28.4 Kognition versus Emotion – Das limbische

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28.4 Kognition versus Emotion – Das limbische System
807
B Schema des Papez-Kreises
emotionale Kolorierung
Neokortex
A Lobus limbicus
Neokortex
emotionale Empfindung
Gyrus cinguli
Gyrus cinguli
Fornix
Nucleus
anterior thalami
Nucleus
anterior thalami
Hippokampus
Hypothalamus
Hippokampus
Abb. 28.5 Strukturelle Grundlagen des limbischen Systems. A Strukturen des Lobus limbicus (blau hervorgehoben), einer ringförmigen Anordnung phylogenetisch alter
Strukturen an der zur Mittellinie orientierten Oberfläche des
28.4
Kognition versus Emotion –
Das limbische System
Das Konzept „Limbisches System“ basiert auf der klinischen Beobachtung, dass nach lokaler Schädigung bestimmter Areale des Gehirns Änderungen der Emotionalität ohne erkennbaren Einfluss auf weitere kognitive
oder sensomotorische Leistungen auftreten können.
Daraus folgernd wurde historisch die Hypothese eines
Emotionssystems in Form eines Rückkopplungskreises
(Papez Kreis) zwischen phylogenetisch alten Strukturen
des Lobus limbicus aufgestellt. Dieser Kreis umfasst den
Gyrus cinguli, den Hippokampus, das Corpus mamillare
und den Nucleus anterior thalami. Jüngere Erweiterungen des limbischen Systemkonzeptes beziehen zusätzliche limbische Schlüsselstrukturen (u. a. Amygdala,
Cortex peri-, entorhinalis) und das so genannte mesolimbische System (u. a. Area tegmentalis ventralis,
Nucleus accumbens) ein. Die limbischen Strukturen
stehen in umfangreicher Wechselwirkung mit den
Assoziationscortices und dem präfrontalen Kortex einerseits sowie dem Hypothalamus andererseits. Damit
kommt dem limbischen System eine Vermittlerrolle
zwischen neokortikalen kognitiven Funktionen und
phylogenetisch alten Funktionen der Trieb- und Emotionalsphäre zu. Limbische Dysfunktionen machen sich
klinisch demzufolge im Allgemeinen durch eine Dissoziation von Kognition und Emotion bemerkbar. Häufige
psychiatrische Erkrankungen, wie z. B. Angsterkrankungen, Depression, Schizophrenie, Suchterkrankungen
und Gedächtnisstörungen, aber auch bestimmte Formen der Epilepsie können die Folge sein.
Corpus mamillare
emotionale Reaktion
Gehirns. B Schema des Papez-Kreises, eines funktionellen
Rückkopplungskreises zur Verarbeitung von Emotionen. Zu
beachten ist die Parallelität der Strukturen des Papez-Kreises
und des Lobus limbicus (blau hervorgehoben).
Ein funktioneller Rückkopplungskreis
phylogenetisch alter Hirnstrukturen
begründet das Konzept „Limbisches System“
In einer bereits 1878 veröffentlichten Arbeit bemerkte
der französische Neurologe Paul Broca, dass nahezu alle
Säugetiere an der zur Mittellinie orientierten Oberfläche
des Gehirns eine Gruppe von Arealen besitzen, die in
einer ringförmigen Anordnung untereinander verbunden
zu sein scheinen. An den lateinischen Ausdruck „Limbus“
(Rand, Ring) angelehnt nannte er diese Anordnung Lobus
limbicus (Abb. 28.5 A). Wichtige Areale des Lobus limbicus sind der Gyrus cinguli und der Gyrus parahippocampalis mit dem Hippokampus. Broca entwickelte
allerdings keinerlei Vorstellungen über die mögliche
funktionelle Bedeutung dieser Strukturen, und in der
nachfolgenden Zeit wurde deren Funktion primär in Verbindung mit dem Geruchssinn vermutet. Ab etwa 1930
vermehrten sich jedoch Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen den Strukturen des Lobus limbicus und
emotionalem Verhalten. Zu dieser Zeit stellte der amerikanische Neurologe James Papez die Hypothese eines
„Emotionssystems“ in Form eines Rückkopplungskreises,
des so genannten „Papez-Kreises“, auf (Abb. 28.5 B). In
diesem Modell fungiert ein definiertes Areal der Hirnrinde, der Gyrus cinguli, als das Areal für die Empfindung
von Emotionen, und Rückkopplungen mit dem Hypothalamus vermitteln die funktionelle Verbindung der emotionalen Empfindung mit der körperlich-vegetativen und
hormonell vermittelten emotionalen Reaktion, wie zum
Beispiel der Änderung von Blutdruck und Herzfrequenz
bei Schreckreaktionen. Die Rückkopplungsschleife im
Papez-Modell beinhaltet efferente Fasern des Hippokampus, die über den Fornix das Corpus mamillare (eine
Struktur des posterioren Hypothalamus) erreichen. Von
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Gyrus parahippocampalis
28 Integrative Funktionen des Gehirns
A limbische Schlüsselstrukturen
B Verknüpfungsschema limbischer Strukturen
Assoziationskortex
präfrontaler Kortex
sensorischer Kortex
Assoziationskortex
Gyrus cinguli
Gyrus cinguli
Area
tegmentalis
ventralis
präfrontaler
Kortex
Nucleus
anterior thalami
Hypothalamus
Amygdala
Nucleus
accumbens
Hippokampus
Nucleus dorsomedialis thalami
Corpus mamillare
Cortex peri-, entorhinalis
Abb. 28.6 Erweitertes Konzept des limbischen Systems.
A Schema der Wechselwirkungen limbischer Schlüsselstrukturen (violett hervorgehoben) mit dem präfrontalen Kortex
und dem Assoziationskortex. B Verschaltungsschema limbischer Strukturen. Zu beachten sind der Papez-Kreis (Verbin-
hier steigt der Fasciculus mamillothalamicus (Vicqd‘Azyr-Bündel) zu den Nuclei anteriores thalami auf.
Auch Fornixfasern enden in den anterioren thalamischen
Kerngebieten. Die Axone der anterioren Thalamuskerne
projizieren zum Gyrus cinguli, von dem die Faserbündel
des Cingulum zurück zum Hippokampus führen. Zusammengefasst verbindet diese Rückkopplungsschleife den
Neokortex, die höchste Integrationsstation des Gehirns,
mit dem Hypothalamus, der zentralen Region für die
Steuerung des vegetativen Nervensystems und des Hormonsystems.
Der Ausgestaltung des Papez-Modells durch den amerikanischen Physiologen Paul MacLean ab etwa 1952
verdanken wir den Begriff „Limbisches System“. Er erkannte den Zusammenhang zwischen den Elementen des
Papez’schen Kreises und denen des Broca’schen Lobus
limbicus. MacLean popularisierte die Vorstellung, dass
dieses limbische System als integriertes System phylogenetisch alter Strukturen des Gehirns das viszerale oder
emotionale Leben des Individuums bestimmt und damit
den phylogenetisch jüngeren, neokortikalen Arealen mit
primär kognitiven oder intellektuellen Funktionen gegenübersteht.
Strukturen des limbischen Systems
vermitteln die emotionale Bewertung
aller Sinneserfahrungen und die
Motivationskontrolle über Verhalten
Jüngere experimentelle Befunde haben zu einer immensen Erweiterung und Ausgestaltung des limbischen Systemkonzeptes geführt. Wichtige Strukturen dieses erwei-
Hippokampus
Cortex
peri-, entorhinalis
Amygdala
Nucleus
dorsomedialis
thalami
Septum
Corpus
striatum
Globus
pallidus
Hypothalamus
Habenula
Nucleus
anterior thalami
dungen blau markiert), die weitgehend parallelen Schaltkreise zwischen Amygdala und präfrontalem Kortex sowie
zwischen hippokampaler Formation und Assoziationskortex
(rot markiert), sowie das mesolimbische System (grün markiert).
terten limbischen Systems und deren Verschaltung sind
in Abb. 28.5 schematisch dargestellt. Das Schema betont
zum einen den Ursprung des limbischen Systemkonzeptes, die Papez-Hypothese einer emotionellen Bewertungs- und Motivationsinstanz. Dieser Rückkopplungskreis umfasst den Hypothalamus, die anterioren thalamischen Kerne, den Gyrus cinguli und führt über den
Hippokampus zurück auf den Hypothalamus. Das Schema betont zum anderen die immense Ausdehnung dieses
ursprünglichen Konzeptes, das bei höher entwickelten
Arten einen umfassenden Einfluss auf die emotionale
Bewertung aller Sinneserfahrungen bzw. eine Motivationskontrolle über Verhalten ausübt. Die vielfältigen
Funktionen können vereinfachend vier großen Funktionskreisen zugeordnet werden, die vielfach überlappend
miteinander verknüpft sind (Abb. 28.6 B).
– Die limbischen Schlüsselstrukturen, vor allem der
Gyrus cinguli, der Hippokampus, die Cortices periund entorhinalis sowie die Amygdala (Corpus amygdaloideum), stehen in wechselseitiger Verbindung
mit den kortikalen Assoziationsarealen. In den assoziativen kortikalen Arealen werden die aktuellen sensorischen und motorischen Signale auf komplexer
Ebene integriert, assoziiert und im Vergleich zu bisher
Erlerntem bewertet (vgl. Kap. 28.3). Den limbischen
Strukturen wird eine zentrale Bedeutung auch in der
Ausfilterung unwichtiger Informationen zugesprochen, indem sie in Zusammenarbeit mit dem vorgeschalteten Kortex und durch Vergleich vergangener
mit der gegenwärtigen Erfahrung die eingehende Umweltinformation auf deren Relevanz hin bewerten.
Wichtige Ergebnisse dieser Funktionen sind selektive
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28.4 Kognition versus Emotion – Das limbische System
In ihrer Gesamtheit können die limbischen Strukturen mit ihrem
hohen Anteil gemeinsamer Eingänge und wechselseitiger Verbindungen – im Gegensatz beispielsweise zu einem Sinnessystem –
nicht als ein integriertes System verstanden werden, sondern als
eine Ansammlung multipler Subsysteme mit Interaktionen in
wechselnden Kombinationen und Aktivitäten, in Abhängigkeit
z. B. von der individuell erbrachten Leistung und der individuell
verfolgten Strategie.
Störungen der Funktion limbischer Strukturen führen zur Dissoziation von Emotion
und Kognition mit der Folge psychiatrischer
und neurologischer Symptome
Aufgrund der geschilderten Zusammenhänge kommt
dem limbischen System eine Vermittlerfunktion zwischen Assoziationskortex, präfrontalem Kortex und phylogenetisch alten emotionsrelevanten Funktionen zu. Die
limbischen Schaltkreise sind demzufolge für die Integration von kognitiven Funktionen, Lernen und Gedächtnis
mit emotionalen und motivationalen Komponenten in
bestimmten Verhaltensreaktionen verantwortlich.
Limbische Dysfunktionen machen sich klinisch deshalb häufig durch eine Dissoziation von Kognition und
Emotion bemerkbar, weil diese Vermittlerfunktion gestört ist. Angst, Wahn, Zwang aber auch Manie, Affektverflachung (Reduktion von Gemütsäußerungen, Antrieb, Lust, Freude, Zorn, Trauer). Realitäts- und Gedächtnisstörungen können die Folge sein. Fast allen
Formen von Gedächtnisstörungen, emotionalen Störungen, psychotischen Syndromen mit Realitätsverlust, Wahnideen und Halluzination liegen Dysfunktionen in einem oder mehreren Teilbereichen des limbischen Systems zugrunde. Hierzu gehören psychiatrische Erkrankungen, wie z. B. Angsterkrankungen (Phobie, Panikerkrankung, posttraumatische Belastungsstörung), affektive Erkrankungen (Depression, manisch-depressive Erkrankung) und Schizophrenie.
Auch bei degenerativen Hirnerkrankungen, wie zum
Beispiel Morbus Alzheimer, liegen die Ursprünge der
Erkrankung häufig in limbischen Regionen. Dabei reflektieren diese Erkrankungen die veränderte Funktion
verschiedener Areale des Gehirns, deren Wechselwirkung die individuellen Symptome zu einem gegebenen Zeitpunkt bestimmt. Eine detaillierte Zuordnung
hirnbiologischer Grundlagen ist demzufolge nur in
den wenigsten Fällen möglich.
In den westlichen Industrienationen erkranken mehr als 20 %
der Bevölkerung im Verlaufe ihres Lebens an einer Störung im
Bereich limbischer Strukturen. Dabei bleibt die Diagnose und
Therapie dieser Erkrankungen außerordentlich schwierig.
Wegen des Fehlens grundlegender Kenntnisse über die hirnbiologischen Grundlagen von Emotionalität, Gedächtnis,
Wahrnehmungsbewertung und Verhaltenssteuerung wurden
psychische Störungen bislang vorzugsweise mit psychodynamischen und verhaltenstheoretischen oder auch mit sozialgesellschaftlichen Denkmodellen zu erklären versucht, was
erhebliche Probleme in der diagnostischen Einordnung und
der Entwicklung wirksamer Therapieverfahren mit sich
bringt. Tatsächlich sind alle klassischen Psychopharmaka
mehr oder weniger durch Zufall entdeckt worden. Entsprechend bleibt die Pharmakotherapie nur zum Teil erfolgreich.
Bei etwa der Hälfte der betroffenen Patienten sind nur unzureichende, oft auch überhaupt keine Therapieerfolge zu verzeichnen, und nicht erwünschte Wirkungen von Pharmaka
sind alltägliche Probleme. Erst die jüngere Zeit brachte einige
gezieltere Entwicklungen.
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Aufmerksamkeit, Gedächtnisbildung und Wiedererkennen (vgl. Kap. 28.3), wobei vor allem die Amygdala
die emotionalen Komponenten dieser Funktionen vermittelt.
– Die limbischen Schlüsselstrukturen stehen mit dem
frontalen Assoziationskortex sowie dem präfrontalen
Kortex in Verbindung, der maßgeblich in höhere
geistige Prozesse wie Handlungsplanung, Problemlösung, Informationsselektion, Antizipation, Kategorisierung und Sozialverhalten involviert ist.
Erkrankungen des präfrontalen Kortex führen zu
Persönlichkeitsveränderungen,
gekennzeichnet
durch Abbau von sozial angepassten bis hin zu
kriminellen Verhaltensweisen, Enthemmung und
Distanzlosigkeit, Planungsunfähigkeit, Interesseund Motivationsverlust.
– Diese Schaltkreise werden durch Projektionen aus der
Area tegmentalis ventralis beeinflusst, die als mesolimbisches System zusammengefasst werden. Dessen
Verbindungen mit dem Nucleus accumbens fungieren
als wichtiger Teil des so genannten Belohnungssystems des Gehirns (vgl. Kap. 28.5). Das mesokortikale
System projiziert aus der Area tegmentalis ventralis in
neokortikale Areale, in denen es insbesondere die
kognitiven Funktionen des dorsolateralen Anteils des
präfrontalen Kortex reguliert. Der Haupttransmitter
dieser Systeme ist Dopamin, das demzufolge viele der
limbischen Funktionen moduliert.
– Darüber hinaus stimulieren oder hemmen die limbischen Strukturen des Schläfenhirns über mehrere Bahnen die Aktivitäten des Hypothalamus, in dem die
neuronalen Generatoren der phylogenetisch alten
Trieb- und Emotionalsphäre liegen. Elementare Triebe
wie Aggression, Flucht und Sexualität, die im Hypothalamus-Bereich auch durch direkte Stimulierung
aktivierbar sind, werden durch Bündel von Nervenfasern aus Amygdala und Hippokampus beeinflusst.
Dieser Einfluss erfolgt in Abhängigkeit von derjenigen
Information, die Amygdala und Hippokampus aus dem
Assoziationskortex erhalten. Der Hypothalamus seinerseits reguliert über lange absteigende Bahnen zum
einen die peripher-vegetativen Reaktionen, wie zum
Beispiel Herztätigkeit und Atmung, und zum anderen
das Hormonsystem (vgl. Kap. 27.6).
809
28 Integrative Funktionen des Gehirns
Bei veränderter Kontrolle durch limbische
Strukturen können übersteigerte Stressantworten zu Angsterkrankungen führen
Etwa 15 % der Bevölkerung in der Bundesrepublik
Deutschland leiden an einer behandlungsbedürftigen
Angsterkrankung, die damit die häufigste psychiatrische Erkrankung darstellt. Das Charakteristikum der
verschiedenen Formen von Angsterkrankungen ist eine unangemessen übersteigerte Empfindung und Expression von Furcht. Symptome sind plötzliche Panikattacken (Panikerkrankung), Vermeidung von Objekten oder Situationen (Phobie), Wiedererleben eines
extrem traumatischen Ereignisses (posttraumatische
Belastungsstörung) oder anhaltend-exzessive, unerklärliche Besorgnis (generalisierte Angststörung). Normalerweise repräsentiert Furcht eine adaptive Antwort des Organismus auf einen bedrohlichen Reiz
(Stressor), der eine Stressantwort auslöst. Die Stressantwort äußert sich in Form erhöhter Aufmerksamkeit, Aktivierung des sympathischen Anteils des peripheren Nervensystems (vgl. Kap. 27.3), Freisetzung des
Steroidhormons Cortisol aus der Nebennierenrinde
(vgl. Kap. 16.4) und – allgemein – einem Verhalten zur
Vermeidung des Stressors. Die Stressantworten unterliegen der Kontrolle durch limbische Strukturen, insbesondere der Amygdala, des Hippokampus und des
präfrontalen Kortex. Eine Veränderung dieser Kontrolle gilt als ein entscheidendes Element für die Übersteigerung der Stressantworten in Richtung einer
Angsterkrankung.
dessen synaptische Wirkung. Serotonin fungiert als Teil des
aufsteigenden Aktivierungssystems des Hirnstamms (vgl.
Kap. 29.4), wobei die neurobiologischen Grundlagen der therapeutischen Wirkung wenig verstanden sind. Im Vergleich
zu den Benzodiazepinen entwickelt sich der therapeutische
Effekt langsam bei regelmäßiger Dosierung, vermutlich aufgrund einer adaptiven Anpassung des Nervensystems an das
erhöhte Angebot von Serotonin vor allem in den stressrelevanten Schaltkreisen.
Affektive Erkrankungen stehen in Zusammenhang mit der Minderfunktion monoaminerger
Transmittersysteme
Von zentraler Bedeutung für die Vermittlung der Stressantwort
ist das System Hypothalamus-Hypophyse-Nebennierenrinde
(vgl. Kap. 16.4). Dieses System wird durch die beiden limbischen
Kernstrukturen Hippokampus und Amygdala reguliert, insofern
als amygdaläre Aktivierung steigernd und hippokampale Aktivierung hemmend auf die Generierung von Stressantworten wirken.
Depression stellt eine häufige affektive Erkrankung
dar, von der 5 % der Bevölkerung betroffen sind. Die
Erkrankung wird durch psychische (Niedergeschlagenheit, Minderwertigkeits- und Schuldgefühle, Angstzustände, Konzentrationsstörung, Todesgedanken), somatische (Schlaf- und Appetitstörung, gastrointestinale Beschwerden) und psychosoziale Symptome (Isolationsneigung) bestimmt. Die Diagnose setzt anhaltende Symptome über wenigstens 2 Tage ohne offenkundigen Auslöser, z. B. einen Trauerfall, voraus. Bei
jeder Depression besteht ein potenzielles Suizidrisiko.
Bei manisch-depressiver Erkrankung (syn.: bipolare
affektive Störung) wechseln Episoden von Depression
und Manie (inadäquat gehobene Stimmung, Selbstüberschätzung, Ideenflucht, Zerstreutheit, materielle
Verschwendungssucht, Antriebssteigerung mit vegetativen Begleiterscheinungen). Eine Hypothese zu den
hirnbiologischen Grundlagen affektiver Erkrankungen
stellt eine Minderfunktion der aufsteigenden Aktivierungssysteme aus dem Hirnstamm zu den limbischen
Strukturen in den Vordergrund, insbesondere die der
monoaminergen Transmitter Serotonin (5-Hydroxytryptamin) und Noradrenalin. Darüber hinaus sind
genetische Komponenten beschrieben worden.
Pathologische Verstellungen der Stressantworten in Richtung
von Angsterkrankungen werden demzufolge mit einer Hyperaktivität der Amygdala und einem verminderten Einfluss des
Hippokampus in Verbindung gebracht. Diese wiederum stehen unter der Kontrolle kortikaler limbischer Strukturen,
insbesondere des präfrontalen Kortex. Eine genetische Prädisposition in Verbindung mit Umgebungseinflüssen während
früher Entwicklungsstadien gelten als wichtige Auslöser für
eine Angsterkrankung, wobei die molekularen Mechanismen
wenig verstanden bleiben. Die Behandlung von Angsterkrankungen erfolgt mit Hilfe der Psychotherapie und anxiolytischer („angstlösender“) Medikation. Wichtige Anxiolytika
sind Benzodiazepine (z. B. Valium, Diazepam) und Inhibitoren der Serotonin-(5-Hydroxytryptamin-)Wiederaufnahme
(z. B. Fluoxetin). Benzodiazepine verstärken die Wirkung des
inhibitorischen Transmitters γ–Aminobuttersäure (GABA) und
dämpfen dadurch synaptische Aktivität (vgl. Kap. 5.9), vermutlich vor allem in den angstrelevanten Schaltkreisen. In
der Tat wirken Substanzen, die den Effekt von GABA verstärken, im Allgemeinen anxiolytisch. Die anxiolytische Wirkung
von Äthanol ist hierfür ein Beispiel, das darüber hinaus
erklären kann, dass Angsterkrankungen häufig zu Alkoholabhängigkeit führen. Die Inhibitoren der Serotonin-Wiederaufnahme wirken anxiolytisch und anti-depressiv (siehe unten).
Sie blockieren die zelluläre Wiederaufnahme des Transmitters
Serotonin (5-Hydroxytryptamin) und verlängern dadurch
Die Hypothese einer Minderfunktion monoaminerger Systeme wird durch die „antidepressive“ Wirkung von Substanzen
bestätigt, die das Angebot von Monoaminen im Gehirn erhöhen. Dazu zählen Substanzen, die den metabolischen Abbau der monoaminergen Transmitter hemmen (Monoaminooxidase (MAO)-Hemmer; vgl. Kap. 5.6) und solche, die die
zelluläre Wiederaufnahme der Transmitter blockieren (siehe
oben). Wenig vereinbar mit einer direkten Substanzwirkung
ist allerdings die Beobachtung, dass die Effekte auf zellulärer
Ebene zwar unmittelbar nach Applikation auftreten. Allerdings entwickelt sich die antidepressive klinische Wirkung
erst über Tage bis Wochen. Darüber hinaus zeigen zahlreiche
Befunde eine genetische Komponente affektiver Erkrankungen. Aus solchen Befunden wurde eine Hypothese abgeleitet,
die von einer genetischen Prädisposition für Stressantworten
ausgeht. In Verbindung mit Umgebungseinflüssen entwickelt
sich daraus über langsam-adaptive Hirnprozesse das Syndrom der affektiven Erkrankung. Ähnlich den Angsterkrankungen ist hierbei eine Hyperaktivität des Systems Hypothalamus-Hypophyse-Nebennierenrinde von zentraler Bedeutung (siehe oben), wodurch die häufige Koexistenz von Depression und Angst erklärbar wäre. Zu den therapeutischen
Maßnahmen bei affektiven Störungen zählen Medikation mit
Antidepressiva und Psychotherapie. Zu den Antidepressiva
gehören die trizyklischen Antidepressiva (z. B. Imipramin),
die Inhibitoren der Serotonin-Wiederaufnahme (z. B. Fluoxe-
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28.4 Kognition versus Emotion – Das limbische System
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B schizophrene Patienten
1 Ventrikelerweiterung
Abb. 28.7 Strukturveränderungen des Gehirns bei Schizophrenie. Kernspintomographische Aufnahmen (Coronalschnitte) des Gehirns eines gesunden Patienten (A) im Vergleich mit den Gehirnen von drei schizophrenen Patienten
tin) sowie die Monoaminooxidase (MAO)-Hemmer (z. B.
Moclobemid). Die den Substanzen gemeinsame Wirkung ist
die Erhöhung der monoaminergen Transmitterkonzentration
im Gehirn, das gemeinsame Merkmal ist die stimmungsaufhellende Wirkung. Hinzu kommen bei den meisten Antidepressiva Antriebssteigerung oder -dämpfung. Lithium, ein
monovalentes Kation, hat kaum Effekte bei bestehender Depression, dämpft aber eine Manie und wirkt prophylaktisch
gegen manische wie depressive Episoden bei bipolarer affektiver Störung. Lithium beeinflusst eine Reihe von intrazellulären Signalwegen, insbesondere in Verbindung mit G-Proteingekoppelten Neurotransmitter-Rezeptoren (vgl. Kap. 5.5), wobei die mechanistischen Grundlagen der therapeutischen
Wirkung unklar sind. Ähnlich den Antidepressiva scheint
Lithium langsam-adaptive Veränderungen im Gehirn zu induzieren.
Schizophrenie wird durch genetische Prädisposition, Störung der pränatalen Hirnentwicklung
und biographische Bedingungen bestimmt
Schizophrenie ist eine Form der Psychose, die durch
ein Nebeneinander von normalen und veränderten
Erlebens- und Verhaltensweisen gekennzeichnet ist.
Den ersten psychotischen Episoden gehen häufig Frühsymptome (Prodrome) voraus, wie zum Beispiel
Rückzug aus gesellschaftlichen Aktivitäten, Beeinträchtigung der Erfüllung des täglich erwarteten Verhaltens bis hin zu sozial auffälligem Verhalten, Vernachlässigung der Körperhygiene, soziale Isolation.
Dieser Periode folgen psychotische Episoden mit (unter anderem) Realitätsverlust, Gedächtnisstörungen,
Wahn, Halluzinationen, Autismus, psychomotorischen
Störungen, verändertem „Ich“-Bewusstsein. Diese Episoden können durch lange Phasen unterbrochen werden, in denen der Patient nicht offenkundig psycho-
2 Ventrikelerweiterung
3 Reduktion der Hirnrinde
(B). Auffällig sind die Erweiterungen der lateralen Ventrikel,
der lateralen und des 3. Ventrikels sowie die Reduktion der
Hirnrinde (durch rote Kreise markiert). Aufnahmen von Prof.
Dr. B. Bogerts, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg.
tisch ist, allerdings durch geringe emotionale und
selektive Aufmerksamkeit, allgemein verminderte Affektivität, relative Spracharmut und geringe Motivation auffällt. Die Symptome der psychotischen Periode
und der Periode allgemein verminderter Emotionalität
werden entsprechend als positive und negative
Symptome bezeichnet. Dabei bleibt unklar, ob die
Symptome verschiedene zeitliche Phasen derselben
Erkrankung markieren, oder unabhängig voneinander
auftreten und damit unterschiedliche Krankheitsverläufe und Psychopathologien repräsentieren. Für die
klinischen Symptome sind Dysfunktionen vor allem
der dopaminergen mesolimbischen und mesokortikalen Systeme von Bedeutung.
Einer begründeten Hypothese zufolge werden eine verminderte Aktivität des mesokortikalen Systems im präfrontalen
Kortex und eine daraus resultierende Hyperaktivität des
mesolimbischen Systems entsprechend für negative und positive Symptome verantwortlich gemacht. Dabei spielen Rezeptoren für den Transmitter Dopamin, insbesondere vom Typ
D2 und wahrscheinlich D4, eine kritische Rolle. In der Tat ist
das kardinale pharmakologische Merkmal der typischen Neuroleptika (z. B. Phenothiazine) die antagonistische Wirkung
an Dopaminrezeptoren, wobei die antipsychotische Wirkung
der Mehrheit der Neuroleptika der Blockade der D2-Rezeptoren zugeschrieben wird. Andere Ergebnisse deuten auf Dysfunktionen der Glutamat-vermittelten synaptischen Transmission bei der Schizophrenie, insbesondere unter Beteiligung der NMDA-Rezeptoren (vgl. Kap. 5.9).
Häufig replizierte Befunde bei Schizophrenen zeigen
pathomorphologische Veränderungen vor allem in Gebieten des limbischen Systems, wie zum Beispiel reduziertes Gewebsvolumen, gestörte Zytoarchitektur oder
verminderte Zellzahl im Assoziationskortex, präfron-
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A gesund
28 Integrative Funktionen des Gehirns
talen Kortex, Hippokampus, oder anterioren Bereichen
des Thalamus. Darüber hinaus sind Erweiterungen der
lateralen Ventrikel und des dritten Ventrikels bei
Schizophrenie gefunden worden (Abb. 28.7). Auffällig
ist, dass diese Befunde vor allem in Patienten mit
ausgeprägten negativen Symptomen bzw. nach langen
Prodromphasen erhoben wurden. Insgesamt bleiben
die experimentellen und die klinischen Befunde bislang unvollständig, und eine kausalorientierte Interpretation ist bislang nur sehr begrenzt möglich. Ein
kritischer Faktor der Schizophrenie ist genetische Prädisposition, in der sich eine Kombination von Allelspezifischen Polymorphismen im Kontext des individuellen genetischen Hintergrundes auswirkt.
Sehr wahrscheinlich ist die Erkrankung polygen bedingt,
wobei in jedem Einzelfall 3 bis 10 Gene involviert zu sein
scheinen. In der Tat sind einige genetische Loci identifiziert
worden, die in Zusammenhang mit der Schizophrenie stehen.
Besondere Aufmerksamkeit gilt einer Replikation des Neuregulin-1-Gens auf Chromosom 8p, einem für die neuronale
Entwicklung während der Embryogenese wichtigen Faktor.
Zusätzlich zur genetischen Prädisposition bestimmen
pränatale Hirnentwicklungsstörungen, hirnorganische
Alterationen, aber auch biographisch-psychische und
soziale Bedingungen die Ätiologie der Schizophrenie.
Unbekannt bleibt, in welcher Kombination diese Bedingungen zur Erkrankung führen. Die Faktoren und
Bedingungen sind sehr wahrscheinlich in jedem Einzelfall anders kombiniert, was einerseits die Heterogenität der Erkrankung erklären könnte und andererseits
die Aufklärung der beteiligten Mechanismen erschwert.
28.5
Motivation –
Belohnung und Abhängigkeit
Die Motivation für ein bestimmtes Verhalten resultiert
aus Erfordernissen der Homöostase von Körperfunktionen sowie einem als Folge des Verhaltens erwarteten
Effekt von Belohnung, Genuss oder Lust (Hedonik). Die
relevanten neuralen Schaltkreise („Belohnungssystem“) involvieren das mesolimbische System mit der
Area tegmentalis ventralis und dem Nucleus accumbens
sowie den Transmitter Dopamin. Psychotrope Substanzen (Kokain, Opiate, Amphetamine, Cannabinoide, Nikotin) wirken als positive Verstärkermechanismen, indem sie vor allem die Konzentration von Dopamin in
diesen Schaltkreisen erhöhen. Diese Substanzen können zur Abhängigkeit führen, einer Wechselwirkung
zwischen Individuum und Droge, die durch die Entwicklung von Toleranz („Gewöhnung“) sowie körperlicher
und psychischer Abhängigkeit gekennzeichnet ist.
Motivationsabhängiges Verhalten resultiert
aus den Erfordernissen der Homöostase
und einem erwarteten Belohnungseffekt,
der mit der Funktion des Transmitters
Dopamin in Zusammenhang steht
Der Begriff Motivation („Handlungsbereitschaft“) beschreibt wenig präzise eine Vielzahl endogen generierter
neuronaler und physiologischer Prozesse, die ein unterschiedlich starkes individuelles Verhalten in Beantwortung eines identischen Reizes initiieren, aufrechterhalten
und regulieren. In seiner einfachsten Form resultiert
motivationsabhängiges Verhalten aus ökologischen Beschränkungen sowie den Erfordernissen der Homöostase
von Körperfunktionen, insbesondere in Beziehung zu
Energiehaushalt, Wasserhaushalt und Körpertemperatur
(vgl. Kap. 13,15).
Wichtige Grundlage hierzu ist ein „zentraler Antrieb“, der bei
physiologischen Defiziten bzw. ungünstigen ökologischen Kosten/Nutzen-Verhältnissen über Vermittlung neuronaler Reflexkreise definierte Verhaltensreaktionen auslöst, die angelegt sind,
diese Defizite zu verringern oder zu vermeiden. Diese regulatorischen Prozesse werden durch endogene Biorhythmen geformt
(zum Beispiel den circadianen Rhythmus, vgl. Kap. 29.5), können
durch angeborene oder erlernte Mechanismen kontrolliert werden und sind ihrerseits in der Lage, Lernprozesse zu modulieren.
Offensichtlich existieren darüber hinaus weitere Faktoren
motivationsabhängigen Verhaltens, die am ehesten mit
den Begriffen Belohnung, Genuss, Lust (Hedonik) beschreibbar sind. Ergebnisse aus tierexperimentellen Studien mit intrakranialen Tiefenstimulationselektroden zeigen, dass die Häufigkeit und Dauer von Selbststimulationen drastisch steigt, wenn die Elektroden in den Strukturen des dopaminergen mesolimbischen und des mesokortikalen Systems platziert sind (vgl. Kap. 28.4). Der
Drang zur Selbststimulation kann sowohl homöstatische
als auch aversive Einflüsse überdecken, insofern als die
Stimulationen bis zur physischen Erschöpfung ständig
wiederholt und bedrohliche Situationen zum Erreichen
der Stimulationsauslösung in Kauf genommen werden.
Offenbar erzeugt die Stimulation einen Belohnungseffekt,
der den endogenen Antrieb (die Motivation) zu bestimmten Verhaltensreaktionen verstärkt (Re-Inforcement).
Die relevanten Schaltkreise werden pauschal auch als das
„Belohnungssystem“ des Gehirns bezeichnet, das angelegt ist, die endogene Handlungsbereitschaft zu verstärken und motivationsabhängige Prozesse von Aufmerksamkeit und kognitiven Funktionen (z. B. Lernen) zu
regulieren. Innerhalb dieser Schaltkreise nimmt das dopaminerge mesolimbische System mit der Area tegmentalis ventralis und dem Nucleus accumbens eine zentrale Stellung ein (Abb. 28.6 B). Ausgeprägte reziproke
Projektionen mit limbischen Kernstrukturen, insbesondere präfrontalen kortikalen Arealen und der Amygdala,
bilden die Grundlage für die Interaktionen von Motivation, Kognition und Verhalten (Abb. 28.6 B). Der Transmitter Dopamin gilt pauschal als wichtiger Vermittler der
angenehmen Aspekte von Belohnungen und der aufmerksamkeitserregenden Einflüsse von Situationen, die Belohnungen erwarten lassen. Dopaminerge Rezeptorantagonisten, z. B. die antipsychotische Substanz Haloperidol,
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