Academy of Sciences berichteten, wurden adulte

neurale Stammzellen von Menschen verwendet, um bei Mäusen mit einer

Rückenmarkverletzung das Myelin zu regenerieren und die Bewegungsfähigkeit

der Tiere zu verbessern 12 . Wenn man die Zellen neun Tage nach

der Verletzung transplantierte, so entwickelten sie sich zu Oligodendrozyten;

diese stellten die isolierende Myelinscheide um die Nervenfasern wieder

her und die Mäuse konnten sich besser bewegen.

Hirnschlag

Lang erwartete Ergebnisse einer gross angelegten, von der amerikanischen

Regierung finanzierten Women’s Health Study zeigten, dass Vitamin

E Frauen nicht vor Hirnschlag schützt (auch nicht vor Herzinfarkt oder

Krebs). Die im Journal of the American Medical Association veröffentlichten

Daten liefern wichtige neue Informationen zur aktuellen Diskussion

über den gesundheitlichen Nutzen einer ergänzenden Einnahme von Vitamin

E und ergeben keinen Anhaltspunkt, um das Antioxidans zur Prävention

von Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Krebs zu empfehlen 13 .

48

Im Bereich der Diagnostik fanden Forschende der Johann Wolfgang

Goethe-Universität Frankfurt, Deutschland, heraus, dass in der rechten

Hirnhälfte auftretende Schlaganfälle weniger oft erkannt werden als solche

in der linken Hirnhälfte 14 . In einem Bericht in Lancet stellt das Team die

Hypothese auf, ein Schlaganfall in der rechten Hemisphäre führe typischerweise

zu subtileren Symptomen und sei deshalb schwieriger zu


erkennen; eine erfolgreiche Behandlung stelle somit eine besondere Herausforderung

dar.

Hirntumoren

Der abschliessende Bericht des Glioma Outcomes Project, in dem es

darum ging, wie Erwachsene mit frisch diagnostizierten Gliomen oder

Gliazelltumoren behandelt wurden, ergab, dass die medizinische Behandlung

von Kranken mit diesen bösartigen Hirntumoren in einigen wichtigen

Belangen nicht den veröffentlichten Leitlinien entspricht; unter anderem

wird offenbar zu selten eine Chemotherapie durchgeführt 15 . Besonders

bedenklich war, dass 80% der Kranken mit karzinomatösen Hirntumoren

präventiv mit Antiepileptika behandelt wurden, da das Risiko, einen

Anfall zu erleiden bei dieser Patientengruppe erhöht ist. Dabei scheinen

diese Medikamente bei Kranken, die noch keine Anfälle hatten, wenig

wirkungsvoll zu sein, wobei aber erhebliche Nebenwirkungen auftreten.

Die im Journal of the American Medical Association veröffentlichte Untersuchung

vermittelt Referenzdaten, dank denen die klinische Behandlung

besser geplant und festgelegt werden könne, schrieben die Autoren.

Schädigungen des Nervensystems

Forschende der University of Alabama in Birmingham berichteten im Journal

of Neuroscience, ein Medikament, das zur Behandlung von Entzündungen

verwendet wird, könne einen molekularen Abwehrmechanismus

ausschalten, mit dem sich Gliome schützen. In Vorstudien an Tieren vermochte

das Medikament Sulfasalazin (es wurde von der amerikanischen

Arzneimittelbehörde FDA zur Behandlung der chronisch entzündlichen

Darmerkrankung und der rheumatischen Arthritis zugelassen) die Tumorgrösse

drastisch zu reduzieren, wenn man es in eine Membran einspritzte,

die die Wände des Abdomens auskleidet 16 . Inzwischen ergab eine von

Gail Clinton und Mitarbeitenden an der Oregon Health and Science University

an Ratten durchgeführte Studie, dass Herstatin – dieses Protein

hemmt Enzyme, die für die Tumorzellvermehrung verantwortlich sind –

das Wachstum von Glioblastomen, einer besonders aggressiven und zum

Tod führenden Art von Gliomen blockiert. Die im Clinical Cancer Research

publizierten Ergebnisse weisen auf eine mögliche Therapiemethode hin,

mit welcher eine weitere Tumorart behandelt werden könnte, von der

ebenfalls Gliazellen betroffen sind 17 .

Steroide und traumatische Hirnverletzung

Eine Gruppe von starken entzündungshemmenden Medikamenten, so

genannte Kortikosteroide, die bereits seit 30 Jahren zur Behandlung von 49


traumatischen Hirnverletzungen eingesetzt wird, nützt im Falle von Kopfverletzungen

nichts; dies besagen Resultate einer im Lancet veröffentlichten

Studie, die 10000 Erwachsene mit einer Kopfverletzung umfasste 18 .

Wenn man diese Medikamente im Anschluss an eine akute Verletzung einsetzt,

erhöht dies den Autoren zufolge sogar das Todesrisiko in den ersten

zwei Wochen und macht es wahrscheinlicher, dass die so behandelten

Kranken binnen 6 Monaten sterben oder schwer behindert sind. In einer

von der Zeitschrift veröffentlichten Stellungnahme forderte der Hauptautor

Phil Edwards von der London School of Hygiene and Tropical Medicine

dazu auf, die gängige Praxis, Kopfverletzungen mit Kortikosteroiden

zu behandeln, schleunigst zu überprüfen.

50

Neurale Prothetik zur Wiederherstellung

nach einer Schädigung

In Amerika sind Hunderttausende infolge von Verletzungen oder Erkrankungen

des Nervensystems gelähmt oder in ihrer Bewegung erheblich

eingeschränkt. Für viele von ihnen stellt die so genannte neurale Prothetik

möglicherweise die einzige Hoffnung dar, wieder ein gewisses Mass

an Unabhängigkeit zu erlangen. Das Konzept

besteht darin, dass man Elektroden ins

Gehirn implantiert und die über sie registrierten

Nervensignale in Bewegungen eines

prothetischen Glieds oder einer Computermaus

übersetzt; somit könnte die betreffende

Person einzig aufgrund ihrer Gedankenkraft

eine Aufgabe ausführen, etwa nach Esswaren

greifen oder einen computergesteuerten

Lichtschalter betätigen. Eine handvoll spezialisierter

Laboratorien sind daran, die Entwicklung

solcher „Hirn-Maschine-Schnittstel-

Inbesitznahme

Der Forscher Miguel Nicolelis len“ voranzutreiben.

posiert hier mit einem Affen,

der an einem Versuch beteiligt

war, in welchem Tiere

lernten, einen Roboterarm mit

ihren Hirnsignalen zu steuern.

Strukturelle Veränderungen

des Gehirns zeigten, dass

sie ihn schliesslich wie ihren

eigenen behandelten.

Miguel Nicolelis und sein Team an der Duke

University stellten fest, dass es bei Affen, die

darauf trainiert werden, ihre Hirnsignale zur

Steuerung eines Roboterarms einzusetzen,

zu strukturellen Veränderungen des Gehirns

kommt und der künstliche Arm so behandelt

wird, als wäre er die eigene Extremität. Die

im Journal of Neuroscience veröffentlichte


Forschungsarbeit hat Implikationen für die Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit

bei Paraplegikern und anderen, die infolge einer neurologischen

Erkrankung behindert sind 19 . Inzwischen berichtete das Team von

Andrew Schwartz von der University of Pittsburgh an der Jahresversammlung

der American Association for the Advancement of Science von einem

Affen, der mit einer Roboter-Prothese in der Grösse eines Kinderarms

ausgestattet wurde und gelernt hatte, seinen Arm so gut zu steuern, dass

er sich selber mit Früchte- und Gemüsestücke ernähren konnte 20 .

Schädigungen des Nervensystems

51


Neuroethik

Neue Veröffentlichungen erweitern den Blickwinkel 54

Technologische Fortschritte erfordern

schwierige Entscheidungen 55

Brückenschlag zwischen Wissenschaft und Religion 57

Neuroethische Implikationen im Fall Schiavo 58

Ethische Herausforderungen von neurologischen

bildgebenden Verfahren 59

53


Das sich neu entwickelnde Gebiet der Neuroethik umfasst sowohl die

Ethik der Neurowissenschaft, bei der es (besonders in einer Zeit mit immer

weiterreichenden Methoden und Verflechtungen) um die Forschungstätigkeit

geht, als auch die Neurowissenschaft der Ethik, also ob im Gehirn

ein ethisches „Zentrum“ existiert oder ob neue Erkenntnisse über das

Gehirn eine veränderte Gesetzgebung nötig machen. Die Anfänge der

Auseinandersetzung mit ethischen, sozialen und die öffentliche Ordnung

betreffenden Implikationen der neurowissenschaftlichen Fortschritte

liegen im Jahr 2002; es erschienen Artikel in fachlich begutachteten Zeitschriften

sowie in eigens zu diesem Thema herausgegebenen Sondernummern

und man hielt die erste diesbezügliche Tagung ab, „Neuroethik

– das Gebiet abstecken“ 1 .

Seither ist dieses Gebiet drastisch gewachsen. Die Zahl der wissenschaftlichen

Veröffentlichungen zum Thema Neuroethik war im Jahr 2005 fast

viermal so hoch wie 2002. Es gab auch mehr Fachtagungen über Neuroethik

und das Gebiet fasziniert zunehmend interessierte Fachleute aus

anderen Wissenschaftszweigen wie Rechts- oder sogar Religionswissenschaft.

Verschiedene dieser Tagungen und Publikationen trugen im Jahr

2005 entscheidend dazu bei, sich auf präzisere Fragen in diesem facettenreichen

Bereich zu konzentrieren.

Neue Veröffentlichungen erweitern den Blickwinkel

Sowohl das erste Fachbuch als auch das erste allgemeinverständliche

Buch zum Thema Neuroethik erschienen im Jahr 2005 und ermöglichen es

dem Leser und der Leserin sich eingehender mit jenen Fragen zu befassen,

denen sie schliesslich ohnehin explizit oder implizit ihre Aufmerksamkeit

schenken müssen.

54

Im Oktober und November fanden das jährliche Treffen der American

Society for Bioethics and Humanities sowie jenes der 35000 Mitglieder

zählenden Society for Neuroscience statt; parallel dazu gab die Oxford

University Press das von Judy Illes von der Stanford University redigierte

Fachbuch Neuroethics: Defining the Issues in Theory, Practice, and Policy

(Neuroethik: Definition der Fragen in Theorie, Praxis und Politik) heraus,

das den heute aktuellen Stand der Neuroethik darlegt und das für künftige

Generationen der neuroethischen Forschung nötige Grundlagenwissen

vermittelt. Illes, die sich in ihren Studien unter anderem mit den ethischen

Implikationen der neurologischen bildgebenden Verfahren befasst,


konnte für dieses Buch 21 führende Fachpersonen verpflichten, je ein

Kapitel zu einem spezifischen Aspekt der Neuroethik beizutragen – z. B.

moralische Entscheidungsfindung, Kreativität, neurologische bildgebende

Verfahren, Behandlung von degenerativen Erkrankungen des Nervensystems,

Zusammenhang von Genetik und Hirnwissenschaft, soziale und

politische Aspekte der Hirnforschung und die Darstellung des Geistes in

der gängigen Kultur.

Neuroethik

Die Veröffentlichung The Ethical Brain (Das ethische Gehirn) von Michael

S. Gazzaniga vom Dartmouth College (ein führender Kopf in der Frage,

wie aus dem Gehirn Geist entsteht), im April bot dem breiten Publikum

erstmals die Gelegenheit, sich umfassend mit ethischen Implikationen der

Neurowissenschaft auseinanderzusetzen. In seinem Buch – es soll im Mai

2006 von HarperCollins neu herausgegeben werden – behandelt Gazzaniga

neuroethische Fragen im Verlaufe des Lebens, angefangen von der

Entwicklung des Fötus bis ins hohe Alter; wie die Neurowissenschaft neu

definiert, was wir unter Gedächtnis verstehen und inwiefern diese Ergebnisse

die Grundlage des Rechtssystems betreffen könnten; und schliesslich

die Einsichten, welche die Neurowissenschaft zum Wesen der moralischen

Argumentation liefert – und wie diese die Anschauung beeinflussen

werden, was das Menschsein ausmacht.

Technologische Fortschritte erfordern

schwierige Entscheidungen

Gewachsen ist nicht nur das Gebiet der Neuroethik, sondern gleichzeitig

auch die Zahl und Art der interessierenden Fragen. Um diese nicht ausufern

zu lassen, stellten sich die geladenen Teilnehmer einer zweitägigen

Fachtagung im Mai der Aufgabe, die Diskussion auf das Wesentliche zu

fokussieren.

Die Versammlung zum Thema „Hard Science, Hard Choices: Facts, Ethics

and Policies Guiding Brain Science Today“ („Schwierige Wissenschaft,

schwierige Entscheidungen: Fakten, Ethik und Grundsätze, welche die

heutige Hirnforschung leiten“) fand in der Library of Congress in

Washington, D.C. 2 statt und wurde von der Dana Foundation, dem National

Institute of Mental Health, dem Columbia University College of Physicians

and Surgeons und der Library of Congress gesponsert. Etwa

150 Teilnehmende kamen zusammen und diskutierten über drei Hauptgebiete:

Neurologische bildgebende Verfahren, Neurotechnologie und

Psychopharmakologie. 55


Diese Bereiche waren von der Konferenzleitung (dem Dekan der

Columbia Medical School, Gerald Fischbach, und der Direktorin des

Columbia’s Center for Bioethics, Ruth Fischbach) ausgewählt worden,

weil die Wissenschaft hier sehr rasch voranschreitet – wohl rascher

als in irgendeinem anderen Bereich der Neurobiologie – und uns

früher vor ethische Probleme stellen wird als die Arbeit in weniger zentralen

Bereichen.

An dem halben Tag, der neurologischen bildgebenden Verfahren gewidmet

war, ging es um die Berechtigung von bildgebenden Verfahren, die

heute zur Untersuchung ganz verschiedenartiger Verhaltensweisen eingesetzt

werden, etwa religiöse Erfahrung, moralische Entscheidungsfindung,

Rassismus, Lügen und Geldanlegen. Die Teilnehmenden waren sich einig,

dass eine bedeutende Gefahr darin besteht, dass diese Forschung im Kleinen

und im Grossen missbraucht und missverstanden werden könnte.

Möglich wären Versuche, das Konsumentenverhalten zu manipulieren

oder die Aussicht, mithilfe von neurologischen bildgebenden Verfahren

Menschen dazu zu bringen, dass sie die Begriffe, die den allgemeingültigen

gesellschaftlichen Grundsätze zugrunde liegen, in nicht unbedingt

zutreffender oder vorteilhafter Weise umdeuten.

Das zweite Thema der Konferenz, die Neurotechnologie, befasste sich mit

ethischen Schwierigkeiten, die sich aufgrund der jetzt zur klinischen

Anwendung gelangenden Techniken bereits abzeichnen. So wird z. B. die

tiefe Hirnstimulation bei der Parkinsonschen Krankheit bereits klinisch eingesetzt

und ihre Anwendung bei weiteren Krankheiten, unter anderem

bei chronischem Schmerz und Gemütskrankheiten wird zurzeit erforscht.

Die durch die tiefe Hirnstimulation aufgeworfenen Fragen entsprechen

teilweise jenen der früheren Bioethik – dies gilt etwa für den Anspruch auf

Pflege, die Einverständniserklärung und den Versicherungsschutz; weil

aber diese Technik einen ganzen Hirnschaltkreis beeinflusst, kann sie zu

unvorhergesehenen Konsequenzen führen. Solche Auswirkungen könnten

neurologischer Art sein oder das Verhalten betreffen; bisher kennt die

Neurowissenschaft nämlich noch von keinem einzigen Hirnschaltkreis die

vollständige Funktion.

56

Ganz anderer Art aber nicht minder besorgniserregend ist die Gefahr, dass

verzweifelte Kranke, allzu begeisterte Forschende und die Medien, die

beides kombinieren, dazu führen könnten, dass die Forschung zu rasch

angewendet wird, was mit dem Risiko einer öffentlichen Gegenreaktion


verbunden wäre; dies gilt nicht nur für die tiefe Hirnstimulation sondern

auch für andere Neurotechnologien, etwa neurale Prothesen.

Die Teilnehmenden hielten die Psychopharmakologie, das letzte Thema

der Konferenz, für den schwierigsten Bereich, um einen ethischen Konsens

zu erzielen. Zwar stellt niemand die Behandlung von wirklich kranken

Menschen in Frage, doch erfolgt die Diagnose von psychischen Krankheiten

im Allgemeinen in Grautönen und es gilt nicht schwarz oder weiss.

Ausgehend von früheren Arbeiten von Martha Farah, Alan Leshner und

anderen 3, 4 waren sich die Teilnehmenden überdies einig, dass eine

bestimmte Streitfrage sicher noch zu weiteren Diskussionen führen wird:

der Einsatz von Medikamenten zur Steigerung der geistigen Leistungsfähigkeit

anstatt zur Behandlung einer zugrunde liegenden Krankheit.

Dieses Konzept wirft viele metaphysische Fragen auf, die vom Wesen der

persönlichen Verantwortung bis hin zur Definition des „Selbst“ reichen.

Neuroethik

Brückenschlag zwischen Wissenschaft und Religion

Unausgesprochen war sich die Neurowissenschaft seit langem darüber im

Klaren, dass Fortschritte auf diesem Gebiet philosophische Fragen aufwerfen,

die traditionell in den Bereich der Religionswissenschaft gehörten.

Die Organisation eines Dialogs zwischen Fachleuten aus dem Gebiet der

Neuroethik und Vertreten verschiedener religiöser Gemeinschaften

anlässlich einer Konferenz im April führte zu einem Brückenschlag zwischen

den beiden Welten – ein weiterer Meilenstein der Neuroethik. Die

Veranstaltung „Unser Gehirn und wir: Neuroethik, Verantwortung und das

Selbst“ („Our Brains and Us: Neuroethics, Responsibility and the Self“)

fand in Cambridge, Massachusetts, statt und wurde von der American

Academy for the Advancement of Science, dem Massachusetts Institute of

Technology und dem Boston Theological Institute gesponsert.

Im Mittelpunkt dieses wissenschaftlichen Meetings standen die philosophischen

Implikationen jener medizinischen und chirurgischen Fortschritte

in der Neurowissenschaft, die das Gehirn und das Verhalten

verändern können und daher grundsätzliche Fragen zum Wesen des

freien Willens, der moralischen Entscheidung und des Selbst aufwerfen.

Die Themenfelder reichten von der Frage, ob es angemessen sei,

pharmakologische und technische Mittel zur neuralen Leistungssteigerung

einzusetzen bis hin zu angehenden, neueren Studien, die die

neuroanatomische Grundlage von moralischen Argumentationen zum

Thema haben. 57


Die Konferenz hatte nicht das Ziel, zu verwertbaren Schlussfolgerungen

zu gelangen; vielmehr wollte man die Fragen von unterschiedlichen

geistigen Traditionen her angehen und so die Diskussion unter den

Teilnehmenden fördern. Die Theologen gewannen ein grösseres Verständnis

für jene neurowissenschaftlichen Fortschritte, die Fragen ethischer

Natur aufwerfen und für die Neurowissenschafter war es eine

Gelegenheit, über einige mehr verborgene Implikationen ihrer Labortätigkeit

nachzudenken.

Neuroethische Implikationen im Fall Schiavo

Wie aus zahlreichen wissenschaftlichen Artikeln und Kommentaren des

Jahres 2005 ersichtlich ist, hat der stark politisierte und öffentlich diskutierte

Fall von Theresa Marie (Terri) Schiavo gezeigt, was geschieht, wenn

der Dialog zwischen Menschen mit gegensätzlichen Standpunkten

abbricht. Schiavo die nach einer schweren Hirnverletzung im Jahr 1990

in einen dauerhaften vegetativen Zustand verfiel, war jahrelang Gegenstand

qualvoller Rechtsstreitigkeiten und politischer Kontroversen, bis ihr

Ehemann das gesetzliche Recht zugesprochen bekam, ihre Ernährungssonde

zu entfernen und sie am 31. März 2005 starb. Ihr Fall verkörperte

die gesetzlichen, medizinischen und ethischen Probleme, die dadurch

entstanden sind, dass in der Behandlung von Hirnkrankheiten grosse

Fortschritte zu verzeichnen sind und diese das Überleben verlängert

und den Tod neu definiert haben. Diese haben zwar zum öffentlichen

Interesse an diesen wichtigen Fragen beigetragen, doch wurde keine einzige

Frage geklärt.

Joy Hirsch von der Columbia University schrieb im Mai in einem Leitartikel

des Journal of Clinical Investigation, der Fall Schiavo habe bewusst

gemacht, dass andere Familien und Kranke mit einer ähnlichen Notlage

konfrontiert sind 5 . In Amerika befinden sich 15000 Personen in einem

dauerhaften vegetativen Zustand, lassen also keine Anzeichen eines

bewussten Verhaltens erkennen, und weitere 100000 sind in einem minimal

bewussten Zustand 6 , d. h. sie zeigen intermittierende Perioden von

Bewusstsein.

58

Hirsch und Mitarbeitende veröffentlichten in Neurology eine auf funktioneller

Magnetresonanz-Tomographie basierende Untersuchung, in der sie

die Hirnaktivität von Kranken in einem minimal bewussten Zustand mit der

Aktivität von gesunden Kontrollpersonen verglichen 7 . Die Ergebnisse

deuten darauf hin, dass gewisse Hirnschaltkreise von minimal bewussten


Kranken Informationen etwa gleich verarbeiten können wie es bei gesunden

Personen der Fall ist. Bei Kranken in einem dauerhaften vegetativen

Zustand ist dies nicht der Fall. Allerdings sind noch weitere Forschungsarbeiten

nötig um herauszufinden, ob Hirnaktivität eine Art von Bewusstsein

repräsentiert und ob es vielleicht eine Form der Wahrnehmung gibt, die

sich nicht mittels Hirnscans erfassen lässt.

Neuroethik

Und obwohl bezüglich Definition und Diagnose des minimal bewussten

Zustands ein brauchbarer Konsens erreicht wurde 8 , ist es der Wissenschaft

bisher noch nicht gelungen, einen so genannten „Goldstandard“

der Medizin vorzulegen: auf Ergebnisse gestützte Richtlinien für die Diagnose,

Prognose und Behandlung, die Ärzten und Ärztinnen als Anleitung

dienen würden.

Joseph J. Fins von der Weill Medical College of Cornell University

sprach in der März/April-Ausgabe des Hastings Center Report 9 ähnliche

Bedenken bezüglich der ungeklärten Fragen an. Fins erwähnte das

beunruhigende Beispiel von Terry Wallis, der im Jahr 2003, beinahe

20 Jahre nachdem er eine schwere Hirnverletzung erlitten hatte, plötzlich

zu reden begann. Fins vermutet, Wallis sei im Verlauf der auf die Verletzung

folgenden Monate aus einem vegetativen Status in einen minimal

bewussten Status gelangt und dann jahrelang medizinisch falsch beurteilt

worden.

Das wirkliche Problem besteht Fins zufolge jedoch darin, dass schwere

Hirnverletzungen Fachleute und Laien dazu zwingen, sich mit dem

Wesen des Bewusstseins und mit zu stark vereinfachten Vorstellungen

von Genesung auseinanderzusetzen. Nach einer schweren Hirnverletzung

dauert es oft Jahre oder gar Jahrzehnte bis eine Besserung eintritt

und sie kann das Leben der verletzten Person selbst und das ihrer Familie

entscheidend verändern.

Ethische Herausforderungen von neurologischen

bildgebenden Verfahren

Dass neurologische Bildgebung als Thema der Konferenz in der Library of

Congress gewählt wurde, macht deutlich, dass der Umgang mit den verschiedenartigen,

durch sie entstandenen Herausforderungen kein rein

theoretisches Problem sondern eine wachsende Notwendigkeit darstellt.

Entsprechende Fragen wurden an mehreren wissenschaftlichen Meetings

und in zahlreichen Zeitschriftenartikeln diskutiert. 59


Am 6. und 7. Januar fand eine von den National Institutes of Health und

der Stanford University gemeinsam gesponserte Konferenz mit dem Titel

„Detection and Disclosure of Incidental Findings in Neuroimaging Research“

(„Entdeckung und Offenlegung zufälliger Befunde bei der Forschung

mit neurologischen bildgebenden Verfahren“) statt. Die 50 Teilnehmenden,

zu denen unter anderem Fachleute aus den Gebieten Ethik,

Radiologie und Neurologie gehörten, versuchten eine Einigung darüber

zu erzielen, was zu tun ist, wenn Hirnscans Abweichungen vom erwarteten

Aufbau des Gehirns, oder Hirntumoren sowie andere Erkrankungen

des Gehirns erkennen lassen. Solche Fälle sind überraschend häufig: Forschende

stellten bei 20% der Versuchsteilnehmenden Abweichungen

bezüglich der erwarteten Form oder Struktur des Gehirns fest und bei

2-8% klinisch signifikante Anomalien 10 .

Die Konferenzteilnehmer bemühten sich, Empfehlungen zu erarbeiten,

die von Laboratorien, institutionellen Beurteilungsgremien, Zeitschriften

und Forschungssponsoren übernommen würden und erreichten in vielen

Fragen einen Konsens. Andere Fragen blieben dagegen offen und somit

geht die Arbeit weiter 11, 12 . Die Konferenz hatte auch zur Folge, dass am

National Institutes of Health spezielle Sitzungen über zufällige Hirnbefunde

abgehalten wurden, dass Forschungsarbeiten über zufällige

Befunde bei bildgebenden Verfahren von Körperregionen und in der

Genetik finanzielle Unterstützung erhielten, und dass auch im Ausland das

Interesse für solche Fragen geweckt wurde.

60

Unterdessen hat das American Journal of Bioethics den grössten Teil seiner

März/April Ausgabe 2005 der neurologischen Bildgebung gewidmet.

In einem der Artikel stellten Judy Illes und Eric Racine von der Stanford

University fest, neurologische bildgebende Verfahren riefen dieselben

Bedenken hervor wie Genetik, einschliesslich der Möglichkeit, Krankheiten

vorherzusagen und die Privatsphäre zu bedrohen 13 . Weit mehr als ein

genetisches Profil, eröffnen uns neurologische bildgebende Verfahren

einen Einblick in Aspekte der Persönlichkeit, die bisher als nicht quantifizierbar

galten – einschliesslich solcher Belange wie Werte, Moral und soziale

Einstellung. Und ebenso wie Fachleute für Genetik befürchten, genetische

Tests könnten zu Diskriminierung führen, befürchten Fachleute im

Bereich der Neuroethik, Hirnscans könnten auf dem Arbeitsmarkt sowie in

Rechtsprechung und Pädagogik zur Auswahl potentieller Arbeitnehmender,

zur Überführung von Tatverdächtigen oder zur Selektion von Studierenden

eingesetzt werden.


Wie die Autoren betonen, wären solche Anwendungen fragwürdig, da es

bisher keinen „Massstab“ gibt (und auch nie geben wird), den man an das

Gehirn einer konkreten Person anlegen könnte. Bei den in Zeitschriften

veröffentlichten Hirnscans handelt es sich nicht im herkömmlichen Sinn

um „Bilder“; es sind vielmehr gemittelte und verdichtete Computerkonstrukte

der Befunde von vielen Personen. Mehr noch, auf diesem

Gebiet gibt es bisher noch keine Richtwerte, um bestimmte Bilder herzustellen.

Zusammengefasst betonen Illes und Racine, es sei gerade zum jetzigen

Zeitpunkt wichtig, nicht zu viel in die mittels neurologischer Bildgebung

gewonnenen Scans hineinzulesen und ausserhalb des Labors

zu verwerten.

Neuroethik

Besonders umstritten ist die künftig vielleicht ebenfalls mögliche Verwendung

der Bildgebung des Gehirns als Lügendetektor. Paul Root Wolpe,

Kenneth Foster und Daniel Langleben, alle von der University of Pennsylvania,

betonen in der selben Ausgabe des American Journal of Bioethics,

auch wenn man bereits viel Geld in diese Technologie investiere, um sie

bei der Befragung von Kriminellen und Terroristen einzusetzen, sei es verfrüht

zu meinen, die Bildgebung des Gehirns verspreche ein geistiger

Polygraph zu werden 14 .

Da noch entscheidende Fragen zur Verlässlichkeit dieser Technologie offen

sind, warnen die Autoren vor einer vorzeitigen Vermarktung; sie könnte

dazu führen, dass auf eine Verbesserung abzielende Forschungsarbeiten

verhindert und unterdrückt und Hirnscans bei Straffällen missbraucht

würden. Sie drängen darauf, dass man die Forschung fortsetzt und sich

gleichzeitig in wissenschaftlichen, juristischen und zivilen Foren mit den

ethischen Problemen befasst, noch bevor sie in der Realität auftreten.

61


Neuroimmunologische

Erkrankungen

Neue Ansätze zur Behandlung der MS 64

Immuntherapie bei neurologischen Erkrankungen 66

Der Einbezug von Viren 69

63


Das noch junge Gebiet der Neuroimmunologie wuchs auch im Jahr 2005

rasch an; es wurden mehr Forschungsarbeiten publiziert und eine grössere

Vielfalt von Krankheiten stand im Rampenlicht. Neuere Studien

gaben weiter Aufschluss über die Wechselwirkungen zwischen dem

Nervensystem und verschiedenen Komponenten des Immunsystems. Im

Hinblick auf die Behandlung der Multiplen Sklerose, einer Autoimmunkrankheit

wurden mehrere neue, viel versprechende Ansätze vorgeschlagen

und zahlreiche Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Immuntherapie

auch zur Behandlung von nicht autoimmun verursachten

neurologischen Erkrankungen, etwa der Alzheimerschen und der Parkinsonschen

Krankheit eingesetzt werden könnte. Die Neuroimmunologie

fand auch neue Hinweise, dass bestimmte Viren an der Entstehung gewisser

neurologischer Erkrankungen beteiligt sein könnten.

Neue Ansätze zur Behandlung der MS

Multiple Sklerose (MS) ist eine chronische, fortschreitende neurologische

Erkrankung, die darauf beruht, dass das Immunsystem eines Menschen

Teile des Zentralnervensystems (ZNS) angreift und eine allmähliche Zerstörung

des Myelins bewirkt, jener fetthaltigen Substanz, die Nervenzellen

isoliert. Die Behandlung der MS wird durch Nebenwirkungen von

Therapien erschwert, die sich gegen alle Immunzellen richten und Infektionen

verursachen. Nun hat ein Forschungsteam unter der Leitung von

Peter Calabresi vom Johns Hopkins Hospital in Baltimore in Proceedings of

the National Academy of Sciences nachgewiesen, dass es einen spezifischen

Kaliumkanal, den so genannten Kv1.3 gibt, der in den T-Zellen des

Immunsystems stark vertreten ist; diese Zellen greifen das schützende

Myelin an, das die Neuronen umgibt 1 . Das gezielte Vorgehen gegen dieses

Molekül könnte zur Entwicklung neuer MS-Medikamente führen, die wesentlich

weniger Nebenwirkungen aufweisen als die heute gebräuchlichen.

64

Calabresi und Mitarbeitende hatten bereits früher nachgewiesen, dass

die Kv1.3-Expression mancher T-Zellen, die im Blut von MS-Kranken

gefunden wurden, erhöht ist. Im Rahmen ihrer Studie im Jahr 2005 analysierten

sie Hirngewebe von verstorbenen MS-Kranken. Sie stellten fest,

dass diese Zellen ins Gehirn von MS-Kranken gelangen und möglicherweise

zur Entstehung der Krankheit beitragen. Diese Ergebnisse weisen

darauf hin, dass Kv1.3 hemmende Medikamente eine spezifischere Therapie

ermöglichen könnten als Medikamente, die das Immunsystem allgemein

hemmen.


Eine in der März-Ausgabe von Nature Medicine veröffentlichte Studie von

Burkhard Becher und Mitarbeitenden an der Universität Zürich, Schweiz,

deutet darauf hin, dass das gezielte Vorgehen gegen perivaskuläre dendritische

Zellen, eine andere Art von Immunzellen innerhalb des ZNS, ebenfalls

zu erfolgreichen neuen Therapien der MS führen könnte 2 . Perivaskuläre

dendritische Zellen befinden sich in der Nähe von Blutgefässen

innerhalb des Gehirns. Bechers Gruppe entdeckte, dass diese Zellen als

äusserst wichtige „Antigen-präsentierende Zellen“ agieren und gewisse

Komponenten des Immunsystems anweisen, Myelinzellen zu erkennen

und zu zerstören.

Früher hatten die meisten Fachleute das Auslösen dieses Signals der

Mikroglia zugeschrieben. Die Erkenntnisse von Becher und Mitarbeitenden

zeigen jedoch, dass es sich bei den Antigen-präsentierenden Zellen

um dendritische Zellen, d. h. um einen völlig anderen Zelltyp handelt und

dass sie sich an einem anderen Ort befinden als man bisher angenommen

hatte. Aufgrund dieser neuen Information sind Bestrebungen im Gang,

neue Medikamente gegen die MS zu entwickeln.

Neuroimmunologische Erkrankungen

Ein weiterer viel versprechender Ansatz zur Behandlung der MS bezieht

den Gebrauch von Stammzellen mit ein. Im Jahr 2003 hatte ein von Gianvito

Martino vom San Raffaele Krankenhaus in Mailand, Italien, geleitetes

Forschungsteam berichtet, ins Gehirn von Mäusen mit einer MS-artigen

Krankheit transplantierte neurale Stammzellen seien in die entzündeten

Hirnbereiche gewandert, hätten sich zu reifen Hirnzellen entwickelt und

aktiv das beschädigte Myelin wiederhergestellt 3 . In einer neueren Studie

zeigten diese Forschenden, dass Stammzellen Entzündungen hemmen

können und so als potente natürliche Heilmittel wirken, die das Zentralnervensystem

vor chronischen Schädigungen bewahren, welche durch

Krankheiten wie Multiple Sklerose, Hirntumore und Rückenmarkverletzungen

verursacht werden 4 .

Die an Mäusen mit einer rezidivierenden Form von Multipler Sklerose

durchgeführte Studie ergab, dass adulte neurale Stammzellen inflammatorische

zelluläre Blutbestandteile ersetzen können und dabei nahe

gelegene gesunde Zellen verschonen. Zu den aufregendsten Aspekten

dieser Untersuchung gehörte der Nachweis, dass ein beträchtlicher Teil

der ins entzündete ZNS verbrachten Stammzellen nicht zu Nervengewebe

heranreifte. Den Forschenden zufolge sind transplantierte adulte neurale

Stammzellen, die nicht ausreifen und nicht ins Wirtsgewebe integriert 65


werden in der Lage, der Entzündung zu entkommen und zu überleben.

Mehr noch, diese undifferenzierten Zellen können das Tumorrisiko, ein im

Zusammenhang mit der Transplantation von Stammzellen verbreitetes

Problem, senken.

Eine andere Forschungsgruppe untersuchte die Behandlung der MS

mittels Stammzellen, die aus dem eigenen Rückenmark der Kranken

gewonnen worden waren 5 . In einer im Journal of Experimental Medicine

veröffentlichten Studie stellten die Forschenden fest, eine solche „hämatopoetische

Stammzelltransplantation“ (hematopoietic stem cell transplantation,

HSCT) reduziere die Zahl der T-Zellen, die die schützende Myelinscheide

angreifen und könne deshalb zur Unterdrückung einer aktiven

Multiplen Sklerose eingesetzt werden.

Indem die Forschenden die weissen Blutzellen der Kranken untersuchten

und die molekularen Eigenschaften der T-Zellen vor und nach der Transplantation

analysierten, konnten sie nachweisen, dass die transplantierten

Stammzellen heranreiften und dass nach der Therapie das Immunsystem

durch die neuen Zellen beinahe völlig wiederhergestellt war. Diese Ergebnisse

zeigen, dass HSCT bei MS eine positive Langzeitwirkung hat, da sie

nicht einfach (wie dies bei herkömmlichen Behandlungen der Fall ist) eine

vorübergehende Unterdrückung oder Anpassung des Immunsystems

bewirkt, sondern das Immunsystem effektiv „neu startet“ und das Risiko

neuer Autoimmunattacken wesentlich herabsetzt.

66

Immuntherapie bei neurologischen Erkrankungen

Eine Modifizierung des Immunsystems scheint auch bei der Behandlung

anderer neurologischer Erkrankungen nützlich zu sein. So haben etwa

Richard Hartman und Mitarbeitende von der Loma Linda University die

mögliche Anwendung einer solchen Immuntherapie bei der Alzheimerschen

Krankheit (Alzheimer’s disease, AD) untersucht und ihre Befunde

im Journal of Neuroscience veröffentlicht 6 . Eines ihrer Ziele bestand darin

herauszufinden, ob PDAPP-Mäuse – ein Mäusemodell der Alzheimerschen

Krankheit – altersbedingte Lerndefizite entwickeln, die denen von

menschlichen Alzheimerkranken gleichen. Wenn dieser Mäusetyp altert,

bilden sich in ihrem Hirn aus Beta-Amyloid Protein bestehende Plaques.

Diese Plaques sind jenen vergleichbar, die man im Gehirn von Menschen

mit AD findet. Die Forschenden stellten fest, dass diese Mäuse auch

altersbedingte Defizite im räumlichen Lernen entwickelten, eine Art des

Lernens, die durch die Alzheimersche Krankheit stark beeinträchtigt wird.


Jagd auf ein Protein

Bei Mäusen, deren Plaques, wie auf diesem

Bild, aus dem Protein Beta-Amyloid

bestanden, bewirkte die Behandlung

der Tiere mit einem Antikörper gegen

Beta-Amyloid, dass die Bildung weiterer

Plaques gehemmt und eine Form des

Lernens verbessert wurde.

Die Forschenden wollten auch klären, ob sich die Plaques und die Verhaltensdefizite

selbst dann noch reduzieren liessen, wenn der Aufbau der

Plaques ein bedeutendes Ausmass angenommen hatte. Sie behandelten

ältere PDAPP-Mäuse mehrere Wochen lang mit einem Antikörper gegen

Beta-Amyloid. Dies führte zu einer etwa 50% Reduktion der Plaques und

zu einer signifikanten Verbesserung des räumlichen Lernens.

Neuroimmunologische Erkrankungen

Diese Ergebnisse, so die Forschenden, bestätigen, dass der Aufbau der

Beta-Amyloid Plaques im Gehirn für die mit der Alzheimerschen Krankheit

einhergehenden Lern- und Gedächtnisdefizite verantwortlich ist. Der Befund

deutet auch darauf hin, dass eine praktikable und wirksame Behandlungsmöglichkeit

für Menschen darin bestehen könnte, mittels immuntherapeutischer

Techniken gezielt gegen dieses Protein vorzugehen.

Da frühere Studien eine Impfung als potentielle Therapie der Alzheimerschen

Krankheit angeregt hatten, stellte ein Forschungsteam unter der Leitung

von Eliezer Masliah von der University of California, San Diego, die

Hypothese auf, Impfung könnte auch bei der Parkinsonschen Krankheit

therapeutisch wirksam sein. Für die Parkinsonsche Krankheit ist der Untergang

von Dopamin produzierenden Neuronen in einem bestimmten

Hirnbereich charakteristisch und neuere Forschungsarbeiten zeigen, dass

dieser Untergang zumindest teilweise auf einer abnormen Ansammlung

des Proteins Alpha-Synuklein beruht.

Die Forschenden impften Mäuse, die als Modell der Parkinsonschen

Krankheit gezüchtet worden waren, mit menschlichem Alpha-Synuklein.

Wie sie in Neuron berichteten, führte die Impfung zu einer Reduktion von

Alpha-Synuklein in den betroffenen Neuronen und in ihrer Umgebung

und verminderte das Ausmass der Nervendegeneration bei diesen Tieren.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Impfung die Ansammlung 67


von Alpha-Synuklein in Neuronen erfolgreich zu reduzieren vermag und

dass diese Vorgehensweise möglicherweise zur Behandlung der Parkinsonschen

Krankheit eingesetzt werden könnte 7 .

In einem anderen, in der Februar-Ausgabe der Annals of Neurology veröffentlichten

Aufsatz untersuchten Forschende an der Johns Hopkins University

und dem Kennedy Krieger Institute in Baltimore unter der Leitung

von Carlos A. Pardo, ob neuroimmune Aktivitäten und Glia (Stützzellen

von Neuronen) an der Entwicklung des Autismus beteiligt sein könnten 8 .

Autismus ist eine neurologische Entwicklungsstörung, für die eine starke

Beeinträchtigung im sozialen Bereich, in Verhalten und Kommunikation

charakteristisch ist.

Die Forschenden untersuchten Hirngewebe, das bei der Autopsie von

an Autismus Erkrankten sowie von Menschen ohne diese Krankheit gewonnen

worden war und wiesen nach, dass Immun- und Gliareaktionen

mit der für sie typischen Aktivierung von Mikroglia und Astroglia im

Gehirn der Kranken wesentlich häufiger vorkamen. Sie nahmen an, diese

vermehrte Aktivität gehöre zu neurologischen Entzündungsreaktionen,

die mit dem angeborenen Immunsystem des Zentralnervensystems

zusammenhängen.

Wie und wann es im Gehirn von Autismuskranken zur Aktivierung von

Mikroglia und Astroglia kommt, bleibt unklar. Möglicherweise gehören

Gliareaktionen als wesenhafte oder primäre Reaktionen zum Autismus

68

Autismus und das Immunsystem

Die Abbildungen A und C von Patienten mit Autismus zeigen eine Zunahme der Stützzellen

von Neuronen, der so genannten Glia. Die Zunahme ist wahrscheinlich ein Indiz

für eine neuroimmunologische Reaktion auf die Krankheit.


und beruhen auf Störungen der Gliafunktion oder auf Wechselwirkungen

zwischen Nerven- und Gliazellen im Verlauf der Hirnentwicklung.

Sie könnten auch sekundär, als Folge von unbekannten Störungen

(z. B. durch Infektionen oder Gifte) der ZNS-Entwicklung vor oder nach

der Geburt auftreten. Jedenfalls machen die Ergebnisse dieser Studie

deutlich, dass beim Autismus neuroimmunologische Prozesse vorhanden

sind und liefern einen Rahmen für neue Forschungsansätze im Hinblick

auf Diagnose und Behandlung dieser beeinträchtigenden neurologischen

Krankheit.

Der Einbezug von Viren

Eine von Yoshihisa Yamano vom National Institute of Neurological Disorders

and Stroke (NINDS) durchgeführte und in der Mai-Ausgabe des Journal

of Clinical Investigation publizierte Studie deutet erstmals darauf hin,

ein Viren-kodiertes Protein könnte bei einer äusserst wichtigen Komponente

des menschlichen Immunsystems eine Funktionsstörung induzieren

9 . Diese Komponente, die so genannte regulatorische T-Zelle, ist

notwendig, damit das Immunsystem körpereigenes Gewebe erkennen

und dadurch Autoimmun-Krankheiten verhindern kann. Eine Funktionseinbusse

der regulatorischen T-Zellen wurde im Zusammenhang mit

verschiedenen Autoimmun-Krankheiten, etwa Diabetes Typ 1, Gelenkrheumatismus

und Multipler Sklerose, beschrieben.

Neuroimmunologische Erkrankungen

An Nagern wurde zwar nachgewiesen, dass die Entfernung oder Beeinträchtigung

der regulatorischen T-Zellen zur spontanen Entwicklung von

Autoimmun-Krankheiten führt, doch weiss man nicht, wie es dazu kommt,

dass diese Zellen bei Erkrankungen des Menschen unfähig werden, einen

Immunangriff zu unterdrücken. Die Studie von Yamano und Mitarbeitenden

deckte auf, dass die Funktion der regulatorischen T-Zellen von Leuten

mit einer seltenen, virusbedingten, chronischen, fortschreitenden neurologischen

Krankheit (der so genannten „HTLV-I-assoziierten myelopathisch/tropisch

spastischen Paraparese“) gestört ist, was zur Entwicklung

von Entzündungen innerhalb des ZNS beitragen könnte. Vielleicht lässt

sich aufgrund dieser Ergebnisse besser erklären, weshalb bestimmte

Virusinfektionen häufig mit Autoimmunkrankheiten einhergehen.

Peter G. Kennedy und Margaret L. Opsahl von der University of Glasgow,

Schottland, berichteten in Brain, dass Viren möglicherweise zur Entstehung

der Multiplen Sklerose beitragen könnten 10 . Mithilfe von neuartigen

und herkömmlichen Methoden gelang es den Forschenden, frühere 69


70

Berichte zu bestätigen, wonach in der Umgebung der Myelinschädigung

bei der Multiplen Sklerose ein erhöhtes Vorkommen menschlicher Herpes-Viren

HHV-6 gefunden wurde.


Schmerz

Eine Medikamentenkombination zur Behandlung

neuropathischer Schmerzen 72

Schmerz ausserhalb des Gehirns unterdrücken 73

Die Behandlung starker Schmerzen 74

Genetische Grundlage der Schmerzempfindung 75

Datenbanken der Schmerzforschung sollen

unterdotierte Bereiche aufdecken 76

71


Blutdruck, Puls, Atmung und Temperatur sind so genannte Vitalzeichen,

welche Ärzten und Ärztinnen erlauben die körperliche Verfassung eines

Menschen zu beurteilen. Heute wird der Schmerz für ebenso bedeutsam

angesehen. Zwar lässt er sich nicht mit objektiven Tests messen, doch kann

das Vorhandensein von Schmerzen über Gesundheit und Wohlbefinden

eines Menschen Aufschluss geben. 2005 setzten Schmerzforschende ihre

Bemühungen fort, die Mechanismen des Schmerzes zu bestimmen und

wirksamere Methoden zu seiner Behandlung zu entwickeln.

Zwei Studien ergaben, dass sich Schmerzen, die von einer Verletzung

peripherer Nerven herrühren sowie sehr starke Schmerzen durch ganz

bestimmte Kombinationen von Medikamenten wirksam behandeln lassen.

In einer anderen Untersuchung hat man beobachtet, dass die Aktivierung

bestimmter Zellen im Körper den Schmerz dadurch beseitigt, dass Substanzen

freigesetzt werden, welche die Reaktion gewisser Neuronen auf

schädliche Stimuli beeinflussen. Festgestellt wurde auch eine genetische

Grundlage für Variationen in der Schmerzempfindung und für die Entwicklung

eines verbreiteten Schmerzzustands der Skelettmuskeln. Und

obwohl fast 45% der amerikanischen Bevölkerung im Laufe des Lebens

eine Schmerzbehandlung erfährt, stellte ein Forschungsteam fest, dass

nur 1% der von den National Institutes of Health ausgerichteten Forschungsgelder

primär der Schmerzforschung zugute kommt.

Eine Medikamentenkombination zur Behandlung

neuropathischer Schmerzen

Neuropathische Schmerzen sind Schmerzen aufgrund einer Erkrankung

oder Verletzung von Nerven und stellen eine verbreitete Komplikation bei

Diabetes, Krebs, HIV, Herpes Zoster (Gürtelrose) und degenerativen

Erkrankungen des Nervensystems dar. Die brennende, reissende Art des

neuropathischen Schmerzes kann die Lebensqualität stark beeinträchtigen.

Die Medikamente zur Behandlung neuropathischer Schmerzen sind

nicht unumschränkt wirksam und können wegen ihrer Nebenwirkungen

nur in begrenzten Mengen eingesetzt werden.

72

Im Bemühen, wirksamere Möglichkeiten zur Behandlung neuropathischer

Schmerzen zu finden, entdeckten Forschende an der Queens University in

Kanada, dass eine Kombination von zwei Medikamenten, die allgemein

zur Behandlung der schmerzhaften Neuropathie bei Diabetes und von

akutem Nervenschmerz bei Herpes eingesetzt werden, Schmerzen


edeutend besser zu lindern vermag als jedes der beiden Medikamente

für sich allein. Ian Gilron und Mitarbeitende berichteten im New England

Journal of Medicine 1 vom 31. März, die Behandlung mit einer Kombination

von Gabapentin und Morphium hätte die neuropathischen Schmerzen

von Kranken wirksamer gelindert als die Behandlung mit einem der

beiden Medikamente allein. Mit Gabapentin, das die akut ausstrahlenden

Spasmen einer Neuralgie unterdrückt, behandelt man vor allem die

schmerzhafte Neuropathie. Morphium ist ein starkes Betäubungsmittel,

das zur Behandlung anderer Arten von mässigem und starkem Schmerz

verwendet wird.

Schmerz

Einundvierzig von 57 Kranken – 35 mit einer Neuropathie bei Diabetes,

22 mit einer Neuralgie als Folge von Herpes – beendeten den Versuch. Auf

einer Schmerzskala von 0 bis 10 (je höher die Zahl, desto stärker der

Schmerz) gaben die Kranken den Mittelwert ihrer täglichen Schmerzen

vor der Behandlung mit 5,72 an; mit der jeweils höchsten verträglichen

Dosis betrug der Wert bei Placebo 4,49, bei Gabapentin 4,15, bei Morphium

3,70 und bei der Gabapentin-Morphium-Kombination 3,06.

Ausserdem war die höchste verträgliche Dosis von Gabapentin und

Morphium, wenn sie als Kombination verabreicht wurden, beträchtlich

niedriger, als wenn man die Wirkstoffe einzeln verwendete, was auf eine

additive Wechselwirkung der beiden Medikamente hindeutet. Die Forschenden

stellten auch fest, dass die Gabapentin-Morphium-Kombination

weniger Nebenwirkungen hervorrief (etwa Verstopfung, Sedierung und

Mundtrockenheit) als jedes der beiden Medikamente für sich.

Gilron und sein Team halten fest, angesichts der hier aufgezeigten möglichen

Vorteile von Therapien mit Medikamentenkombinationen seien

weitere Versuche dieser Art notwendig; man müsse andere Kombinationen

von Schmerzmitteln untersuchen und ihre Wirkung mit jener vergleichen,

die das jeweilige Medikament als alleiniger Wirkstoff in der Behandlung

des neuropathischen Schmerzes hat.

Schmerz ausserhalb des Gehirns unterdrücken

Die Forschung hat gezeigt, dass Medikamente, welche die Wirkungsweise

natürlicher Körpervorgänge zur Schmerzlinderung nachahmen,

aussichtsreiche Kandidaten zur Behandlung akuter, entzündungsbedingter

und neuropathischer Schmerzen darstellen. Forschende der University

of Arizona berichteten in der Ausgabe vom 22. Februar der Proceedings 73


of the National Academy of Sciences 2 , sie hätten ein Medikament entwickelt,

das den „CB 2 “-Rezeptor aktiviere – dieser gehört zur bereits

häufig untersuchten Gruppe der so genannten „Cannabis“ Rezeptoren,

die auf den Wirkstoff von Marihuana oder Cannabis reagieren. Den

Forschenden zufolge regt eine Aktivierung des CB 2 -Rezeptors die Freisetzung

einer Substanz an, die Schmerzen dadurch ausschaltet, dass

sie auf jene Neuronen einwirkt, welche Signale der sensorischen Rezeptoren

– Haut, Augen, Ohren, Nase und Zunge – ans Zentralnervensystem

senden.

Noch bedeutsamer sei, dass an CB 2 Cannabis-Rezptoren bindende

Pharmaka keine ausgedehnte Aktivität im Zentralnervensystem entfalten

und zwar vor allem deshalb, weil es dort keine CB 2 -Rezeptoren gibt. Da

viele gebräuchliche Schmerztherapien wegen ihrer mannigfachen Auswirkungen

aufs Nervensystem nur beschränkt eingesetzt werden können,

ist der enge Wirkungsbereich dieser Medikamentenklasse ein wichtiges

Charakteristikum.

Die Behandlung starker Schmerzen

Forschende am Memorial Sloan-Kettering Cancer Center entdeckten

wirksamere Therapien zur Bekämpfung von mässigem und starkem

Schmerz, und zwar kombinierten sie nichtsteroide entzündungshemmende

Medikamente (nonsteroidal anti-inflammatory drugs, NSAIDs),

etwa Ibuprofen oder Naproxen, mit stärkeren Schmerzmitteln. NSAIDs

allein sind zur Behandlung von mässigen bis schweren Schmerzzuständen

nur begrenzt wirksam.

74

In einer am 2. März in Brain Research 3 veröffentlichten Untersuchung versuchten

die Forschenden die Wirksamkeit bestimmter Kombinationen von

NSAIDs und Betäubungsmitteln anhand eines Modells für mässigen bis

starken Schmerz zu evaluieren. Um eine Schmerzreaktion auszulösen,

reizten sie Mäuseschwänze mit Hitzestimuli und stellten fest, dass

bestimmte NSAIDs die schmerzlindernde Wirkung von zwei häufig verordneten

Betäubungsmitteln, Hydrocodon und Oxycodon, wesentlich

verstärkten, während andere Kombinationen bei der Bekämpfung von

mässigem bis starkem Schmerz wenig wirksam waren. So verstärkt z. B.

Ibuprofen die Schmerzlinderung von Hydrocodon und Oxycodon, während

ein anderes NSAID die Wirkung von Hydrocodon nicht steigert; Ibuprofen

wiederum verbessert die Schmerzlinderung durch die Betäubungsmittel

Fentanyl und Morphium nicht.


NSAIDs unterdrücken die Aktivität des Enzyms Cyclooxygenase. Von

zwei Arten dieses Enzyms – Cox-1 und Cox-2 – weiss man, dass sie Entzündungen

fördern. Den Forschenden zufolge sind weitere Studien nötig um

herauszufinden, welche Wechselwirkungen zwischen Cox-1 und Cox-2

einerseits und Kombinationen von NSAIDs und Betäubungsmitteln

andererseits zur Hemmung von Entzündungen und Schmerzreaktionen

führen. Die Forschenden gehen davon aus, dass im klinischen Rahmen

durchgeführte Untersuchungen verschiedener Kombinationen zu besseren

Schmerztherapien führen könnten.

Schmerz

Genetische Grundlage der Schmerzempfindung

Eine beträchtliche Anzahl von Menschen entwickelt chronische Schmerzzustände

mit einer dafür charakteristischen erhöhten Schmerzempfindlichkeit.

Beim Versuch herauszufinden, woran es liegt, dass gewisse Leute

besonders schmerzempfindlich werden und andere nicht, erkannten Forschende

der University of North Carolina, dass subtile Variationen von

Genen die Empfindlichkeit auf Schmerzreize vermindern können und

davor bewahren, einen verbreiteten, invalidisiernden Schmerzzustand,

die so genannten chronischen Kiefergelenksbeschwerden (chronic temporomandibular

joint disorder, TMJ) zu entwickeln.

Unter der Leitung von Luda Diatchenko vom UNC’s Comprehensive

Center for Inflammatory Disorders untersuchten die Forschenden fünf

Jahre lang 202 gesunde Frauen im Alter von 18 bis 34 Jahren um den

Zusammenhang zwischen Schmerzempfindlichkeit und der Entwicklung

von TMJ (das durch Symptome wie Kopf-, Ohren-, Kiefer- und Gesichtsschmerzen

charakterisiert ist) zu erforschen.

Die Forschenden richteten ihr besonderes Augenmerk auf die Genetik des

Enzyms Catecholamin-O-Methyltransferase (COMT), das bestimmte chemische

Substanzen mit Beziehungen zu Stressreaktionen reguliert und

versuchten aufgrund von molekularbiologischen Experimenten, an Zellkulturen

und mit Verhaltenstests an Tieren den Zusammenhang von

COMT und Schmerzempfindlichkeit zu klären. (COMT wird auch im

Zusammenhang mit Schizophrenie erforscht; vgl. S. 80)

Die in der Januar-Ausgabe von Human Molecular Genetics 4 publizierten

Ergebnisse zeigten, dass Personen mit einem tieferen COMT-Spiegel

empfindlicher auf Schmerz reagierten und eher chronische Kiefergelenksbeschwerden

entwickelten. Aufgrund von geringfügigen Variationen des 75


Schmerzempfindlichkeitsverteilung

innerhalb der Bevölkerung

Anzahl der Versuchspersonen

(Total N = 202)

50

40

30

20

10

Niedrige Schmerzempfindlichkeit

Hohe Schmerzempfindlichkeit

–20 –10 0 10 20 30

Geringfügige genetische Unterschiede, bedeutende Auswirkungen

Personen mit einer niedrigeren Konzentration eines bestimmten Enzyms reagierten

empfindlicher auf Schmerz und entwickelten mit grösserer Wahrscheinlichkeit einen

invalidisierenden Schmerzzustand.

Gens, das das COMT-Enzym produziert, lässt sich abschätzen, wie hoch

das Risiko ist, diese Krankheit – von der beinahe 10% der amerikanischen

Bevölkerung betroffen sind – zu entwickeln. Die UNC-Forschungsgruppe

nimmt an, dass ihre Befunde auch für andere chronische Schmerzzustände

relevant sein könnten, einschliesslich der Fibromyalgie, dem

Reizdarmsyndrom und bestimmten chronischen Empfindungsstörungen.

Wie Diatchenko und ihre Mitarbeitenden betonen, haben ihre Ergebnisse

sowohl Konsequenzen für die Entwicklung von genetischen Markern für

Schmerzzustände als auch für die Entwicklung von Strategien der

Schmerzbehandlung. Aufgrund ihrer Befunde untersuchen sie zurzeit

neue medikamentöse Therapien für TMJ und ähnliche Erkrankungen.

76

Datenbanken der Schmerzforschung sollen

unterdotierte Bereiche aufdecken

Schätzungsweise 50 Millionen Amerikaner und Amerikanerinnen leiden

unter andauernden Schmerzen und beinahe 45% der amerikanischen

Bevölkerung müssen sich irgendwann im Laufe ihres Lebens wegen

Schmerzen medizinisch behandeln lassen. Angesichts dieser Prävalenz

von Schmerz präsentierten Forschende der University of Utah in der


Mai-Ausgabe des Journal of Pain 5 erstmals eine systematische Zusammenstellung

der Aufwendungen, welche die National Institutes of Health

(NIH) für Schmerzforschung erbrachten. Sie wiesen aus, dass die NIH im

Jahr 2003 (das Jahr, für das sie die Daten sammelten und analysierten) im

Zusammenhang mit Schmerz 518 Forschungsprojekte finanzierten. Und

obwohl sich diese Zuschüsse auf insgesamt 170 Millionen Dollar beliefen,

machten sie doch nur 1% aller NIH-Aufwendungen im Jahr 2003 aus.

Schmerz

Die Forschenden unterschieden zwischen primärer und sekundärer Unterstützung

von Schmerzforschung. Zu den primären Zuschüssen gehörten

Forschungsarbeiten, die sich hauptsächlich damit befassten, das Verständnis

für Schmerzen zu fördern, Schmerzsymptome zu lindern oder Schmerzen

zu behandeln; sekundäre Zuschüsse dagegen betrafen Arbeiten, in

denen Schmerzen zwar als Symptom einer bestimmten Krankheit untersucht

wurden, die aber nur wenig zum Verständnis des Schmerzes beitrugen.

Aufgrund dieser Ergebnisse und mit dem Ziel, unterdotierte Bereiche der

Schmerzforschung aufzudecken, entwickelten die Forschenden die

Datenbank für Schmerz und ähnliche Zustände (Pain and Related Conditions

Database, PRCD). Diese interaktive Datenbank, so die Forschenden,

stellt objektive und nachprüfbare Informationen zur Verfügung, wie die

NIH Schmerzforschung finanzieren.

Die Forschenden der University of Utah halten fest, ihre Ergebnisse seien

ein Hilfsmittel für politische Entscheidungsträger auf Bundes- und Länderebene,

für Berufsverbände, die sich mit Schmerz befassten, für Forschende

und klinisch Tätige sowie für jene, die für die zukünftige Schmerzforschung

verantwortlich seien.

Ein ergänzender Leitartikel macht geltend, dank PRCD könne man feststellen,

ob mit Schmerz einhergehende klinische Zustände von der

Wissenschaft und den Geldgebern übersehen werden; darüber hinaus

bestehe ihre Stärke darin, dass sie es möglich macht, Forschungsprojekte

danach einzuteilen, wie weit sie ihr Augenmerk auf Schmerz richten. Die

heute bestehende Forschungsdatenbank der NIH (CRISP, Computer

Retrieval of Information of Scientific Projects) bietet keine entsprechenden

Detailinformationen.

77


Psychiatrische Erkrankungen,

Verhaltensstörungen

und Suchtkrankheiten

Schizophrenie 80

Depression 82

Suchtkrankheiten 85

Künftige Ausrichtungen 87

79


Welche Rolle Gene bei psychischen Erkrankungen spielen und die

Interaktionen dieser Gene mit Umweltfaktoren, etwa Drogenkonsum war

im Jahr 2005 ein häufiges Thema der psychiatrischen Forschung. Während

sich die Schizophrenieforschung vor allem mit Genen befasste, die den

Stoffwechsel des Neurotransmittes Dopamin regulieren, konzentrierte

sich die Depressionsforschung auf Gene, die den Stoffwechsel des Neurotransmitters

Serotonin steuern. Gewisse Fortschritte wurden in der

Erforschung von Suchtkrankheiten im Zusammenhang mit Genen für

Rezeptoren von Neurotransmittern, erzielt, die mit Abhängigkeit erzeugenden

Substanzen interagieren.

Schizophrenie

Die Schizophrenieforschung konzentrierte sich in den letzten Jahren auf

verschiedene Allele oder häufige genetische Varianten des Gens für das

Enzym Catechol-O-Methyltransferase (COMT), das Dopamin abbaut.

(COMT wird auch im Zusammenhang mit Schmerz erforscht; siehe S. 75.)

Bei manchen Leuten kodiert eine bestimmte Sequenz des COMT-Gens

die Aminosäure Valin (Val), bei anderen kodiert sie die Aminosäure

Methionin (Met).

Diese Veränderung einer einzigen Aminosäure beeinflusst die Aktivität

des Enzyms COMT. Bei Personen mit zwei Allelen für Met ist das Enzym

am wenigsten aktiv; bei jenen, mit zwei Allelen für Val ist es am aktivsten;

und bei Personen, die über je eines der beiden Allele verfügen, liegt die

Aktivität von COMT irgendwo dazwischen.

Einige, aber nicht alle Studien brachten das Vorhandensein von zwei

Val-Allelen mit einem erhöhten Risiko für Schizophrenie in Verbindung.

Eine Erklärung dafür ist, dass eine erhöhte COMT-Aktivität bei Val/Val-

Personen den Abbau von Dopamin verstärkt, das von Neuronen freigesetzt

wird, die in den vorderen Teil des Gehirns, den präfrontalen Kortex,

projizieren. Dies führt zu Funktionseinbussen im präfrontalen Kortex,

wie Gedächtnis- und Aufmerksamkeitsstörungen, die für Schizophrenie

typisch sind.

80

In einer in Biological Psychiatry veröffentlichten Studie stellten Terrie

Moffitt und Mitarbeitende fest, dass unter Personen, die jünger als

15 Jahre alt waren, als sie mit dem regelmässigen Konsum von Cannabis

begannen, Träger der Val/Val-Variante ein erhöhtes Risiko aufwiesen,


vorübergehend eine der Schizophrenie bei Erwachsenen ähnliche Störung

zu entwickeln; weniger ausgeprägt galt dies auch für Val/Met-Personen.

Im Gegensatz dazu war das Risiko bei Met/Met-Personen nicht

erhöht. Unabhängig von der Art ihrer COMT-Allele hatten Personen, die

als Erwachsene mit dem Cannabiskonsum begannen, kein erhöhtes

Risiko für diese Störung – ein Hinweis darauf, dass die Gen-Cannabis-

Wechselwirkung auf eine sensitive Phase der Hirnentwicklung während

der Adoleszenz beschränkt war. Die Ergebnisse dieser Studie verstärken

die Indizien, wonach zwischen dem Val-Allel und der Psychose ein

Zusammenhang besteht – dies unter Umständen nur bei Personen, die

gewissen Umwelteinflüssen, wie Cannabiskonsum ausgesetzt sind 1 .

In einer ähnlichen Studie, die in Nature Neuroscience veröffentlicht

wurde, wiesen Andreas Meyer-Lindenberg und seine Mitarbeitenden

mittels einem Bildgebenden Verfahren, der so genannten Positronen-

Emissions-Tomographie nach, dass Dopamin während kognitiven Aufgaben

die neuronale Aktivität im präfrontalen Kortex (PFC) „abstimmt“. Mit

anderen Worten, die Menge des freigesetzten Dopamins bestimmt das

Ausmass der neuralen Aktivität im Zusammenhang mit einer zu bewältigenden

Aufgabe, verglichen mit den neuralen Aktivität des Gehirns im

Ruhezustand. Bei Trägern des COMT Met fand man, während sie eine

Gedächtnisaufgabe ausführten, eine positive Korrelation zwischen der

Dopaminsynthese im Mittelhirn und dem Blutfluss des präfrontalen Kortex

(der Blutfluss ist ein indirektes Mass der neuralen Aktivität). Dieser

Befund ist mit der Vorstellung vereinbar, wonach Dopamin die PFC-Aktivität

mitbestimmt.

Im Gegensatz dazu fand sich bei Trägern des COMT Val während derselben

Aufgabe eine umgekehrte Korrelation zwischen Dopaminsynthese

Psychiatrische Erkrankungen, Verhaltensstörungen und Suchtkrankheiten

Feinabstimmung von Neuronen

Ein Positronen-Emissions-Tomographie-Scan hebt die

Gebiete im präfrontalen Kortex hervor, in denen Dopamin

die neuronale Aktivität während einer kognitiven

Aufgabe „abstimmt". Bei Trägern von bestimmten

Gen-Sequenzen könnte der Dopaminspiegel anzeigen,

welche Rolle diese Sequenzen für das Schizophrenie-

Risiko spielen.

81


und PFC-Blutfluss. Zwar konnten sowohl Träger von Met als auch von Val

die Gedächtnisaufgabe erfolgreich erfüllen, doch lassen die Ergebnisse

vermuten, dass Träger von Val möglicherweise keinen ausreichenden

Dopaminspiegel im PFC erreichten, um dies mit der grösstmöglichen Effizienz

zu tun. Den Forschenden zufolge könnte dies erkennen lassen, auf

welche Weise Val bei Personen mit dieser Genvariante zu einem erhöhten

Schizophrenierisiko beiträgt 2 .

Depression

Zahlreiche Familienstudien haben nachgewiesen, dass das Risiko, eine als

Major Depression bezeichnete Depressionsform zu entwickeln, im Vergleich

zu Kontrollpersonen erhöht ist, wenn Verwandte ersten Grades an

einer Depression leiden. Diese Untersuchungen weisen darauf hin, dass

Gene an der Übertragung der Major Depression mitwirken. Nun haben

Myrna Weissman und Mitarbeitende in Archives of General Psychiatry die

Ergebnisse der ersten drei Generationen umfassenden Langzeitstudie

über MDD (major depressive disorder) veröffentlicht.

Sie stellten fest, dass beinahe 60% jener Grosskinder, bei denen sowohl

die Grosseltern als auch die Eltern an einer Depression litten, mindestens

eine psychiatrische Erkrankung, etwa eine Angstkrankheit oder eine expansive

Verhaltensstörung (disruptive behavior disorder) aufwiesen. Grosskinder,

bei denen ein Elternteil, nicht aber die Grosseltern an einer Depression

litten, hatten im Vergleich zu Grosskindern mit Eltern ohne Depression

kein erhöhtes Risiko für irgendein psychiatrisches Krankheitsbild 3 .

Ein Gen, das an Depression beteiligt zu sein scheint, ist jenes, welches das

Protein kodiert, das Serotonin ins Neuron zurück transportiert, so dass es

beim nächsten Aktionspotential der Nervenzelle wieder freigesetzt werden

kann. Die Forschung ging schon lange davon aus, dass eine Fehlfunktion

der neuralen Serotoninübertragung bei der Depression eine Schlüsselrolle

spielt. Das Serotonin-Transportergen hat zwei Allele, die als „lang“

und „kurz“ bezeichnet werden entsprechend der Länge des Genabschnitts.

Das kurze „s“ Allel geht mit einer verminderten Verfügbarkeit des

Serotonin-Transporters einher.

82

Man weiss nicht genau, weshalb das s Allel Personen für eine Depression

prädisponiert. Ende 2004 durchgeführte Untersuchungen von René Hen

und Mitarbeitenden ergaben, dass das Vorhandensein von weniger Serotonin-Transportern

oder eine zu einem frühen Zeitpunkt der Entwicklung


Kognitive

Verhaltenstherapie

Studien im Jahr 2005 ergaben

neue Informationen über die

Amygdala, den vorderen cingulären

Kortex und den posterioren

subcallosalen Kortex im

Zusammenhang mit Depression;

ausserdem über den präfrontalen

Kortex, der bei Schizophrenie

und Abhängigkeit

eine Rolle spielt.

Präfrontaler

Kortex

Posteriorer

subcallosaler

Kortex

Vorderer

cingulärer Kortex

Amygdala

erfolgte Hemmung des Transporters bei Mäusen dazu führte, dass sie im

Erwachsenenalter Symptome von Angst aufwiesen. Dies war ein Hinweis

darauf, dass die Verfügbarkeit des Serotonin-Transporters und demzufolge

der Serotoninspiegel die Entwicklung des emotionalen Hirnschaltkreises

beeinflussen 4, 5 . Da das s Allel die Verfügbarkeit des Serotonin-

Transporters vermindert, beeinflusst es vielleicht die Entwicklung des

emotionalen Schaltkreises.

Im Jahr 2005 veröffentlichten Daniel Weinberger und Mitarbeitende in

Nature Neuroscience Ergebnisse, die diese Theorie unterstützten, da sie

bei Personen mit dem s Allel eine Prädisposition erkennen liessen, negative

Emotionen nicht angemessen kontrollieren zu können 6 . Die Forschenden

erkannten, dass bei Menschen mit dem s Allel ein Schaltkreis, dessen

Aufgabe darin besteht, negative Emotionen zu dämpfen, schlecht funktioniert.

Sie hatten bereits erkannt, dass bedrohliche visuelle Reize bei

gesunden Personen, die zwar über das s Allel verfügten aber in ihrem

Leben nie eine psychiatrische Diagnose oder Behandlung erhalten hatten,

eine übertriebene Reaktion der Amygdala hervorriefen (die Amygdala

besteht aus einer beidseits des Gehirns vor den Ohren lokalisierten

Gruppe von Nervenzellen). Eine Hyperaktivität der Amygdala geht mit

angstbedingten impulsiven Charakterzügen einher, die ihrerseits mit

einem erhöhten Risiko für Depression verbunden sind.

Psychiatrische Erkrankungen, Verhaltensstörungen und Suchtkrankheiten

Sodann stellten die Forschenden fest, dass diese übertriebene Reaktion

der Amygdala offensichtlich auf einer verminderten Hemmung beruhte, 83


die von einer bestimmten Region des so genannten vorderen cingulären

Kortex (anterior cingulate cortex, ACC) stammte – einer entlang der

Mittellinie des Gehirns liegenden Struktur. Dieser besondere Ort im ACC

– man nennt ihn den rostral subgenualen Teil oder „rACC“ – enthält eine

hohe Dichte von Neuronen, die die Zielstruktur von serotonergen Neuronen

aus einer tieferen Hirnregion darstellen. Frühere Untersuchungen

haben eine verminderte rACC-Aktivität bei Depression und Traurigkeit

nachgewiesen.

Marc Caron und Mitarbeitende schrieben in Neuron, sie hätten ein weiteres

Allel identifiziert, das Leute für eine Depression zu prädisponieren

scheine. Dieses regelt die Herstellung einer leicht veränderten Version des

Enzyms Tryptophan Hydroxylase-2, das an der Bildung von Serotonin

beteiligt ist. Obwohl sich die mutierte Form nur bezüglich einer einzigen

Aminosäure vom normalen Enzym unterscheidet, produziert sie in Labor-

Experimenten 80% weniger Serotonin. Die Forschenden fanden diese

Mutation bei 9 von 87 Kranken mit Major Depression und bei 3 von

219 Kontrollpersonen. Bei den drei Kontrollpersonen mit der Mutation

wurde zwar keine Major Depression diagnostiziert, doch hatten sie klinisch

relevante Symptome entwickelt, einschliesslich eines generalisierten

Angstsyndroms und einer leichten Depression. Diese Ergebnisse deuten

darauf hin, dass die unzureichende Herstellung von Serotonin im Gehirn

einen bedeutenden Risikofaktor für Major Depression darstellt 7 .

Auch wenn die Behandlung der Depression heute vor allem darauf abzielt,

den Serotoninspiegel mittels Antidepressiva zu erhöhen, sprechen viele

Kranke auf diese Medikamente nicht an. Bis zu 20% der Depressionskranken

sprechen weder auf Antidepressiva noch auf andere Behandlungen,

etwa Psychotherapie und Elektrokrampftherapie an. Eine in Neuron publizierte,

vorläufige Studie von Helen Mayberg und Mitarbeitenden deutet

darauf hin, diese resistenten Kranken könnten auf die elektrische Stimulierung

eines bestimmten Hirnbereichs, des so genannten posterioren subcallosalen

Kortex (PSC) ansprechen, der sich tief im Gehirn entlang der

Mittellinie hinter dem rACC befindet. Im Gegensatz zur Aktivität des

rACC, die bei Depression herabgesetzten ist, ist der PSC bei Depression

überaktiv und bleibt so bei Kranken, die nicht auf herkömmliche Behandlungen

ansprechen.

84

Bei sechs Kranken mit einer behandlungsresistenten Depression implantierten

die Forschenden Elektroden in die neuralen Bahnen des PSC auf


eiden Seiten des Gehirns. Die hochfrequente elektrische Stimulation dieser

Bereiche verringerte die Aktivität im PSC. Während der Stimulation

meldeten alle Kranken spontan positive Einflüsse auf ihre Stimmung, etwa

eine „plötzliche Gelassenheit“, das „Verschwinden der Leere“ und ein

grösseres Interesse. Bei vier der sechs Kranken führte eine während

6 Monaten fortgesetzte Stimulation zu einer langfristigen Verbesserung

der Stimmungslage, die auch anhielt, als man die Stimulation beendete 8 .

Suchtkrankheiten

Ebenso wie bei Schizophrenie und Depression könnten auch an der

Entstehung von Suchtkrankheiten Gene beteiligt sein. Ein Gen, auf das

sich die Forschung zurzeit konzentriert, bildet den mu-Opioid-Rezeptor

(MOR), der auf natürliche chemische Substanzen im Körper anspricht,

die den Opiaten, etwa Morphium und Heroin ähnlich sind. Opiate

binden an diesen Rezeptor und entfalten auf diese Weise ihre beruhigenden

Wirkungen.

Ein Allel des MOR – es hat die Bezeichnung 118G – ist unter anderem deshalb

interessant, weil durch dieses Allel gebildete Rezeptoren die natürliche

chemische Substanz Beta-Endorphin dreimal stärker binden als

Rezeptoren, die durch das normale Allel gebildet wurden. Gavin Bart und

seine Mitarbeitenden stellten in einer Stichprobe der schwedischen Bevölkerung

einen Zusammenhang zwischen dem 118G-Allel und Alkoholabhängigkeit

fest. Die Forschenden hielten in Neuropsychopharmacology

fest, man wisse zwar nicht, weshalb 118G zum Risiko einer Alkoholabhängigkeit

beitrage, doch könnte es mit der veränderten Empfindlichkeit auf

Stress zusammenhängen 9 .

Der MOR-Blocker Naltrexon weist ebenfalls darauf hin, dass MOR bei

Alkoholismus eine Rolle spielt. Naltrexon vermag Alkoholismus wirksam

zu bekämpfen, doch gelingt es vielen Alkoholabhängigen nicht, das

Behandlungsregime, das die tägliche orale Einnahme von Naltrexon erfordert,

zu befolgen. Um das Einhalten zu verbessern, entwickelte man eine

Arzneiform, die Naltrexon nach einer einmaligen intramuskulären Injektion

einen Monat lang freisetzt.

Psychiatrische Erkrankungen, Verhaltensstörungen und Suchtkrankheiten

James Garbutt und Mitarbeitende testeten diese Arzneiform in einer grossen

klinischen Studie an alkoholabhängigen Kranken; sie verwendeten

während 6 Monaten zwei Dosierungen und kombinierten sie mit einer

niederschwelligen psychosozialen Intervention. Die im Journal of the 85


American Medical Association veröffentlichten Ergebnisse belegten, dass

die hohe Dosierung des lang wirkenden Naltrexons übermässiges Trinken

besser zu reduzieren vermochte als die niedrige Dosierung. Aus unklaren

Gründen sprachen Männer viel besser auf die Behandlung an als Frauen 10 .

Ein weiterer Rezeptor, der bei Drogen- und Alkoholabhängigkeit aber

auch bei anderen suchterzeugenden Verhaltensweisen eine bedeutende

Rolle zu spielen scheint, ist der Cannabis-CB1-Rezeptor. Dieser Neurotransmitter-Rezeptor

bindet normalerweise eine im Körper hergestellte

chemische Substanz, die dem in Marihuana enthaltenen Wirkstoff THC

gleicht. Ein Artikel von Taco De Vries und Anton Schoffelmeer in Trends in

Pharmacological Sciences vom August unterzieht die Hinweise einer kritischen

Prüfung, dass der Cannabis CB1-Rezeptor nicht wegen den belohnenden

Eigenschaften von Drogen wichtig ist, sondern wegen der klassischen

oder Pavlowschen Konditionierung, die bei der Entwicklung einer

Abhängigkeit stattfindet 11 .

Zu diesem Vorgang gehört, dass mit der Drogeneinnahme gekoppelte

Erinnerungen gebildet werden. Wenn Drogenabhängige z. B. wieder ein

Quartier aufsuchen, in dem sie Kokain zu konsumieren pflegten, löst

bereits der Anblick des Quartiers Erinnerungen an den Drogenkonsum

und in der Folge ein heftiges Verlangen nach der Droge aus. Medikamente

wie Rimonabant, die den Cannabis CB1-Rezeptor blockieren, scheinen

dieses Verlangen zu verhindern. Dies gelingt jedoch nicht, wenn das Verlangen

durch Stress ausgelöst wird, sich also als Reaktion auf einen Stressor,

etwa den Verlust der Arbeitsstelle, entwickelt. Dieser Befund besagt,

dass zur Behandlung einer Drogensucht höchstwahrscheinlich mehrere

Medikamente nötig sein werden.

86

Auch bei der Charakterisierung der an einer Sucht beteiligten neuralen

Schaltkreise wurden Fortschritte erzielt. Ein Schaltkreis, dem beträchtliche

Aufmerksamkeit geschenkt wurde, ist jener zwischen dem präfrontalen

Kortex (PFC) und dem Nukleus accumbens (NA) im Mittelhirn. Nervenfasern,

die vom PFC zum NA führen, setzen den für Lernen und Gedächtnis

bedeutsamen Neurotransmitter Glutamat frei. Umgekehrt setzen vom NA

zum PFC führende Bahnen Dopamin frei, das, wie bereits erwähnt, dem

PFC hilft, die Aufmerksamkeit auf etwas zu richten. Peter Kalivas, Nora

Volkow und James Seamans veröffentlichten in Neuron eine umfassende

Theorie der Sucht, die auf Veränderungen an beiden Enden dieses Schaltkreises

beruht 12 .


Gemäss dieser Theorie bewirken Veränderungen von neuronalen chemischen

Substanzen, die an der zellinternen Signalwirkung beteiligt sind,

beim PFC eine im Vergleich zur Signalwirkung anderer Dopamin-Rezeptoren

verstärkte Signalwirkung von Dopamin D1-Rezeptoren. Dies führt

dazu, dass Abhängige nur durch Signale angeregt werden, die mit Drogen

zusammenhängen, nicht aber durch andere Verstärker, z. B. sexuell erregende

Signale, für die ein anderer Dopamin-Rezeptor bedeutsam ist. Am

Ende der vom PFC zum NA führenden Bahn bewirken Veränderungen der

neuronalen Vorgänge und der sie umgebenden Helferzellen (der Glia)

eine stärkere Freisetzung von Glutamat. Dies verursacht bei Abhängigen

einen verstärkten Druck, Drogen zu konsumieren. Die Autoren nennen

verschiedene Zielstrukturen entlang dieses Schaltkreises, an denen Medikamente

den Teufelskreis durchbrechen und eine normale Funktion

wiederherstellen könnten.

Künftige Ausrichtungen

Im Januar 2005 lud die Josiah Macy Jr. Foundation 30 Personen aus den

Bereichen Psychiatrie, Neurologie und Neurowissenschaft ein, um

gemeinsam zu untersuchen, wie man die interdisziplinäre Ausbildung der

künftigen Fachleute im Gesundheitswesen in Neurologie und Psychiatrie

fördern und verbessern könnte. Die Konferenz zum Thema „Die Konvergenz

von Neurowissenschaft, Verhaltenswissenschaft, Neurologie und

Psychiatrie“ stand unter dem Vorsitz von Joseph B. Martin, MD, PhD, dem

Dekan der Harvard Medical School.

Unter anderem wurde empfohlen, auf diesen Gebieten eine Erhebung bei

Hochschulabsolventen durchzuführen, um ihre weitere berufliche Laufbahn

zu erkunden; eine nationale Ablage von Lehrmitteln in grundlagenorientierter

und klinischer Neurowissenschaft einzurichten; Strategien zu

entwickeln, um das Interesse von Studierenden an diesen Gebieten aufrecht

zu erhalten; und PhD Kandidaten in Neurobiologie die Erfahrung

klinischer Erkrankungen zu vermitteln, um ihr künftiges Forschungsinteresse

in diesen Gebieten zu fördern.

Psychiatrische Erkrankungen, Verhaltensstörungen und Suchtkrankheiten

Am wichtigsten war wohl die Diskussion über den Bildungsbereich und

über die Notwendigkeit, die theoretische und praktische medizinische

Ausbildung interdisziplinär zu gestalten.

87


Störungen der Sinnesund

Körperfunktion

Schlaf, Appetit und Fettleibigkeit 90

Orexin hat einen grösseren Aufgabenbereich 91

Fortschritte in der Erforschung

der altersbedingten Makuladegeneration 93

Den sensiblen Charakter des Geruchs verstehen 95

89


Biologische Rätsel, die die Wissenschaft Jahrzehnte lang verwirrt hatten,

scheinen nun in Windeseile gelöst zu werden; dies beruht weitgehend auf

neuen Techniken, dank denen Forschende die Vorgänge im Körperinneren

in einer bisher nie möglich gewesenen Weise untersuchen können.

Eine solch genaue Prüfung offenbart komplizierte zelluläre Beziehungen,

die alles steuern: Appetit, Schlaf, Geruch.

Im Jahr 2005 haben Berichte über verschiedene bedeutende Studien

einige der noch fehlenden Puzzleteile bereitgestellt, etwa wie das Gehirn

Gerüche wahrnimmt oder wie Schlafmuster mit Appetit und Verhalten

zusammenhängen. Derselbe Ideenreichtum, der bei anderen Krankheiten

zu lange gesuchten Antworten führt, trägt auch zur Entwicklung

von Verfahren und Techniken bei, die Kranken mit einer Makuladegeneration

helfen.

Schlaf, Appetit und Fettleibigkeit

Die Wissenschaft vermutet schon lange, es bestehe irgendeine Verbindung

zwischen den biologischen Bahnen, die den Schlaf und den Appetit

regulieren. Ein Bericht, den Forschende der Northwestern University im

Mai 2005 in Science veröffentlichten, stützte diese Ansicht. Joseph Bass,

Fred Turek und Mitarbeitende untersuchten Mäuse mit einer Mutation im

„Clock-Gen“ (Uhr-Gen), das an der Regulation der zirkadianen Körperrhythmen

von Schlafen, Wachen und Essen beteiligt ist 1 .

Wenn diese Mäuse mit einer normalen oder einer sehr fetthaltigen Diät

gefüttert wurden, legten sie wesentlich mehr Körperfett zu als Mäuse mit

normalen Clock-Genen. Die aus dem Gleichgewicht geratene innere Uhr

hatte auch einen Einfluss darauf, wie lange die Mäuse schliefen, wann sie

assen und wie diese zusätzlichen Kalorien gespeichert wurden. Schliesslich

hatten die mutanten Mäuse erhöhte Cholesterin-, Triglycerid- und

Blutzuckerspiegel sowie einen tieferen Insulinspiegel – lauter Veränderungen,

die Mäuse und Menschen dem Risiko von Fettleibigkeit, Herzkrankheiten

und Diabetes aussetzen.

90

Die Studie deutet darauf hin, dass unregelmässiges Essverhalten mit Veränderungen

der Leptin- und Ghrelinspiegel zusammenhängen könnte, mit

chemischen Botenstoffen also, die wichtige, einander entgegenwirkende

Aufgaben bei der Regulierung des Appetits erfüllen. Dieser Befund wird

durch Untersuchungen an Menschen gestützt, die ganz am Ende des


Jahres 2004 publiziert wurden und die Bedeutung dieser Hormone für den

Schlaf-Appetit-Zyklus ebenfalls nachgewiesen hatten.

Emmanuel Mignot und Mitarbeitende der Stanford University und der

University of Wisconsin, Madison, forderten über 1000 Freiwillige auf,

eine Nacht im Schlaflabor zu verbringen und am nächsten Morgen ihr Blut

analysieren zu lassen. Wie sie in der 2004 Dezember-Ausgabe von Public

Library of Science Medicine berichteten, hatten Teilnehmende, die weniger

als acht Stunden schliefen einen höheren Körper-Masse-Index als

jene, die acht oder mehr Stunden schliefen. Die kürzer schlafenden Versuchspersonen

hatten auch einen erhöhten Ghrelinspiegel (der Hungergefühle

anzeigt) und einen verminderten Leptinspiegel (der zum Sättigungsgefühl

beiträgt) 2 . Im Dezember 2004 berichteten Eve Van Cauter

und Mitarbeitende von der University of Chicago in Annals of Internal

Medicine, sie hätten festgestellt, dass verkürzter Schlaf bei gesunden

jungen Männern mit erhöhten Ghrelin- und verminderten Leptinwerten

sowie mit grösserem Hunger und Appetit einherging 3 .

Störungen der Sinnes- und Körperfunktion

Zusammen mit der im Jahr 2005 erfolgten Forschung an Mäusen und

einem Bericht aus dem Jahr 2004, wonach eine Einschränkung des Schlafs

bei gesunden jungen Männern den Spiegel eines Proteins erhöht, dessen

Vorhandensein einen Risikofaktor für Herzinfarkt darstellt 4 , weisen diese

Befunde eindeutig darauf hin, dass Störungen des Ess- und Schlafverhaltens

zu Fettleibigkeit und den damit verbundenen Gesundheitsrisiken beitragen.

Ein besseres Verständnis dieser Muster ist vor allem in den USA

unerlässlich, wo die Leute dazu neigen, zu wenig zu schlafen, wo kalorienreiches

Essen stets zur Hand ist und Fettleibigkeit sowie Diabetes in der

Bevölkerung rasch zunehmen.

Orexin hat einen grösseren Aufgabenbereich

In Studien der letzten Jahren wurden mehrere für den Schlaf entscheidende,

chemische Komponenten identifiziert; dazu gehört Orexin (Hypocretin),

ein Neurotransmitter, der im Hypothalamus produziert wird und Wachsein

fördert. Orexinmangel kann bei Menschen Narkolepsie verursachen.

Im Jahr 2005 entdeckten verschiedene Forschungsgruppen weitere Aufgaben

von Orexin. Eine von Glenda Harris und Gary Aston-Jones an der

University of Pennsylvania School of Medicine geleitete Studie ergab, dass

Orexin einen Einfluss darauf ausübt, wie das Gehirn Genuss wahrnimmt

und auf Belohnung ausgerichtete Verhaltensweisen steuert 5 . Dass Bereiche 91


des Hypothalamus an Belohnung und Motivation beteiligt sind, war

bekannt, doch wusste man nicht, welcher Neurotransmitter hier zuständig

ist. Die Forschenden stimulierten Orexin-Neuronen bei Ratten und entdeckten

einen Zusammenhang zwischen hoher Orexin-Aktivität und Drogen

sowie Futter suchendem Verhalten.

Das Team stellte auch fest, dass Orexin bei Ratten, deren Drogen suchendes

Verhalten systematisch beseitigt worden war, diese Verhaltensweisen

wieder aktivierte. Mehr noch, wenn man diesen Ratten eine gegen Orexin

gerichtete Substanz injizierte, verschwand das Drogen suchende Verhalten.

Die im September 2005 in Nature veröffentlichte und von einer Studie

in Proceedings of the National Academy of Sciences im Dezember bestätigte

Arbeit 6 könnte für die Untersuchung von Suchtverhalten, z. B. Drogenmissbrauch

und zwanghaftes Essen, wichtige Implikationen haben.

Zwei Teams, eines wurde von Barbara Jones an der McGill University in

Montreal geleitet, das andere von Jerry Siegel von der University of California,

Los Angeles, berichteten 2005, dass Orexin-Neuronen bei Tieren

Projektionen zu Belohnungsregionen

im Vorderhirn

und im Mittelhirn

• VTA

• NAc

• Amy

Projektionen zu Arousal-

Regionen im Hirnstamm

• LC

• TMN

• PPT / LDT

Belohnende

Inputs:

• Morphium

• Kokain

• Futter

Das Arousal-System

aktivierende Inputs:

• Fortbewegung

• Stress

92

Genussempfindung

Eine starke Aktivität des Neurotransmitters Orexin (als gepunktetes Oval dargestellt)

geht mit Suchverhalten nach bestimmten Drogen und Futter einher. Orexin wird im

lateralen Hypothalamus (LH) durch "belohnende" Stimuli wie Futter aktiviert. Eine Aktivierung

von Orexin wirkt sich auf andere Hirnregionen aus: den ventralen tegmentalen

Bereich (VTA), den Nukleus accumbens (NAc) und die Amygdala (Amy). Stimuli, die

nichts mit Belohnung zu tun haben, etwa Stress, aktivieren Orexin in einem anderen Teil

des Gehirns und haben andere Auswirkungen.


unmittelbar vor Ende des REM-Schlafs (rapid-eye-movement sleep), zu

feuern beginnen 7, 8 . Dieser doppelte Befund, der in Journal of Neuroscience

bzw. in Neuron veröffentlicht wurde, deutet darauf hin, dass Orexin-

Neuronen vor allem im Wachzustand feuern und dass sie in Verbindung

mit motorischen Reaktionen, insbesondere Suchverhalten am schnellsten

feuern. Demnach scheint die Aktivität von Orexin-Neuronen enger mit der

Bewegung selbst zusammenzuhängen als mit dem zugrunde liegenden

Wach- oder Schlafzustand – ein Befund, der mit dem sehr niedrigen

Niveau der lokomotorischen Aktivität bei Orexin defizienten Mäusen vereinbar

ist. Schliesslich zeigt eine von Yoshimasa Koyama und Mitarbeitenden

vom Asahikawa Medical College in Japan in der Online-Ausgabe des

Journal of Physiology vorgelegte Studie, dass Orexin-Neuronen Signale

ins Mittelhirn senden, die sowohl im Wach- als auch im Schlafzustand für

die Steuerung der Motorik und der Lokomotion wichtig sind 9 .

Fortschritte in der Erforschung

der altersbedingten Makuladegeneration

Im Jahr 2005 veröffentlichte Untersuchungen könnten Personen mit einer

altersbedingten Makuladegeneration (AMD) neue Hoffnung geben. Diese

Krankheit betrifft die Makula, also das für eine detaillierte Sicht verantwortliche

Gebiet der Retina, und beeinträchtigt visuelle Fähigkeiten, wie zum

Beispiel das Lesen. Die Retina wandelt Licht in Nervensignale um und sendet

diese dann ans Gehirn. Mit zunehmendem Alter können die Zellen in der

Makula beschädigt werden, was zu einer bleibenden Einbusse des Sehvermögens

führt. Mehr als 15 Millionen Amerikaner und Amerikanerinnen

haben eine AMD; in den USA ist sie die häufigste Erblindungsursache.

Störungen der Sinnes- und Körperfunktion

Hilfe für die Augen

Cynthia Toth und ihr Forschungsteam

an der Duke

University haben ein Verfahren

ausgearbeitet, das

Patienten mit einer altersbedingten

Makuladegeneration

ein beachtliches

Sehvermögen – und damit

Lebensqualität – zurückgeben

kann.

93


Anfangs der 1990er Jahre leistete Robert Machemer an der Duke University

Pionierarbeit, indem er das chirurgische Verfahren der so genannten

Makulatranslokation einführte, um durch AMD verursachte Schädigungen

zu beheben; Cynthia Toth und Sharon Freedman, ebenfalls Forschende

der Duke University, verwendeten ein Jahrzehnt darauf, diese

Technik so zu vervollkommnen, dass sie nun bei Kranken, die über praktisch

kein Restsehvermögen verfügen und bei denen andere Behandlungen

unwirksam geblieben sind, angewendet wird. Ein von beiden geleitetes

Team stellte im Jahr 2005 fest, dass dieses Verfahren bei einigen

Kranken ein erhebliches Sehvermögen wiederherstellen kann 10, 11 .

Die Technik ist heute unter der Bezeichnung Makulatranslokation mit

360 o peripherer Retinotomie oder MT-360 bekannt und erfolgt in zwei

Schritten, wobei zuerst durch einen chirurgischen Eingriff die Funktion

wiederhergestellt wird; dazu dreht man die Retina und bewegt die degenerierte

Makula an einen von Narbengewebe und abnormalen Blutgefässen

freien Platz im Auge. Da die Kranken nach dieser Operation zu

schielen scheinen, korrigiert man dieses Schielen später in einem zweiten

Schritt mittels einer Rotation des Auges. Toth und Freedman berichteten in

der Zeitschrift Ophthalmology, Kranke mit einem stark eingeschränkten

Sehvermögen hätten ihre Lebensqualität vor der Operation als sehr

schlecht eingestuft. Als diese Kranken ein Jahr nach der Operation wieder

befragt wurden, waren sowohl die Sehkraft als auch die Lebensqualität

wesentlich verbessert.

In Science berichteten drei voneinander unabhängige Forschungsgruppen,

sie hätten ein Gen identifiziert, das für die Makuladegeneration verantwortlich

sei. Das Gen kodiert für ein Protein des Immunsystems, den so

genannten Komplement Faktor H. Dass das Immunsystem irgendwie an

der Entstehung der AMD beteiligt ist, war schon lange vermutet worden.

Jetzt hat die Wissenschaft einen molekularen Angriffspunkt, an dem neue

Medikamente zur Behandlung dieser Krankheit ansetzen können.

94

Teams des Vanderbilt University Medical Centers, des Duke University

Medical Centers, des University of Texas Southwestern Medical Centers,

und der Boston University School of Medicin identifizierten das Gen für

den Komplement Faktor H 12, 13 . Mittlerweile fand eine von Josephine Hoh

geleitete Gruppe an der Yale University School of Medicine heraus,

dass eine Variante des Komplement Faktor H-Gens das Faktor H-Protein,

das die Reaktion des Körpers auf abnormale Zellen steuern soll, nicht


produzieren kann 14 . Hoh’s Team verwendete Blutproben einer vom National

Eye Institute durchgeführten Studie (Age-Related Eye Disease Study)

über altersbedingte Augenkrankheiten und analysierte die DNA von 96

nicht miteinander verwandten Kranken mit einer fortgeschrittenen AMD

sowie von 50 Personen mit normaler Sehschärfe. Die Entdeckung des

Gens und seiner Variante könnte Forschenden helfen, Behandlungen für

diese Krankheit zu entwickeln.

Den sensiblen Charakter des Geruchs verstehen

Der Geruchsinn kann ein Tier vor nahen Räubern warnen und Menschen

einen Hinweis darauf geben, was es zum Abendessen gibt. Aber wie

unterscheidet das Gehirn Gerüche? Zwei Untersuchungen aus dem

Jahr 2005 vermitteln Erkenntnisse zu dieser Frage.

Lawrence Katz vom Duke University Medical Center leitete ein Team, das

Neuronen im Mäusehirn identifizierte, die eine Reaktion auf bestimmte

Gerüche auslösen 15 . Das Team entdeckte insbesondere, dass Mäuse männliche

und weibliche Artgenossen aufgrund einer Substanz im Urin auseinander

halten. Die von den Forschenden isolierten Neuronen befinden sich

im gewöhnlichen olfaktorischen System des Gehirns; dies widerspricht der

lange gehegten Vermutung, nichtmenschliche Säugetiere würden solche

Gerüche in einem zusätzlichen olfaktorischen System verarbeiten, das bei

Menschen fehlt. Die von Katz in Nature veröffentlichte Forschungsarbeit

weist darauf hin, dass sowohl bei Menschen als auch bei anderen Tieren

höhere Hirnregionen an der Analyse von Gerüchen mitwirken könnten.

Störungen der Sinnes- und Körperfunktion

Mittlerweile hat ein Team an der Johns Hopkins School of Medicine Fortschritte

erzielt, dank denen wir möglicherweise besser verstehen werden,

wie das Gehirn den Unterschied zwischen dem süssen Aroma eines frischgebackenen

Apfelkuchens und dem stechenden Geruch von abgestandenem

Wasser erkennt 16 . Jonathan Bradley und Mitarbeitende berichteten

in Neuron, ein Molekül, das als Ionentransporter bezeichnet wird und von

dem man weiss, dass es bei der Verdauung, dem Gehör, dem Gleichgewicht

und der Fruchtbarkeit eine Rolle spielt, trage auch wesentlich dazu

bei, dass das Gehirn Gerüche wahrnimmt.

Um dem Gehirn Geruchsinformationen zu übermitteln, benötigen die für

die Empfindung von Geruch verantwortlichen Zellen Chlorid-Atome oder

-Ionen mit elektrischer Ladung. Dass der Transporter NKCC1 in anderen

Zellen des Körpers die Chloridmenge reguliert, war bereits bekannt. 95


96

Bradleys Team erkannte, dass NKCC1 auch bei Geruch empfindenden

Zellen das Ein- und Austreten von Chlorid fördert, so dass Signale mit

Geruchsinformationen von den Zellen zum Gehirn gelangen können. Der

nächste Schritt wird darin bestehen herauszufinden, auf welche Weise

Chlorid an der Verarbeitung von Gerüchen im Gehirn mitwirkt.


Stammzellen

und Neurogenese

Richtwerte für die Entwicklung von Stammzellen 98

Nuklearer Niederschlag zeigt das Alter

von Stammzellen an 98

Abfall-DNA kennzeichnet individuelle Gehirne 99

Dopamin erteilt der Neurogenese eine Absage 100

Neurogenese unterstützt die Bekämpfung

von Hirntumoren 101

Ein Gen hilft Stammzellen erwachsen zu werden 101

Embryonale Stammzellen werden heimisch 102

Neurogenese als Bewältigungsstrategie

nach einem Hirnschlag 103

Neue Neuronen sind für manche Arten

des Gedächtnisses lebenswichtig 104

97


Als Neurogenese bezeichnet man die Geburt neuer Hirnzellen; dass

dieser Vorgang im adulten Gehirn des Menschen stattfindet, wurde erst

Ende der 1990er Jahre wissenschaftlich nachgewiesen. Seither, und zwar

ganz besonders im Jahr 2005, hat man immer besser erkannt, wie ein neugeborenes

Neuron oder eine neurale Stammzelle wachsen und sich zu

einer Zelle entwickeln kann, die eine spezifische Aufgabe im Gehirn wahrnimmt.

Im Laufe dieses Jahres hat sich auch gezeigt, dass Neurogenese zu

den permanenten Aktivitäten des gesunden Gehirns gehört – und dass

dieser Vorgang auch für therapeutische Zwecke genutzt werden kann.

Richtwerte für die Entwicklung von Stammzellen

Das adulte Gehirn enthält viele Zellen, die wie junge, heranreifende Neuronen

aussehen: Sie produzieren den unterschiedlichen Entwicklungsstadien

entsprechende Proteine, die mit besonderen Färbungen sichtbar

gemacht werden können. Zur Behandlung von Hirnkrankheiten sind

Stammzellen jedoch nur dann nützlich, wenn sie die Funktion von Neuronen

übernehmen und für jene einspringen, die wegsterben oder beschädigt

sind.

In Brain vom 15. Juni zeigen Morton Moe und Mitarbeitende vom Karolinska

Institute in Schweden, dass die Entwicklung von neuralen Stammzellen

zu reifen, funktionsfähigen Neuronen über charakteristische Schritte

erfolgt. Die Forschenden verwendeten Hirngewebe von Patienten, die zur

Behandlung einer Epilepsie operiert worden waren; sie züchteten neurale

Stammzellen und untersuchten diese sowohl mit Färbetechniken als auch

mit elektrophysiologischen Verfahren.

Im Verlauf von vier Wochen zeigten sich bei den Zellen die für Neuronen

typischen Membraneigenschaften und die Fähigkeit Aktionspotentiale zu

generieren; sie entwickelten verschiedene Arten von Ionenkanälen (über

die Neuronen mittels elektrischer Impulse kommunizieren) und schliesslich

Synapsen für zwei der wichtigsten Neurotransmitter des Gehirns. Dies

ist einer der ersten Befunde, der zeigt, wie sich das „Verhalten“ und nicht

bloss die Form von adulten neuralen Stammzellen des Menschen während

ihrer Differenzierung und Reifung verändert 1 .

98

Nuklearer Niederschlag zeigt das Alter von Stammzellen an

Auch wenn Neurogenese in mehreren Teilen des adulten Gehirns, etwa im

Hippokampus, nachgewiesen wurde, lässt sich daraus nicht schliessen,


dass sie auch im Kortex stattfindet. Die nahe liegende Lösung könnte

darin bestehen, das Alter von Zellen zu bestimmen – was jedoch erst

möglich wurde, als Jonas Frisen und Mitarbeitende am Medical Nobel

Institute in Stockholm das scheinbar nicht damit verwandte Gebiet der

Archäologie heranzogen.

Die Karbon 14 oder C-14-Methode gibt das Alter von Antiquitäten genau

an; da aber der Zerfall von Kohlenstoff im Verlauf von Jahrtausenden

erfolgt, ist es für die Bestimmung des Alters von neueren Gegenständen

weniger brauchbar. Allerdings kam es im Zusammenhang mit dem Test

nuklearer Waffen in den 1950er Jahren zu einem Ausstoss von 14C in die

Erdatmosphäre, das in messbaren Schritten abnahm, als es allmählich

in die Zellen von Pflanzen und Tieren, darunter auch von Menschen

gelangte. In ihrer Studie, die sie in Cell veröffentlichten, stellten die Forschenden

fest, dass die 14C-Werte im kortikalen Gewebe, das aus der

Autopsie von vor 1950 geborenen Personen stammte, mit jenen in der

Atmosphäre vor dem nuklearen Test identisch waren – dies besagt, dass

die Zellen und die Person gleich alt waren. Bei neu geborenen Blutzellen

hingegen entsprachen die 14C-Konzentrationen jenen in der Atmosphäre

von heute. Dieser Befund ist ein zuverlässiger Beweis dafür, dass im Kortex

keine Neurogenese stattfindet; es gab dort nämlich keine Neuronen,

die jünger waren als die Person. Damit verfügen wir auch über eine elegante

Methode, um das Alter einer Zelle zu überprüfen 2 .

Stammzellen und Neurogenese

Abfall-DNA kennzeichnet individuelle Gehirne

Wenn man sich die Fähigkeit von Stammzellen nutzbar machen will, stellt

sich die entscheidende Frage, ob sie sich wirklich in jeden Zelltyp entwickeln

können. In der Juni-Ausgabe von Nature, wiesen Fred Gage und

Mitarbeitende vom Salk Institute in Kalifornien nach, dass als Retrotransposone

bezeichnete Elemente, die etwa 15% des menschlichen Genoms

ausmachen und lange für genetischen Abfall gehalten wurden, nicht nur

das Schicksal neuraler Stammzellen verändern, sondern möglicherweise

auch zur Einmaligkeit eines jeden Gehirns beitragen.

Die Forschenden führten eine Linie menschlicher Retrotransposone in kultivierte

neurale Stammzellen von Ratten ein. Die DNA-Stückchen lagerten

sich in verschiedene von Neuronen exprimierte Gene ein und veränderten

die Art, wie die Gene dieser Zellen exprimiert wurden; dabei richteten sie

die Entwicklung der Zellen oft neu aus – sie sorgten dafür, dass aus der

Zelle ein Neuron entstand und keine „Helfer-Zelle“, z. B. ein Astrozyt oder 99


Das Schicksal beeinflussen

Eine Zelle (Bildmitte) entwickelte sich

dank genetischer Elemente, so genannter

Retrotransposonen, zu einem Neuron.

Diese Elemente können die Entwicklung

einer Stammzelle beeinflussen; dadurch

gelangen neue Eigenschaften zum Ausdruck

was zur Folge hat, dass keine zwei

Gehirne gleich sind. Die Kerne anderer

Zellen sieht man im Hintergrund.

Oligodendrozyt. Der Befund weist darauf hin, dass Retrotransposone

nicht nur dazu beitragen, dass sich Stammzellen zu reifen Zellen entwickeln,

sondern darüber hinaus neue Charakteristiken einbringen, die

dafür sorgen, dass sich keine zwei Gehirne – nicht einmal die von eineiigen

Zwillingen – genau gleich entwickeln 3 .

Dopamin erteilt der Neurogenese eine Absage

Viele Untersuchungen lassen erkennen, dass Antidepressiva die Neurogenese

im Gehirn steigern; das Fehlen der Neurogenese könnte demzufolge

zu psychiatrischen Erkrankungen beitragen. Vergleichbare Untersuchungen

mit antipsychotischen Medikamenten haben allerdings zu widersprüchlichen

Ergebnissen geführt.

Eine im Journal of Neuroscience vom 15. Juni publizierte Studie mit dem

Medikament Haloperidol gibt Hinweise auf die Wirkungen des Neurotransmitters

Dopamin im normalen Gehirn und bei Schizophreniepatienten

(deren Symptome teilweise auf einer exzessiven Aktivität von Dopamin

beruhen). Tod Kippin und Mitarbeitende von der University of

Toronto zeigten, dass eine der Aufgaben von Dopamin darin bestehen

könnte, die Neurogenese wenn nötig zu verhindern. Das Team stellte fest,

dass Haloperidol, das Dopaminrezeptoren blockiert, die Zahl der neuralen

Stammzellen und folglich der neuen Neuronen im Gehirn von adulten

Ratten erhöht.

100

Anhand von Zellkulturen wiesen die Forschenden nach, dass Dopamin die

Vermehrung von Stammzellen hemmt, dass neurale Stammzellen über

Dopaminrezeptoren verfügen und dass Haloperidol, indem es „präventiv“

an Dopaminrezeptoren bindet, die hemmende Wirkung des Dopamin


einschränken kann. Bei Tieren kam es im Striatum, einer Struktur mit hoher

Dopaminaktivität, zu einer drastischen Zunahme neuraler Stammzellen.

Da das Volumen des Striatum bei Schizophrenie-Kranken reduziert ist und

durch die Behandlung mit Haloperidol normalisiert wird, bietet diese neue

Studie eine neuartige Erklärung für die Wirkungen dieses antipsychotischen

Medikaments. Sie zeigt ausserdem, dass eine Hemmung der

Neurogenese zur rechten Zeit und am richtigen Ort für die Gesundheit des

Gehirns ausschlaggebend sein könnte 4 .

Neurogenese unterstützt die Bekämpfung

von Hirntumoren

Eine im März im Journal of Neuroscience veröffentlichte, provokative Studie

ergab, dass das Gehirn zur Bekämpfung von Krebs möglicherweise

Neurogenese einsetzt. Helmut Kettenmann und Mitarbeitende am Max-

Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin, Berlin, infizierten Mäuse,

deren neurale Stammzellen mit einem grün fluoreszierenden Protein

„markiert“ worden waren, mit Glioblastomzellen. Als sich der Tumor

entwickelte, wanderten Stammzellen, die tief im Gehirn entstanden

waren, dorthin und ballten sich rund um den Tumor dicht zusammen.

Die Zellen folgten auch Krebszellen, die sich ins nahe gelegene Gewebe

ausbreiteten.

Stammzellen und Neurogenese

Untersuchungen in Zellkulturen ergaben, dass Stammzellen das Wachstum

der Krebszellen einschränkten und eine Apoptose, einen programmierten

Zelltod, einleiteten; dies weist darauf hin, dass die Stammzellen in

den Mäusen den Krebs bekämpften und nicht bloss beschädigtes Gewebe

ersetzten. Bei älteren Mäusen war diese spontane Fähigkeit zur Krebsbekämpfung

zwar schwächer; wenn man ihnen aber neurale Stammzellen

injizierte, überlebten sie ebenso lange wie jüngere Tiere. Da Glioblastome

bei jungen Leuten selten vorkommen und vor allem bei über 55 Jährigen

auftreten, deutet der Befund darauf hin, dass im jungen Gehirn Neurogenese

eine starke Abwehr gegen diese Art von Krebs darstellt – eine

Abwehr, die als Behandlungsmöglichkeit genutzt werden könnte 5 .

Ein Gen hilft Stammzellen erwachsen zu werden

Wenn man sich die therapeutische Wirkung von Stammzellen nutzbar

machen will, muss man nicht nur verstehen, wie sich diese Vorläufer zu

Neuronen entwickeln, sondern auch wie sie zu Zellen heranreifen, die eine

ganz bestimmte Aufgabe erfüllen. Im Journal of Neuroscience vom 27. Juli

identifizierten Arturo Alvarez-Buylla und Mitarbeitende das Gen Pax6, das 101


möglicherweise entscheidend zur Entwicklung von Dopamin produzierenden

Zellen beiträgt.

Die Forschenden arbeiteten mit normalen, erwachsenen Mäusen und

transplantierten Stammzellen ohne funktionierendes Pax6-Gen in den

Riechkolben der Tiere, einen Bereich mit hoher Dopamin-Aktivität. Die

mutierten Stammzellen bevölkerten zwar den Riechkolben, entwickelten

sich aber weder zu Dopamin produzierenden Zellen noch zu so genannten

oberflächlichen Granulosazellen (die ein für die Dopaminproduktion entscheidendes

Enzym bilden).

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es sich bei Pax6 um ein Gen handelt,

das die Spezialisierung von Stammzellen zu Dopamin produzierenden

Zellen ermöglicht – eine wichtige Information, wenn es gilt Krankheiten,

z. B. die Parkinsonsche Krankheit zu behandeln, bei denen eben diese

Zellen betroffen sind 6 . Eine andere Studie in der Juni-Ausgabe von Nature

Neuroscience bestätigt die Bedeutung von Pax6 für die Generierung von

Dopamin produzierenden Zellen und identifiziert eine spezifische neurale

„Nische“, den so genannten rostralen migratorischen Strom, in dem die

Zellen entstehen 7 . Insgesamt helfen diese Studien zu erklären, wie sowohl

von aussen wirkende als auch inhärente Mechanismen die Identität von

Neuronen bei der adulten Neurogenese beeinflussen.

Embryonale Stammzellen werden heimisch

Von Embryonen gewonnene Stammzellen stellen uns zwar vor ein ethisches

Dilemma, doch gibt es Anzeichen dafür, dass sie vielseitiger sind als

jene im erwachsenen Gehirn. Zwar können wir dafür sorgen, dass embryonale

Stammzellen in Kulturen eine bestimmte Entwicklung durchlaufen –

um beispielsweise für absterbende Zellen einzuspringen – doch verstehen

wir nicht, wie die Eingliederung von transplantierten Zellen ins Gehirn im

Einzelnen verläuft.

102

In der Mai-Ausgabe von Nature Biotechnology führen Viviane Tabar und

Mitarbeitende vom Memorial Sloan Kettering Cancer Center aus, dass

embryonale Stammzellen von Menschen, die ins Gehirn von jungen

erwachsenen Ratten verpflanzt wurden, gemeinsam mit den am Ort des

Transplantats befindlichen Zellen wanderten und sich differenzierten – sie

waren am selben Ort lokalisiert und trugen dort zur weiteren Neurogenese

bei. Da frühere Studien angedeutet hatten, transplantierte Stammzellen

würden mit bestehenden Zellen „verschmelzen“ und nicht die ihnen


vorgegebene Entwicklung ändern, suchten die Autoren nach Anzeichen

einer Verschmelzung – beispielsweise nach einem doppelten Nukleus

oder zusätzlichen Chromosomen – fanden aber keine. Die Autoren

schliessen daraus, dass transplantierte embryonale Stammzellen angemessen

auf Signale ihrer neuen Umgebung reagieren können und dass

ihre Nachkommen zugrunde gehende oder beschädigte Neuronen ersetzen

können 8 .

Inzwischen schlagen zwei Studien Methoden vor, um den ethischen

Bedenken rund um embryonale Stammzellen zu begegnen. Damit sich

diese Zellen vermehren, muss man den Embryo, der sie produziert, vernichten.

Einem Bericht in der Onlineausgabe von Nature vom 16. Oktober

zufolge modifizierten Robert Lanza und Mitarbeitende von der Advanced

Cell Technology in Worcester, Massachusetts, eine Technik, die bereits in

klinischen Einrichtungen für künstliche Fortpflanzung eingesetzt wird;

dort entnimmt man in der achtzelligen Entwicklungsphase (noch bevor

sich die „Blastozyste“ gebildet hat, die sich dann im Uterus einnistet) eine

einzelne Zelle und untersucht sie auf genetische Defekte. Lanza zeigte an

Mäusen, dass man diese Einzelzelle zur Entwicklung einer embryonalen

Stammzelllinie verwenden kann, ohne die Fähigkeit der Blastozyte, sich zu

einem Embryo zu entwickeln, zu beeinträchtigen 9 .

Stammzellen und Neurogenese

In derselben Ausgabe von Nature machten sich Alexander Meissner und

Rudolf Jaenisch Befunde aus früheren Forschungsarbeiten zunutze, denen

zufolge ein Cdx2 genanntes Gen für die Verbindungsstruktur ausschlaggebend

ist, über die sich der Embryo im Uterus einnistet. Die Forschenden

entwickelten Mäuse-Blastozysten mit verändertem Cdx2, die unfähig

waren sich einzunisten. Diese Methode ergab ein Gebilde, das sich nicht

zu einem lebensfähigen Embryo entwickeln, wohl aber embryonale

Stammzelllinien hervorbringen konnte; auf diese Weise lassen sich möglicherweise

Bedenken zerstreuen, man vernichte potentielles Leben 10 .

Neurogenese als Bewältigungsstrategie

nach einem Hirnschlag

Die Förderung der Neurogenese könnte nicht nur bei degenerativen

Erkrankungen des Nervensystems und bei Depression als therapeutischer

Ansatz in Frage kommen, sondern auch bei direkteren Formen einer Hirnschädigung.

Einige Studien zeigen, dass ein experimentell induzierter

Hirnschlag bei jungen, erwachsenen Ratten die Neurogenese steigert. In

der August-Ausgabe der Zeitschrift Stroke untersuchten Forschende des 103


University Hospital in Lund, Schweden, ob es im älteren Gehirn zu einer

ebensolchen Steigerung kommt. Sie stellten fest, dass die Neurogenese

nach einem Hirnschlag im Gehirn von jungen und alten Ratten in ähnlichem

Ausmasse stattfindet – ein Hinweis darauf, dass dieser Mechanismus

der Selbstheilung auch im alten Gehirn funktioniert 11 .

Ein Bericht in der Juni-Ausgabe derselben Zeitschrift zeigt auf, dass man –

zumindest bei Ratten – die Neurogenese nach einem Hirnschlag auf überraschend

einfache Weise anregen kann: indem man eine angereicherte

Umgebung zur Verfügung stellt. Erwachsene Ratten wurden zuerst einer

Prozedur unterzogen, die einen Hirnschlag imitiert; dann injizierte man

ihnen eine Substanz, die sich an Zellen anheftet, die sich teilen. Anschliessend

wurden die Ratten entweder in einer „angereicherten“, d. h. mit

Spielsachen, Tunnels und Turnvorrichtungen ausgestatteten Umgebung

gehalten oder in Standardkäfigen nur mit Futter, Wasser und Einstreu.

Fünf Wochen nach dem Hirnschlag war es bei den Ratten in der angereicherten

Umgebung zu einem Zuwachs an neuralen Stammzellen und einer

verstärkten Neurogenese gekommen – ein für das Verständnis und die

Behandlung von Hirnschäden sehr bedeutender Befund 12 .

Neue Neuronen sind für manche Arten

des Gedächtnisses lebenswichtig

Zwar wurde die Neurogenese im Gedächtniszentrum, dem Hippokampus,

mit Lernen und Gedächtnis in Verbindung gebracht, doch sind die Einzelheiten

weitgehend unbekannt. Man vermutet, dass frisch gebildete

Neuronen über Eigenschaften verfügen, die sich in einzigartiger Weise

dazu eignen, neue Erinnerungen zu bilden und dass hierin die Bestimmung

jener Neuronen liegt, die während einer Gedächtnisaufgabe „geboren“

werden.

104

Martin Wojtowicz und Mitarbeitende an der University of Lethbridge,

Alberta, Kanada, unterdrückten die Neurogenese im Hippokampus

erwachsener Ratten mittels einer niedrig dosierten Bestrahlung; vier

Wochen später, als keine neuen Neuronen vorhanden waren, trainierten

sie die Ratten in einem Wasserlabyrinth. Die Ratten wurden eine, zwei und

vier Wochen nach dem Training wieder ins Labyrinth verbracht um zu

testen, was sie im Gedächtnis behalten hatten. Die bestrahlten Ratten

merkten sich das Labyrinth ebenso leicht wie ihre unbehandelten Artgenossen

und schnitten nach einer Woche gleich gut ab; aber nach zwei und

vier Wochen wurde ihre Leistung bedeutend schlechter.


Diese in der Januar-Ausgabe der Zeitschrift Neuroscience veröffentlichten

Ergebnisse zeigen, dass für das räumliche Langzeitgedächtnis neue, zur

Zeit des Trainings 4 bis 28 Tage alte Neuronen nötig sind. Wenn sie visuelle

Hinweise benutzen konnten, merkten sich behandelte Ratten das Test-

Labyrinth ohne weiteres und auch eine Bestrahlung unmittelbar vor oder

nach dem Training hatte keinerlei Auswirkungen. Dieser Befund spricht

sehr dafür, dass Neurogenese am Aufbau und an der Konsolidierung von

langfristigen, vom Hippokampus abhängigen, räumlichen Erinnerungen

beteiligt ist 13 .

Stammzellen und Neurogenese

105


Denk- und

Erinnerungsstörungen

Alzheimer: bekannter Übeltäter, neuer Tatort 108

Wie sich die Ernährung auf Demenz auswirkt 109

Neue Methoden zur Behandlung der

Alzheimerschen Krankheit 110

Emotion und Gedächtnis 112

Bestimmen, an welchen Orten im Gehirn

Erinnerungen abgerufen werden 114

107


In diesem Jahr hat die Forschung bedeutende neue Erkenntnisse gewonnen,

wie wir Erinnerungen bilden und abrufen, und in der klinischen

Forschung wurden Studien begonnen, um mit neuartigen Methoden die

Entwicklung der Demenz zu verzögern; die wichtigste Untersuchung

wurde indessen an einem Mäusemodell der Alzheimerschen Krankheit

(Alzheimer’s disease, AD) durchgeführt.

Alzheimer: bekannter Übeltäter, neuer Tatort

Eine der grössten Herausforderungen bei der Erforschung der Alzheimerschen

Krankheit besteht darin zu bestimmen, ob es sich bei den Plaques

und Fibrillen, die sich im Gehirn der Kranken bilden, um eine Ursache oder

ein Nebenprodukt der Krankheit handelt. Frank LaFerla und Mitarbeitende

an der University of California in Irvine entdeckten einen vermutlich wichtigen

Hinweis.

Zuvor hatten sie ein Mäuse-Modell der AD entwickelt, bei dem sich im

ganzen Gehirn der Tiere Plaques und Fibrillen bilden und sie an Gedächtnisund

Lernstörungen leiden, die den bei Menschen festgestellten Defiziten

gleichen. 2005 berichteten sie in Neuron, dass die Mäuse im Alter von

4 Monaten erste Verhaltensstörungen zeigen, also noch bevor die Plaques

und Fibrillen auftauchen 1 .

Als sie das Gehirn von 4 Monate alten Mäusen genau untersuchten,

fanden sie jedoch, dass sich der Baustein für Plaques, das Beta-amyloid

108

Plaques und Fibrillen:

Ursache oder Wirkung?

Untersuchungen der Plaques und

Fibrillen, die bei der Alzheimerschen

Krankheit entstehen, weisen

darauf hin, dass sich das Beta-

Amyloid Protein zuerst innerhalb

von Neuronen anhäuft; erst später

treten sie ausserhalb von Nervenzellen

auf. Eine Plaque (oben

links) sieht auf diesem Bild von

Hippokampus-Gewebe dunkler

aus und die Fibrillen erscheinen

als kleinere schwarze Flecken.


Protein, „im Inneren“ der Neurone ansammelte. Mehr noch, als sie diese

Mäuse mit Antikörpern gegen Beta-Amyloid behandelten, lösten sich die

Ablagerungen in den Neuronen auf und die Tiere schnitten in Gedächtnisund

Lernaufgaben besser ab.

Diese Daten deuten darauf hin, dass das grundlegende Problem der AD in

der Ansammlung des Beta-Amyloids besteht. Anders als erwartet sind

jedoch nicht die Plaques ausserhalb der Neuronen für die Probleme verantwortlich,

sondern frühe Ablagerungen im Inneren der Zellen. Das Team

nimmt an, zu viel Beta-Amyloid Protein innerhalb der Neuronen verhindere,

dass die für Lern- und Gedächtnisfunktionen erforderlichen

Signale die Zelle normal passieren können. Plaques und Fibrillen scheinen

in einem späteren Krankheitsstadium zu entstehen; sie verschlimmern

vermutlich die bereits bestehenden Gedächtnis- und Lernstörungen.

Denk- und Erinnerungsstörungen

Wie sich die Ernährung auf Demenz auswirkt

Ankündigungen, wonach gewisse Nahrungsmittel oder Vitamine zur

Verhinderung einer Demenz hilfreich seien, sind verbreitet. Im Jahr 2005

gab es Entdeckungen, die entsprechende Behauptungen in einem Fall

stützten und in einem anderen in Frage stellten.

In einer in Alzheimer’s and Dementia: The Journal of the Alzheimer’s Association

veröffentlichten Studie fanden Maria Corrada und Mitarbeitende

an der University of California in Irvine, dass die Einnahme von viel

Folsäure das Risiko senkte, an AD zu erkranken 2 . An der Baltimore Longitudinal

Study of Aging nahmen 579 über 60jährige Freiwillige teil, die nicht

an einer Demenz litten. Kurz nachdem sie sich für die Studie eingeschrieben

hatten, hielten sie in einem Tagebuch die Nahrungsaufnahme einer

normalen Woche fest. Die Forschenden analysierten die Ernährung aller

Teilnehmenden und berechneten die jeweilige Aufnahme von B-Vitaminen

einschliesslich Folat, B6 und B12, von Antioxidationsmitteln einschliesslich

der Vitamine E und C sowie von Karotinoiden.

Nach einer mittleren Nachlaufzeit von neun Jahren hatten 57 Teilnehmende

eine AD entwickelt. Als die Forschenden die Angaben zur Nahrungsaufnahme

mit der Liste der Personen verglichen, die an AD erkrankt

waren, stellten sie fest, dass Leute, die mindestens die empfohlene tägliche

Menge an Folat konsumiert hatten, mit einer signifikant kleineren

Wahrscheinlichkeit krank wurden. Bezüglich der anderen Nährstoffe

ergab sich kein Zusammenhang. 109


Wie Folat die Nerventätigkeit schützt ist noch nicht klar. Den Forschenden

zufolge schien eine ergänzende Einnahme von Folat eine wirksame

Möglichkeit darzustellen, um die erforderliche Menge des Nährstoffes

zu erreichen.

Inzwischen untersuchten Thomas Rea und Mitarbeitende von der University

of Washington in Seattle anhand von Daten der grossen Cardiovascular

Health Study den Einfluss von Statinen auf das AD-Risiko 3 . Statine

sind Medikamente, die zur Senkung eines schädlichen Cholesterinspiegels

eingesetzt werden. Frühere epidemiologische Studien hatten zur

Annahme geführt, Statine könnten das Demenzrisiko senken, doch waren

die Daten nicht schlüssig.

Wie Reas Team in Archives of Neurology berichtete, überprüften sie

an 2798 Personen, die an der Health Cognition Unterstudie teilnahmen,

ob sich eine frühere Verwendung von Statin auf Demenz auswirkte;

sie fanden kein vermindertes Risiko durch die Verwendung von Statin.

Alle Teilnehmenden waren zu Beginn der Studie über 65 Jahre alt und

nicht dement.

Das im Vergleich zu früheren Studien höhere Durchschnittsalter der

Teilnehmenden könnte für dieses Ergebnis mitverantwortlich sein. Die

Forschenden vermuteten, es könnte vorteilhaft sein, mit der Verwendung

von Statin früher zu beginnen.

Neue Methoden zur Behandlung der

Alzheimerschen Krankheit

In den letzten Jahren hat die Wissenschaft verschiedene Methoden einer

Impftherapie der Alzheimerschen Krankheit getestet; diese Forschung

wurde im Jahr 2005 weitergeführt. Zwei Forschungsgruppen entdeckten

erste Anzeichen dafür, dass die Injektion von aus Spenderblut isolierten

Antikörpern in den Blutkreislauf von AD-Kranken deren kognitive Fähigkeiten

verbessert.

110

Bereits früher hatten Mark Weksler und Norm Relkin vom Weill Cornell

Medical Center in New York City festgestellt, dass die Konzentration der

Antikörper, die an Beta-Amyloid Protein binden, bei AD-Kranken unter

den Normwerten liegt. Daraus hatten sie gefolgert, eine Übertragung von

Antikörpern von gesunden Personen auf diese Kranken könnte einen Teil

des Beta-Amyloids beseitigen und den Krankheitsprozess verlangsamen.


Gereinigte Antikörper werden bereits in der Behandlung anderer Krankheiten

eingesetzt und als intravenöse Immunglobuline (IVIg) bezeichnet.

Um seine Annahme zu prüfen, führte das Team an acht Kranken eine

Phase-I-Studie durch, in der die Sicherheit des Medikaments getestet

wurde 4 . Wie das Team am Jahrestreffen der American Academy of Neurology

im April 2005 berichtete, war das Medikament gut verträglich und

schien sicher zu sein. Zwar lässt sich die therapeutische Wirksamkeit eines

Medikaments durch derart kleine Studien nicht belegen, doch weisen die

ersten Befunde darauf hin, dass dies der Fall sein könnte. Bei sechs der sieben

Kranken mit einer ausreichend langen Nachlaufzeit nach Beginn der

medikamentösen Behandlung zeigten Standardtests eine verbesserte

Kognition. Bei der siebten Person gab es zwar keine Verbesserung, aber

auch keine weitere Verschlechterung. Die Forschenden stellten fest, dass

das Beta-Amyloid im Liquor abgenommen hatte, was darauf schliessen

lässt, dass dies auch im Gehirn der Fall war.

Denk- und Erinnerungsstörungen

Bezeichnenderweise bestätigt die Arbeit von Weksler und Relkin eine

Arbeit, die Richard Dodel und Mitarbeitende im Jahr 2004 im Journal of

Neurology, Neurosurgery & Psychiatry veröffentlicht hatten 5 . Diese

Gruppe hatte nach einer Behandlung mit IVIg bei fünf AD-Kranken eine

verbesserte Kognition und weniger Beta-Amyloid Protein im Liquor

festgestellt. Der Umstand, dass das Medikament in keinem der Versuche

Nebenwirkungen hervorrief, ist bemerkenswert. Frühere Versuche, in

denen Forschende den Kranken einen Impfstoff injiziert hatten, der das

eigene Immunsystem der Kranken zur Bildung von Antikörpern

gegen Beta-Amyloid Protein veranlasste, hatte nämlich zu Komplikationen

geführt.

Beide Forschungsgruppen sind daran, ihre Versuche zu erweitern und

mehr Kranke einzubeziehen. Relkin und Mitarbeitende haben vor, die

Wirksamkeit in einem Versuch zu testen, bei dem einige Kranke mit IVIg

behandelt werden, während andere Placebo-Infusionen erhalten.

Die Pathologie der AD ist kompliziert und obwohl sich viele Forschende

auf die abnorme Ansammlung von Beta-Amyloid im Gehirn konzentrieren,

gibt es ein weiteres wichtiges Charakteristikum: den Untergang von Synapsen

und Neuronen in bestimmten Hirnbereichen. In der Annahme, dieser

Untergang von Synapsen und Neuronen könnte ein entscheidender

Grund für den kognitiven Verfall sein, untersuchten Mark Tuszynski und 111


Mitarbeitende von der University of California in San Diego, ob eine Steigerung

des neuralen Wachstums den Verlauf der Krankheit verlangsame 6 .

Das Team isolierte Hautzellen von acht Kranken, die alle an einer leichten

AD litten. In die in der Zellkultur wachsenden Zellen wurde das Gen übertragen,

das für den Nervenwachstumsfaktor (nerve growth factor, NGF)

kodiert. Dann wurden die Zellen mit ihrem hyperaktiven NGF-Gen in das

basale Vorderhirn der Kranken injiziert. Man ging davon aus, dass ein positiver

Ausgang des Experiments, wie bei Mäusen, dazu führen würde, dass

der NGF neurales Wachstum veranlasst und dadurch den durch AD verursachten

Verlusten entgegengewirkt.

Bei zwei Kranken kam es zu einer Verletzung des Gehirns, da sie während

der Injektion versehentlich den Kopf bewegten. Bei den übrigen sechs

Kranken erfolgte der Eingriff unter Vollnarkose so dass sich keine Probleme

ergaben. Diese sechs Kranken wurden nach einer durchschnittlichen

Nachlaufzeit von 22 Monaten evaluiert. Man fand keine langfristigen

Nebenwirkungen der Behandlung. Wie die Forschenden in

Nature Medicine berichteten, schien der kognitive Verfall, gemessen mit

Standardverfahren, bei allen sechs langsamer zu verlaufen. Ausserdem

liessen Positronen-Emissions-Tomographie-Scans vom Gehirn der Kranken

eine verbesserte Blutversorgung des behandelten Gebiets erkennen,

was impliziert, dass die neurale Aktivität höher war.

Eine der Personen, die während des Eingriffs eine Verletzung erlitten

hatten, starb fünf Wochen nach der Zellinjektion an einem Herzstillstand.

Als die Forschenden das Gehirn untersuchten, stellten sie fest, dass

das NGF-Gen aktiv gewesen war und dass Nervenzellen in der Umgebung

der behandelten Stelle neue Verbindungen zueinander aufgenommen

hatten. Ebenso wie die Versuche mit einer IVIg-Behandlung hat sich

auch die Gen-Therapie mit NGF noch keineswegs als wirksam erwiesen,

doch sind die vorläufigen Ergebnisse so positiv, dass sie weitere Versuche

rechtfertigen.

112

Emotion und Gedächtnis

Im Zusammenhang mit emotional gefärbten Erlebnissen entstandene

Gedächtnisinhalte sind stärker verankert als emotional weniger ausgeprägte.

Man weiss bereits, dass die Amygdala – sie ist das Zentrum der

emotionalen Verarbeitung im Gehirn – besonders emotionale Erinnerungen

verstärkt. Im Jahr 2005 wiesen Philip Shaw und Mitarbeitende nach,


dass die Bildung von Verstärkungsbahnen oder -kanälen zwischen der

Amygdala und anderen Teilen des Gehirns in einer frühen Entwicklungsphase

erfolgt 7 .

Wenn Personen, noch bevor sie erwachsen geworden waren, eine bilaterale

Schädigung der Amygdala erlitten, konnten sie sich besser an neutrale

Dinge als an emotional erregende erinnern. Im Gegensatz dazu blieb

die Fähigkeit, vorzugsweise emotional erregende Dinge zu speichern

bei Personen erhalten, deren Amygdala im Erwachsenenalter infolge

einer Operation zur Behandlung von Epilepsie geschädigt wurde. Diese

in Neurology veröffentlichten Daten, weisen darauf hin, dass es im Verlauf

der Hirnentwicklung eine entscheidende Periode gibt, in der sich jene

Bahnen bilden, die notwendig sind, um während des ganzen Lebens zwischen

emotional befrachteten und neutralen Erinnerungen unterscheiden

zu können.

Denk- und Erinnerungsstörungen

Unterdessen berichteten Elizabeth Kensinger und Daniel Schacter von der

Harvard University in Neuropsychologia, die Amygdala und der linke orbitofrontale

Kortex seien nicht nur daran beteiligt emotional bedeutende

Erinnerungen zu kodieren, sondern auch sie abzurufen 8 . Um herauszufinden,

welche Bereiche beim Abrufen von neutralen und emotional geladenen

Erinnerungen involviert sind, zeigte das Team Freiwilligen eine Liste,

auf der neutrale Wörter (etwa „Frosch“) und solche, die Beunruhigung

oder Erregung auslösten (wie „Sarg“), in zufälliger Reihenfolge aufgeführt

waren, und forderte sie auf, sich jedes bildhaft vorzustellen. Auf die Hälfte

der Wörter folgte dann ein Bild des Gegenstands, auf die andere Hälfte ein

leerer weisser Bildschirm. In einem dritten Abschnitt des Versuchs zeigte

man den Freiwilligen verschiedene Bilder und fragte, ob sie die abgebildeten

Gegenstände zuvor in der Nur Wort-Gruppe, in der Wort und Bild-

Gruppe, oder in keiner von beiden gesehen hatten.

Während diesem letzten Abschnitt, lagen die Freiwilligen in einem

Magnetresonanz-Tomographie-Scanner, so dass Kensinger und Schacter

feststellen konnten, welche Hirnregionen an einer korrekten Erinnerung

beteiligt sind. Der linke anteriore Hippokampus war während der korrekten

Erinnerung an beide Arten von Gegenständen aktiv. Die rechte Amygdala

und der linke orbitofrontale Kortex waren jedoch nur bei der Erinnerung

an emotionale Gegenstände aktiv. Im Gegensatz dazu aktivierte die

Erinnerung an neutrale Gegenstände den lateralen inferioren präfrontalen

Kortex und den linken posterioren Hippokampus. 113


Der Umstand dass, je nach der Art der Erinnerung, unterschiedliche

Regionen aktiviert wurden, besagt nicht nur, dass diese Erinnerungen auf

ihrem Weg ins Gehirn unterschiedlich kodiert werden, sondern auch, dass

sie über jeweils verschiedene Bahnen verlaufen.

Bestimmen, an welchen Orten im Gehirn

Erinnerungen abgerufen werden

Verhaltensstudien haben darauf hingewiesen, dass die Kenntnis eines

Gegenstands, im Sinne von mit ihm überhaupt vertraut sein, und die

spezifische Erinnerung daran, wann bzw. ob man ihn gesehen hat, auf

unterschiedlichen neuralen Bahnen im Gehirn beruht. Um herauszufinden,

welche Regionen jeweils beteiligt sind und wie weit sich die

Bahnen überdecken, arbeiteten Andrew Yonelinas und Mitarbeitende

von der University of California in Davis ein Experiment aus, dank dem

sich die Aktivitäten mit Hilfe von Magnetresonanz-Tomographie unterscheiden

lassen 9 .

Die Studie wurde in zwei Phasen durchgeführt und beide Male lagen die

Freiwilligen im Scanner. In der ersten Phase zeigte man ihnen eine Reihe

von Wörtern und forderte sie auf, bei jedem Wort anzugeben, ob es einen

konkreten Gegenstand oder ein abstraktes Konzept bezeichnete. In der

zweiten Phase zeigte man ihnen eine andere Reihe von Wörtern, die aus

einigen der ersten Liste und aus einigen neuen bestand. Diesmal sollten

die Versuchspersonen angeben, ob sie sich im Zusammenhang mit dem

Wort an irgendetwas Besonderes erinnern konnten, etwa wie es auf dem

Bildschirm ausgesehen hatte oder was ihnen durch den Kopf gegangen

war, als sie es zum ersten Mal gesehen hatten. Wenn sie sich an nichts

Besonderes erinnerten, stuften sie auf einer Skala von 1 bis 4 ein, wie

sicher sie waren, dass ihnen dieses Wort in der ersten Phase gezeigt

worden war.

114

Das Forschungsteam berichtete im Journal of Neuroscience, dass für diese

verschiedenen Arten von Erinnerung unterschiedliche Hirnregionen erforderlich

sind. Das Abrufen stützte sich auf die vordere mediale Region des

präfrontalen Kortex, den lateralen parietalen Kortex und den hinteren

Gyrus cinguli. Vertrautheit wurde in den lateralen Regionen des präfrontalen

Kortex, dem superioren parietalen Kortex und dem Praecuneus verarbeitet.

Der Hippokampus war bei spezifischen Erinnerungen involviert; er

war weniger aktiv, wenn der Begriff besser vertraut war, und aktiver, wenn

der Begriff weniger vertraut war.


Denk- und Erinnerungsstörungen

Regionen für Erinnerungen

Das Bild auf dem Computerbildschirm hinter der Forscherin Martina Piefke vergleicht

das männliche und das weibliche Gehirn während einer Erinnerungsübung. Piefkes

Team fand heraus, dass Männer und Frauen unterschiedliche Teile des Gehirns einsetzen,

um sich an emotional relevante Begebenheiten zu erinnern, die sie erlebt hatten.

Martina Piefke und Mitarbeitende vom Institut für Medizin in Jülich,

Deutschland, berichteten in Human Brain Mapping über eine ähnliche

Forschungsarbeit, die ergeben hatte, dass bei Männern und Frauen jeweils

unterschiedliche Hirnregionen für das Abrufen von emotionalen autobiographischen

Ereignissen (dies gehört zum episodischen Gedächtnis)

verantwortlich sind 10 . Man hatte bereits früher zahlreiche geschlechtsspezifische

Unterschiede in der neuralen Verarbeitung identifiziert. Beispielsweise

übertreffen Männer Frauen in räumlichen Aufgaben, während

Frauen Männer in sprachlichen übertreffen. Zudem neigen Frauen dazu,

detailliertere und emotional stärkere Erinnerungen an vergangene Ereignisse

ihres Lebens zu haben. Welche neuralen Unterschiede solchen

Beobachtungen zugrunde liegen, war jedoch nie erforscht worden. Was

die berichteten detaillierteren Erinnerungen von Frauen anbelangt, gibt es

zwei Haupttheorien: Entweder erleben sie Ereignisse intensiver und kodieren

sie daher effizienter oder sie verwenden einen anderen kognitiven Stil,

der die Speicherung von Ereignissen und deren Erinnerung bestimmt.

In ihrer Untersuchung erkundigte sich Piefkes Gruppe bei zehn Männern

und zehn Frauen nach emotional negativen und positiven Vorkommnissen

in der letzten Zeit sowie in der Kindheit. Bezüglich der Fähigkeit, sich an 115


Vorkommnisse zu erinnern, fanden die Forschenden bei den Versuchspersonen

keine Unterschiede. Was die Aktivität einiger Hirnregionen

anbelangte, gab es jedoch während der Aufgabe geschlechtsspezifische

Unterschiede. Zahlreiche Hirnregionen wurden bei einem solchen Abrufen

sowohl von Männern als auch von Frauen verwendet, aber im Vergleich

zu Frauen zeigten Männer bei allen Arten von Gedächtnisaufgaben

(negative vs. positive, neuere vs. ältere) mehr Aktivität im linken parahippokampalen

Gyrus. Frauen zeigten dagegen bei allen Stimuli mehr Aktivität

im rechten dorsolateralen praefrontalen Kortex und, während des

Abrufens von negativen oder älteren Gedächtnisinhalten, auch im rechten

insulären Kortex.

Da das Team bezüglich der Fähigkeit, sich an Ereignisse zu erinnern, zwischen

Männern und Frauen keine statistisch signifikanten Unterschiede

fand, weisen diese Daten darauf hin, dass Frauen andere kognitive Strategien

verwenden, um emotional relevante Erinnerungen zu kodieren, einzuüben

und an sie zu denken, so dass es schliesslich den Anschein macht,

ihre Abrufmechanismen seien effizienter. Die Forschenden kommen zum

Schluss, dass sich die Effizienz der Gedächtnisspeicherung nicht unterscheidet,

auch wenn für ähnliche Aufgaben unterschiedliche Hirnregionen

eingesetzt werden.

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S. 11: Photograph courtesy of Marcus Raichle

S. 17: Photographs courtesy of Marilyn Albert and Guy McKhann

S. 25: Will & Deni McIntyre / Science Photo Library

S. 28: Reprinted with permission from the American Journal of Psychiatry, (© 2005). American

Psychiatric Association.

S. 31: Screen captures courtesy of Dr. Geraldine Dawson

S. 35: © Royalty-Free / Corbis

S. 38: Diagram courtesy of Dr. Harry Baker

S. 41: Photograph courtesy of the Cleveland Clinic

S. 43: John Bavosi / Science Photo Library

S. 45: Illustration by Benjamin Reece

S. 50: Photograph by Les Todd

S. 53: Photograph by Don Carstens / PictureQuest

S. 63: Brand X Pictures

S. 67: Martin M. Rotker / Science Photo Library

S. 68: © 2005 Pardo et al. Reprinted with permission of John Wiley & Sons, Inc.

S. 71: Romilly Lockyer / Brand X Pictures

S. 76: Graph courtesy of Luda Diatchenko

S. 79: BananaStock

S. 81: Photograph courtesy of Dr. Andreas Meyer-Lindenberg, NIH/NIMH

S. 83: © 2005, Kathryn Born

S. 89: Bill Longcore / Science Photo Library

S. 92: Illustration courtesy of Gary Aston-Jones and Glenda-Harris

S. 93: Photograph by Les Todd

S. 97: Bill Longcore / Science Photo Library

S. 100: Photograph courtesy of Fred Gage, The Salk Institute

S. 107: Anthony Harvie / Getty Images

S. 108: Science Photo Library

S. 115: Photograph courtesy of Martina Piefke

128


Stelle Dir

eine Welt vor ...


130

… in der Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson,

Lou Gehrig (ALS) sowie Retinitis pigmentosa

und andere Ursachen von Erblindung

jeweils in einem frühen Stadium erkannt

und umgehend mit Medikamenten behandelt

werden, die eine Verschlimmerung, noch vor

dem Auftreten schwerwiegender Schädigungen

verhindern.

… in der die genetischen Bahnen und die

umweltbedingten Auslöser, die Menschen für

Geisteskrankheiten disponieren, bekannt sind,

so dass entsprechende diagnostische Tests

und zielgerichtete Therapien – einschliesslich

Medikamente, Beratung und vorbeugende

Eingriffe – in grossem Umfang zur Verfügung

stehen und umfassend angewendet werden.

… in der neue Erkenntnisse über die Entwicklung

des Gehirns dazu verwendet werden,

die entscheidenden Vorteile des Lernens in

den ersten Lebensjahren zu fördern und mit

dem Altern zusammenhängende Krankheiten

zu bekämpfen.

… in der Rückenmarksverletzungen nicht

länger zu lebenslänglichen Lähmungen führen,

da das Nervensystem dazu gebracht werden

kann, Nervenschaltkreise neu zu gestalten und

die Bewegung der Muskeln wieder herzustellen.

… in der Drogenabhängigkeit und Alkoholismus

das Leben von Menschen nicht länger

im Griff haben, da leicht zugängliche Behandlungen

jene Veränderungen im Gehirn beeinflussen

können, die für das Absetzen von

Abhängigkeit erzeugenden Substanzen verantwortlich

sind, aber auch Sucht und Verlangen

hervorrufen können.

… in der das tägliche Leben der Menschen

nicht mehr von depressiven Episoden oder

Angstattacken beeinträchtigt wird, da wirksamere

Medikamente zur Behandlung dieser

Krankheiten verfügbar werden.

Es mag zwar vielen unrealistisch und utopisch

vorkommen, aber wir dürfen festhalten, dass

wir gegenwärtig in einer ausserordentlich

aufregenden Zeit der Geschichte der Neurowissenschaft

leben. Die im vergangenen Jahrzehnt

erfolgten Fortschritte in der Forschung

haben uns weiter gebracht als wir gehofft

hatten. Wir verstehen die grundlegenden

Mechanismen der Hirntätigkeit wesentlich

besser und sind nun an dem Punkt angelangt,

an dem wir diese Erkenntnisse für therapeutische

Zwecke fruchtbar machen können.

Wir haben bereits angefangen, Strategien,

neue Techniken und Behandlungsformen

zur Bekämpfung einer ganzen Reihe neurologischer

Krankheiten und Störungen zu entwickeln.

Indem wir Therapieziele festlegen

und unser Wissen anwenden, werden wir

wirksame Behandlungen und in einigen Fällen

wohl auch Heilmethoden entwickeln.

Bei allem, was wir in letzter Zeit im Bereich

der Neurowissenschaft gelernt haben, erkennen

wir immer deutlicher, wie vieles wir nicht

wissen. Dadurch wird es immer dringlicher,

dass wir die Grundlagenforschung vorantreiben,

die sich mit der weiterreichenden Frage,

wie lebende Organismen überhaupt funktionieren,

befasst. Dies wird dazu beitragen,

jene komplexen Fragestellungen anzugehen,

welche zu wissenschaftlichen Entdeckungen

führen.

Die koordinierte Arbeit von Tausenden, die

in den verschiedenen Bereichen der Grundlagenforschung

und der klinischen Forschung

wissenschaftlich tätig sind, hat uns eine

grosse Menge an Informationen gebracht;

sie umfassen so unterschiedliche Gebiete

wie die Strukturanalyse von Molekülen, die

gezielte Entwicklung neuer Pharmaka, die Genomforschung,

bildgebende Untersuchungen

des Gehirns, kognitive Neurowissenschaft

und klinische Studien. Dieses ganze Wissen


können wir nun breit zur Behandlung neurologischer

Krankheiten und Störungen einsetzen.

Diese wissenschaftliche Arbeit werden

wir auch weiterhin nicht nur individuell und

ausgerichtet auf die das eigene spezifische

Interessengebiet weiterführen, sondern gemeinsam

mit Kollegen aller wissenschaftlichen

Bereiche nach Möglichkeiten der interdisziplinären

Zusammenarbeit suchen.

Um unsere Aufgabe erfolgreich zu erfüllen,

sind wir auch auf das Vertrauen der Öffentlichkeit

angewiesen. Forschende und Laien

müssen daher aus den neuen Erkenntnissen

der Hirnforschung entstehenden ethischen

und sozialen Konsequenzen gemeinsam

erörtern.

Die Dana Alliance for Brain Initiatives und

die European Dana Alliance for the Brain ist

eine Gemeinschaft von Neurowissenschaftlern

und Neurowissenschaftlerinnen, die sich

hochgesteckte Ziele gesetzt haben; dies

zeigte sich bereits im Jahre 1992, als in Cold

Spring Harbor, New York, ein Forschungsplan

aufgestellt wurde und dann im Jahre 1997, als

die neu gebildete europäische Gruppe sich

auf ihre eigenen Zielsetzungen verpflichtete.

Beide Gruppen sind gegenwärtig daran, ihre

konkreten Zielvorstellungen so anzupassen,

dass sie die erreichten Fortschritte optimal

ausnützen können. Wir stecken uns auch

neue Ziele, die uns den Weg zu bald Erreichbarem

weisen, und stellen langfristige Pläne

auf. Indem wir uns ausmalen, welche positiven

Auswirkungen diese neue Ära der Neurowissenschaft

voraussichtlich haben wird, beschleunigen

wir die auf das Erreichen unserer

Ziele ausgerichteten Entwicklungen.

Die Ziele

Die verheerenden Auswirkungen der Alzheimer-Krankheit

bekämpfen. Bei der Alzheimer-Krankheit

kommt es zur Ansammlung

eines Proteinfragments von Amyloid, welches

die Nervenzellen schädigt. Der Mechanismus

dieser Ansammlung wurde inzwischen in

Tierversuchen biochemisch genetisch untersucht.

Aufgrund dieser Tiermodelle werden

gegenwärtig therapeutische Substanzen und

ein möglicherweise wirksamer Impfstoff entwickelt,

die die Anhäufung dieser schädlichen

Substanz verhindern oder ihren Abbau

beschleunigen sollen. Diese neuen Therapien,

die schon bald an Menschen erprobt werden

können, wecken die begründete Hoffnung,

dass der Krankheitsverlauf wirkungsvoll behandelt

werden kann.

Die optimale Behandlung der Parkinson-

Krankheit herausfinden. Medikamente, die

auf die Dopaminbahnen des Gehirns einwirken,

wurden erfolgreich zur Behandlung der

motorischen Störungen der Parkinson-Krankheit

eingesetzt. Leider verliert sich dieser therapeutische

Effekt bei vielen Patienten nach

5 bis 10 Jahren. Nun werden neue Medikamente

entwickelt; sie sollen die Wirkung der

auf Dopamin beruhenden Behandlungen verlängern

und den für die Krankheit verantwortlichen

selektiven Untergang von Nervenzellen

verzögern. Patienten, die auf die

medikamentöse Behandlung nicht ansprechen,

könnten von chirurgischen Methoden,

etwa der tiefen Hirnstimulation, profitieren.

Dank neueren Formen der Bildgebung des

Gehirns lässt sich feststellen, ob diese Behandlungsformen

tatsächlich Nervenzellen vor dem

Untergang bewahren und die normalen Schaltkreise

wieder herstellen können.

Stelle Dir eine Welt vor ...

Das Auftreten von Hirnschlag reduzieren

und die Therapie des Hirnschlags verbessern.

Herzkrankheiten und Hirnschlag treten

beträchtlich seltener auf, wenn Leute aufhören

zu rauchen, auf einen tiefen Cholesterinspiegel

achten, durch Diät und sportliche

Betätigung ihr normales Gewicht beibehalten

und wenn ein vorhandener Diabetes 131


132

diagnostiziert und behandelt wird. Wenn

ein Hirnschlag aufgetreten ist, können die

rasche Erhebung des Befunds und sofortige

Behandlung eine erstaunliche Verbesserung

mit weniger Folgeerscheinungen bewirken.

Neue Behandlungsmethoden, um die akuten

Auswirkungen eines Schlaganfalls auf Hirnzellen

weiter zu reduzieren, sind im Entwicklungsstadium.

Weitere Verbesserungen erwarten

wir von neuen Rehabilitationsverfahren,

die auf der neuen Erkenntnis von

Reorganisationsvorgängen im Gehirn nach

Schädigungen beruhen.

Erfolgreichere Behandlungen von Gemütskrankheiten

entwickeln wie Depression,

Schizophrenie, Zwangserkrankung und

manisch-depressive Erkrankung. Zwar wurden

im letzten Jahrzehnt die für diese Krankheiten

verantwortlichen Gene noch nicht gefunden,

doch dürfte die Sequenzierung des

menschlichen Genoms einige an diesen Krankheiten

beteiligte Gene aufdecken. Neue bildgebende

Verfahren gepaart mit Erkenntnissen

über die Aktivitäten dieser Gene im

Gehirn werden erkennen lassen, was bei

diesen Erkrankungen des Gemüts und des

Denkens in den einzelnen Hirnschaltkreisen

schief läuft. Dies wird die Grundlage für eine

bessere Diagnose, für eine wirksamere Anwendung

der heute zur Verfügung stehenden

Medikamente und für die Entwicklung

völlig neuartiger therapeutischer Substanzen

bilden.

Die genetischen und neurobiologischen

Ursachen der Epilepsie aufdecken und die

Behandlung verbessern. Das Verständnis

der genetischen Grundlagen der Epilepsie

und der neuralen Vorgänge, die zu Anfällen

führen, wird präventive Diagnosen und zielgerichtete

Therapien ermöglichen. Die Fortschritte

der elektronischen und chirurgischen

Therapien lassen wirkungsvolle Behandlungsmöglichkeiten

erwarten.

Neue, wirkungsvolle Ansätze zur Vorbeugung

und Behandlung der Multiplen Sklerose

finden. Heute stehen uns erstmals

Medikamente zur Verfügung, die erlauben,

den Verlauf dieser Krankheit zu beeinflussen.

Neue Medikamente, die die Immunreaktion

des Körpers verändern, werden Anzahl und

Intensität der Schübe der Multiplen Sklerose

weiter vermindern. Ausserdem werden wir

neue Methoden anwenden, um die langfristige

Progression aufzuhalten, die durch

den Untergang von Nervenfasern verursacht

wird.

Bessere Behandlungen bei Hirntumoren

entwickeln. Viele Arten von Hirntumoren, vor

allem die bösartigen und solche, die durch

Ableger einer Krebserkrankung ausserhalb des

Gehirns zustande kommen, lassen sich nur

schwer behandeln. Bildgebende Verfahren,

die Behandlung mit fokussierter Bestrahlung,

verschiedene Methoden, um Medikamente

in den Tumor zu bringen, und die Bestimmung

von genetischen Markern, die zur Diagnose

beitragen werden, bilden die Grundlage

zur Entwicklung innovativer Therapien.

Die Erholung nach traumatischen Hirn- und

Rückenmarksverletzungen verbessern. Wir

sind dabei, Behandlungsmöglichkeiten zu erproben,

die unmittelbar nach einer Verletzung

den Umfang des verletzten Gewebes

verringern sollen. Andere Wirkstoffe zielen

darauf ab, die Schaltkreise der Nervenfasern

wiederherzustellen. Techniken zur Förderung

der Zellregeneration im Gehirn, um die abgestorbenen

und beschädigten Nervenzellen

zu ersetzen, werden ausgehend von Tiermodellen

schon bald auch an Menschen klinisch

erprobt werden. Gegenwärtig werden

elektronische Prothesen entwickelt, die die

Mikrochip-Technik verwenden, um Nervenschaltkreise

zu steuern und dadurch die

Bewegungsaktivität gelähmter Gliedmassen

wieder zu ermöglichen.


Neue Methoden für den Umgang mit

Schmerzen entwickeln. Der Schmerz muss

heute in der Medizin nicht mehr einfach hingenommen

werden. Die Erforschung der

Ursachen von Schmerzen sowie der Nervenaktivität,

die für ihn verantwortlich ist, wird

den Neurowissenschaftlern Mittel in die

Hand geben, um wirksamere und zielgerichtete

Therapien zur Schmerzbekämpfung

zu entwickeln.

Die Ursachen der Abhängigkeit auf der

Ebene des Gehirns behandeln. Forschende

konnten jene Nervenschaltkreise im Gehirn

bestimmen, die an der Abhängigkeit aller

gängigen Mittel beteiligt sind, und haben die

wichtigsten Rezeptoren für diese Wirkstoffe

geklont. Neue bildgebenden Verfahren, werden

die neurobiologischen Mechanismen

feststellen lassen, die ein normales Gehirn in

ein abhängiges Gehirn verwandeln, und die

Entwicklung von Therapien ermöglichen, um

diese Veränderung entweder rückgängig zu

machen oder zu kompensieren.

Die Hirnmechanismen verstehen, die der

Reaktion auf Stress, Angst und Depression

zugrunde liegen. Geistige Gesundheit ist

eine Vorbedingung für eine gute Lebensqualität.

Stress, Angst und Depression schaden

nicht nur dem Leben der davon betroffenen

Personen, sie können auch verheerende Auswirkungen

auf die Gesellschaft haben. Wenn

es uns gelingt, die Stressreaktion des Organismus

sowie die an Angst und Depression

beteiligten Hirnschaltkreise besser zu verstehen,

werden wir wirksamere präventive

Massnahmen entwickeln können und auch

bessere Behandlungsverfahren, um ihre Auswirkungen

zu lindern.

Die Strategie

Die Entdeckungen der Erforschung des Genoms

ausnützen. Die vollständige Sequenz

aller Gene, des menschlichen Genoms wird

schon bald zur Verfügung stehen. Dies

bedeutet, dass wir im Verlauf der nächsten

10 bis 15 Jahre in der Lage sein werden, für

jeden Bereich des Gehirns und für jedes

Lebensstadium – vom frühen embryonalen

Leben an, über die Kindheit, die Adoleszenz

bis zum Erwachsenenalter – zu bestimmen,

welche Gene aktiv sind. Wir werden feststellen

können, welche Gene bei verschiedensten

neurologischen und psychiatrischen Krankheiten

verändert sind, so dass ihre Proteinprodukte

entweder ganz fehlen oder auf eine

abnorme Weise funktionieren. Dank dieser

Methode ist es bereits möglich, die genetische

Grundlage von Krankheiten wie Huntington,

spinozerebelläre Ataxie, Muskeldystrophie

und fragiles X-Syndrom zu bestimmen.

Insgesamt verspricht die Entdeckung von

Genen und ihre Anwendung zur klinischen

Diagnose die Neurologie und Psychiatrie

grundlegend zu verändern und stellt eine der

grössten Herausforderungen der Neurowissenschaft

dar. Zum Glück verfügen wir über

Mikroarrays oder „Gen-Chips“, die diese

Entwicklungen sehr beschleunigen und uns

sowohl für die Diagnose als auch für die

Entwicklung neuer Therapien wirkungsvolle

Mittel in die Hand geben.

Stelle Dir eine Welt vor ...

Unser Wissen über die Entwicklung des

Gehirns anwenden. Von der Empfängnis

bis zum Tod durchläuft das Gehirn ganz

bestimmte Entwicklungsstadien mit jeweils

unterschiedlicher Anfälligkeit für Schädigungen

und Fähigkeit zur Entwicklung, Tendenzen,

die entweder gefördert oder gehemmt

werden können. Um die Behandlung von

Entwicklungsstörungen wie Autismus sowie

Aufmerksamkeits- und Lernstörungen zu verbessern,

wird die Neurowissenschaft eine

detailliertere Darstellung der Hirnentwicklung

erarbeiten. Da gewisse Probleme der Hirnentwicklung

mit anderen Entwicklungsphasen 133


134

wie der Adoleszenz oder dem Altern zusammenhängen,

wird uns das Verständnis der

Veränderungen des Gehirns im Verlauf dieser

Perioden neue Therapien ermöglichen.

Das riesige Potential der Plastizität des

Gehirns ausnutzen. Wenn wir die Neuroplastizität

– die Fähigkeit des Gehirns sich selbst

wiederherzustellen und anzupassen – ausnutzen,

kann die Neurowissenschaft Behandlungen

von degenerativen neurologischen

Erkrankungen fördern und Möglichkeiten zur

Verbesserung von gesunden und kranken

Hirnfunktionen bereitstellen. In den kommenden

zehn Jahren werden Zellen therapeutisch

ersetzt werden und die Förderung

der Neubildung von Zellen wird zu neuen

Behandlungen von Hirnschlag, Rückenmarksverletzungen

und der Parkinson Krankheit

führen.

Unser Verständnis des spezifisch Menschlichen

vergrössern. Wie funktioniert das Gehirn

? Die Neurowissenschaft ist nun so weit,

dass sie die entscheidenden Fragen nicht nur

stellt, sondern auch anfängt sie zu beantworten.

Welche Mechanismen und grundlegenden

Nervenschaltkreise ermöglichen es uns,

Erinnerungen zu speichern, aufmerksam zu

sein, unsere Emotionen wahrzunehmen und

auszudrücken, Entscheidungen zu treffen,

Sprache zu gebrauchen und kreativ zu sein?

Die Bemühungen, eine „einheitliche Feldtheorie“

des Gehirns zu entwickeln, werden

grosse Möglichkeiten eröffnen, das menschliche

Potential zu maximieren.

Die Methoden

Zellen ersetzen. Ausgewachsene Nervenzelle

können sich nicht replizieren, um die

durch eine Krankheit oder eine Verletzung

verloren gegangenen Zellen zu ersetzen.

Methoden, die sich die Fähigkeit der Nervenstammzellen

(den Vorläufern von Nervenzellen)

zunutze machen, sich zu neuen Nervenzellen

zu differenzieren, werden die Behandlung

neurologischer Erkrankungen möglicherweise

revolutionieren. Die Verpflanzung von

Nervenstammzellen, die bisher an Tiermodellen

durchgeführt wird, wird schon bald das

Stadium von klinischen Studien an Menschen

erreichen. Wie die Entwicklung dieser Zellen

gesteuert werden kann, wie sie an den richtigen

Ort gebracht und veranlasst werden können,

die geeigneten Verbindungen zu bilden,

sind aktuelle Themen der Forschung.

Reparaturmechanismen von Nervenzellen.

Dank der dem Nervensystem innewohnenden

Fähigkeit der Wiederherstellung – in

gewissen Fällen werden neue Nervenzellen

regeneriert, in andern die Verkabelung wiederhergestellt

– hat das Gehirn die Möglichkeit,

sich selbst „wieder in Ordnung zu bringen“.

Wenn es uns gelingt, diese Prozesse zu

fördern, dürfen wir hoffen, Patienten mit Rükkenmarks-

oder Kopfverletzungen heilen zu

können.

Verfahren, um die Degeneration des Nervensystems

aufzuhalten oder ihr vorzubeugen.

Viele Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer,

Huntington und ALS sind die Folge

einer Degeneration spezifischer Nervenzell-

Populationen in bestimmten Hirnbereichen.

Die heutigen Behandlungsmethoden beeinflussen

zwar die Symptome einer Krankheit

wie Parkinson, nicht aber den fortschreitenden

Untergang der Nervenzellen. Techniken,

die auf unseren Kenntnissen der Mechanismen

des Zelltods aufbauen, werden vermutlich zu

Methoden führen, die die Degeneration von

Nervenzellen verhindern und damit ein Fortschreiten

der Krankheit aufhalten können.

Verfahren, um die Expression von Genen

im Gehirn zu verändern. Es ist möglich, die

Wirkung bestimmter Gene im Gehirn von

Versuchstieren entweder zu verstärken oder


zu blockieren. Mutierte Gene von Menschen,

die neurologische Krankheiten wie Huntington

und ALS verursachen, werden bei Versuchstieren

eingesetzt, um die Entwicklung

neuer Therapien zur Prävention der Neurodegeneration

voranzutreiben. Solche Techniken

haben uns bereits wertvolle Informationen

über normale Vorgänge wie die Entwicklung

des Gehirns, Lernen und die Bildung neuer

Erinnerungen vermittelt. Diese Techniken bieten

uns die Möglichkeit, normale und abnorme

Hirnprozesse wesentlich intensiver als je

zuvor zu untersuchen; sie werden wohl mit der

Zeit auch klinisch zur Behandlung verschiedener

Hirnkrankheiten angewendet werden.

Neuartige Methoden um Heilmittel zu entdecken.

Fortschritte der strukturellen Biologie,

der Genomforschung und der rechnergestützen

Chemie erlauben es Forschenden, neue

Pharmaka in einem nie zuvor gekannten Ausmass

hervorzubringen, von welchen viele in

der klinischen Anwendung von beträchtlichem

Nutzen sein könnten. Die Entwicklung

neuer, rascher Screening-Verfahren, die auf

„Gen-Chips“ und anderen hochentwickelten

Techniken beruhen, werden in gewissen Fällen

das Zeitintervall zwischen der Entdeckung

einer neuen Substanz und ihrer klinischen

Erprobung von mehreren Jahren auf einige

Monate reduzieren.

Stelle Dir eine Welt vor ...

Verbesserte bildgebende Verfahren. Die Abbildungen

sowohl der Hirnstrukturen wie

auch der Hirnfunktionen wurden stark verbessert.

Dank der Entwicklung von Verfahren,

die Hirnfunktionen ebenso rasch und

genau abbilden wie sie stattfinden, sind

„Echtzeit“-Abbildungen von Hirnfunktionen

möglich geworden. Diese Techniken erlauben

es den Forschenden genau zu verfolgen,

welche Teile des Gehirns am Denken, Lernen

und Erleben von Emotionen beteiligt sind.

Elektronische Hilfsmittel als Ersatz für nicht

funktionstüchtige Hirnbahnen. Mit der Zeit

wird es wohl möglich sein, verletzte Hirnbahnen

zu umgehen. Wir hoffen, dass die Verwendung

von Multielektroden-Implantaten

und Mikro-Computer-Vorrichtungen – welche

die Aktivität im Gehirn aufzeichnen und

in Signale übersetzen, die ans Rückenmark,

an die motorischen Nerven oder direkt an die

Muskeln weitergeleitet werden – uns so weit

bringen wird, dass Verletzte auf die Wiederherstellung

ihrer Funktionstüchtigkeit hoffen

dürfen.

135


Members of EDAB

AGID Yves* Hôpital de la Salpêtrière, Paris, France

AGUZZI Adriano University of Zurich, Switzerland

ANDERSEN Per* University of Oslo, Norway

ANTUNES João Lobo University of Lisbon, Portugal

AUNIS Dominque INSERM Strasbourg, France

AVENDAÑO Carlos University of Madrid, Spain

BADDELEY Alan University of York, UK

BARDE Yves-Alain* University of Basel, Switzerland

BELMONTE Carlos Instituto de Neurosciencias,

Alicante, Spain.

BENABID Alim-Louis INSERM and Joseph Fourier

University of Grenoble, France

BEN-ARI Yehezkel INSERM-INMED, Marseille,

France

BENFENATI Fabio University of Genova, Italy

BERGER Michael University of Vienna, Austria

BERLUCCHI Giovanni* Università degli Studi di

Verona, Italy

BERNARDI Giorgio University Tor Vergata-Roma,

Italy

BERTHOZ Alain* Collège de France, Paris, France

BEYREUTHER Konrad* University of Heidelberg,

Germany

BJÖRKLUND Anders* Lund University, Sweden

BLAKEMORE Colin* Medical Research Council, UK

BOCKAERT Joel CNRS, Montpellier, France

BORBÉLY Alexander University of Zurich,

Switzerland

BRANDT Thomas University of Munich, Germany

BRUNDIN Patrik Lund University, Sweden

BUDKA Herbert University of Vienna, Austria

BUREŠ Jan* Academy of Sciences, Prague, Czech

Republic

BYSTRON Irina University of St Petersburg, Russia

CARLSSON Arvid University of Gothenburg,

Sweden

CHANGEUX Jean-Pierre Institut Pasteur, Paris,

France

CHERNISHEVA Marina University of St

Petersburg, Russia

CHVATAL Alexandr Institute of Experimental

Medicine ASCR, Prague, Czech Reuplic

CLARAC François CNRS, Marseille, France

CLEMENTI Francesco* University of Milan, Italy

COLLINGRIDGE Graham* University of Bristol, UK

CUÉNOD Michel* University of Lausanne,

Switzerland

CULIC Milka University of Belgrade, Yugoslavia

DAVIES Kay* University of Oxford, UK

DELGADO-GARCIA Jose Maria Universidad

Pablo de Olavide, Seville, Spain; President of the

Spanish Neuroscience Society

DICHGANS Johannes University of Tübingen,

Germany

DOLAN Ray University College, London, UK

DUDAI Yadin* Weizmann Institute of Science,

Rehovot, Israel

ELEKES Károly Hungarian Academy of Sciences,

Tihany, Hungary; President of the Hungarian

Neuroscience Society

ESEN Ferhan Osmangazi University, Eskisehir,

Turkey

EYSEL Ulf Ruhr-Universität Bochum, Germany

FERRUS Alberto* Instituto Cajal, Madrid,

Spain

FIESCHI Cesare University of Rome, Italy

FOSTER Russell University of Oxford, UK

FRACKOWIAK Richard* University College

London, UK; President of the British Neuroscience

Association

FREUND Hans-Joachim* University of Düsseldorf,

Germany

FREUND Tamás University of Budapest, Hungary;

President of FENS

FRITSCHY Jean-Marc University of Zurich,

Switzerland


GARCIA-SEGURA Luis Instituto Cajal, Madrid,

Spain

GISPEN Willem* University of Utrecht, The

Netherlands

GJEDDE Albert* Aarhus University Hospital,

Denmark

GLOWINSKI Jacques Collège de France, Paris,

France

GREENFIELD Lady Susan The Royal Institution of

Great Britain, London, UK

GRIGOREV Igor Institute of Experimental Medicine,

St Petersburg, Russia

GRILLNER Sten* Karolinska Institute, Stockholm,

Sweden

HARI Riitta* Helsinki University of Technology,

Espoo, Finland

HARIRI Nuran University of Ege, Izmir, Turkey;

President of the Turkish Neuroscience Society

HERMANN Anton University of Salzburg, Austria

HERSCHKOWITZ Norbert* University of Bern,

Switzerland

HIRSCH Etienne Hôpital de la Salpêtrière, Paris,

France

HOLSBOER Florian* Max-Planck-Institute of

Psychiatry, Munich, Germany

HOLZER Peter University of Graz, Austria

HUXLEY Sir Andrew* University of Cambridge, UK

INNOCENTI Giorgio Karolinska Institute,

Stockholm, Sweden

IVERSEN Leslie University of Oxford, UK

IVERSEN Susan* University of Oxford, UK

JACK Julian* University of Oxford, UK

JEANNEROD Marc* Institut des Sciences

Cognitives, Bron, France

JOHANSSON Barbro Lund University, Sweden

KACZMAREK Leszek Nencki Institute of

Experimental Biology, Warsaw, Poland.

KASTE Markku University of Helsinki, Finland

KATO Ann Centre Médical Universitaire, Geneva,

Switzerland

KENNARD Christopher Imperial College School

of Medicine, London, UK

KERSCHBAUM Hubert University of Salzburg,

Austria

KETTENMANN Helmut Max-Delbrück-Centre for

Molecular Medicine, Berlin, Germany

KORTE Martin Technical University Braunschweig,

Germany

KOSSUT Malgorzata* Nencki Institute of

Experimental Biology, Warsaw, Poland.

KOUVELAS Elias University of Patras, Greece

KRISHTAL Oleg* Bogomoletz Institute of

Physiology, Kiev, Ukraine

LANDIS Theodor* University Hospital Geneva,

Switzerland

LANNFELT Lars University of Uppsala,Sweden

LAURITZEN Martin University of Copenhagen,

Denmark

LERMA Juan Instituto de Neurociencias, CSIC-

UMH, Alicante, Spain

LEVELT Willem* Max-Planck-Institute for

Psycholinguistics, Nijmegen, The Netherlands

LEVI-MONTALCINI Rita* EBRI, Rome, Italy

LIMA Deolinda University of Porto, Portugal

LOPEZ-BARNEO José* University of Seville, Spain

MAGISTRETTI Pierre J.* University of Lausanne,

Switzerland

MALACH Rafael Weizmann Institute of Science,

Rehovot, Israel

MATTHEWS Paul University of Oxford, UK

McDONALD William* Royal College of Physicians,

London, UK

MEHLER Jacques* SISSA, Trieste, Italy.

MELAMED Eldad Tel Aviv University, Israel

MONYER Hannah* University Hospital of

Neurology, Heidelberg, Germany

MORRIS Richard* University of Edinburgh,

Scotland; President-elect FENS

NEHER Erwin Max-Planck-Institute for Biophysical

Chemistry, Göttingen, Germany

NIETO-SAMPEDRO Manuel* Instituto Cajal,

Madrid, Spain

NOZDRACHEV Alexander State University of

St Petersburg, Russia


OERTEL Wolfgang* Philipps-University, Marburg,

Germany

OLESEN Jes Glostrup Hospital, Copenhagen,

Denmark; Chairman European Brain Council

ORBAN Guy* Catholic University of Leuven, Belgium

PARDUCZ Arpad Institute of Biophysics, Biological

Research Center of the Hungarian Academy of

Sciences, Szeged, Hungary

PEKER Gonul University of Ege Medical School,

Izmir, Turkey.

PETIT Christine Institut Pasteur & Collège de

France, Paris, France

POCHET Roland Université Libre de Bruxelles,

Belgium

POEWE Werner Universitätsklinik für Neurologie,

Innsbruck, Austria

POULAIN Dominique Université Victor Segalen,

Bordeaux, France; President of the French

Neuroscience Society

PROCHIANTZ Alain CNRS and Ecole Normale

Supérieure, Paris, France

PYZA Elzbieta Jagiellonian University, Krakow,

Poland

RAFF Martin* University College London, UK

RAISMAN Geoffrey Institute of Neurology,

University College London, UK

RIBEIRO Joaquim Alexandre University of

Lisbon, Portugal

RIZZOLATTI Giacomo* University of Parma, Italy

ROSE Steven The Open University, Milton Keynes,

UK

ROTH Sir Martin* University of Cambridge, UK

ROTHWELL Dame Nancy University of

Manchester, UK

RUTTER Sir Michael King’s College London, UK

SINGER Wolf* Max-Planck-Institute for Brain

Research, Frankfurt, Germany

SMITH David University of Oxford, UK

SPEKREIJSE Henk* University of Amsterdam,

The Netherlands

SPERK Günther University of Innsbruck, Austria

STEWART Michael The Open University, Milton

Keynes, UK

STOERIG Petra* Heinrich-Heine University,

Düsseldorf, Germany

STRATA Pierogiorgio* University of Turin, Italy

SYKOVA Eva Institute of Experimental Medicine

ASCR, Prague, Czech Republic

THOENEN Hans* Max-Planck-Institute for

Psychiatry, Martinsried, Germany

TOLDI József University of Szeged, Hungary

TOLOSA Eduardo University of Barcelona, Spain

TSAGARELI Merab Beritashvili Institute of

Physiology, Tblisi, Republic of Georgia

VETULANI Jerzy Institute of Pharmacology,

Krakow, Poland

VIZI Sylvester* Hungarian Academy of Sciences,

Budapest, Hungary

WALTON Lord of Detchant* University of

Oxford, UK

WINKLER Hans* Austrian Academy of Sciences,

Innsbruck, Austria

WOLLBERG Zvi Hebrew University, School of

Medicine, Israel

ZEKI Semir* University College London, UK

ZILLES Karl* Heinrich-Heine-University,

Düsseldorf, Germany

SAKMANN Bert Max-Planck-Institute for Medical

Research, Heidelberg, Germany

SCHWAB Martin* University of Zurich, Switzerland

SEGAL Menahem Weizmann Institute of Science,

Rehovot, Israel

SEGEV Idan Hebrew University, Jerusalem, Israel

SHALLICE Tim* University College London, UK

*original signatory to the EDAB Declaration


Federation of European Neuroscience Societies

Presidents / Term Members

ARTIGAS Francesc Spanish Society of

Neuroscience, University of Barcelona, Spain

BARTH Friedrich G. Austrian Academy of

Sciences, Austria

BOER Gerard Dutch Neurofederation, Netherlands

Institute for Brain Research The Netherlands

BRESJANAC Marja Slovenian Neuroscience

Association (SINAPSA), Ljubljana, Slovenia

CASTRÉN Eero Brain Research Society of Finland,

University of Helsinki, Finland

DE SCHUTTER Erik Belgian Society for

Neuroscience, University of Antwerp, Belgium

DI CHIARA Gaetano University of Cagliari,

FRANDSEN Aase Danish Society for Neuroscience,

Copenhagen University Hospital, Denmark

HEISS Dieter European Federation of Neurological

Societies, University of Köln, Germany

HOFFMANN Klaus-Peter German Neuroscience

Society, Ruhr-Universität Bochum, Germany

HUCHO Ferdinand European Society for

Neurochemistry, Freie Universität Berlin, Germany

KHECHINASHVILI Simon Georgian Neuroscience

Association, Beritsashvili Institute of Physiology,

Tblisi, Republic of Georgia

KOSTOVIC Ivica Institute for Brain Research,

Zagreb, Croatia

MENDLEWICZ Julien European College of

Neuropsycopharmacology, ULB Erasme Hospital,

Brussels, Belgium

PRZEWLOCKI Ryszard Polish Neuroscience

Society, Polish Academy of Sciences, Krakow,Poland

ROUGON Geneviève Institut de Biologie

du développement de Marseille CNRS, France

ROUILLER Eric M. Swiss Society of Neuroscience,

University of Fribourg, Switzerland

SAGVOLDEN Terje Norwegian Neuroscience

Society, University of Oslo, Norway

SEBASTIÃO Ana Portuguese Society for

Neuroscience, University of Lisbon, Portugal

STYLIANOPOULOU Fotini Hellenic Society for

Neuroscience, University of Athens, Greece

SYKA Josef Czech Neuroscience Society, Academy

of Sciences, Prague, Czech Republic

WOLLBERG Zvi Israel Society for Neuroscience,

Tel Aviv University, Israel

ZAGREAN Leon National Neuroscience Society of

Romania, Carol Davila University of Medicine,

Bucharest, Romania

May 2006


A Dana Alliance for the Brain Inc Publication prepared by EDAB,

the European subsidiary of DABI

Gedruckt in der Schweiz 6.2006

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