Thieme: EinBlick ins Gehirn

1.4 Pathophysiologisches Modell für psychische Störungen
1.4 Pathophysiologisches Modell
für psychische Störungen
Der natürliche Feind nicht beweisbarer Weltbilder
sind die Naturwissenschaften, die sowohl die Genetik als auch die Erforschung der Biologie geistiger
Prozesse erst ermöglicht haben. Das gegenwärtige
pathogenetische Modell für psychische Störungen
(Abb. 1.3) ist daher auch ein naturwissenschaftliches Modell, das sowohl von Vertretern der Neurowissenschaften als auch von solchen der Psychiatrie und Psychotherapie getragen werden kann.
Dieses einheitliche Modell gilt für psychische Störungen allgemein und damit für alle in Kapitel 5
näher vorgestellten Erkrankungen.
Am Anfang stehen strukturelle Gen- und Genomvariationen bzw. Vulnerabilitätsallele, die einzeln jeweils nur einen geringen Effekt haben. Sie
beeinflussen intrauterin die Gen- und Proteinexpression, was sich auf die vorgeburtliche Zell- und
Organentwicklung auswirkt. All diese Effekte sind
sehr diskret. Die Auswirkungen auf die Zell- und
Organentwicklung können im neuronalen System
u. a. zu einer ineffektiven Konnektivität in Mikround Makronetzwerken führen, was z. B. für Genvarianten des Neuroregulingens gezeigt wurde.
Für das Gen des Brain derived neurotrophic factor
(BDNF) beispielsweise, eines für die Hirnentwicklung und Plastizität ebenfalls essenziellen Wachstumsfaktors, gibt es eine funktionell effektivere
und eine weniger effektive Allelvariante. Wird die
weniger effektive Variante exprimiert, ist der Hippokampus funktionell beeinträchtigt. Der dabei
entstehende kleinere Hippokampus wirkt sich u. a.
auf die Effizienz des Hippokampusnetzwerks bzw.
die Konnektivität mit dem präfrontalen Kortex
und der Amygdala aus. Die resultierenden Veränderungen sind aber gering und weit entfernt von
einer psychischen Störung, haben jedoch Einfluss
auf die Vulnerabilität des Gehirns gegenüber psychologischen Traumen und die Disposition für
Angst, Schmerz und Depression (s. auch S. 54).
Diese genetisch induzierten Veränderungen
werden intrauterin und postnatal von Umweltfaktoren in erheblichem Maße beeinflusst. Wenn die
werdende Mutter in dieser entscheidenden Phase
der Hirnentwicklung einen Virusinfekt hat, regelmäßig Alkohol trinkt, Zigaretten oder Cannabis
raucht und/oder einen Verkehrsunfall hat, beeinflussen diese Umweltfaktoren die Gene und die
Genexpression und damit auch – wenn auch diskret – die Entwicklung der neuronalen Systeme.
Umweltfaktoren: z.B. Nikotin, Trauma, Toxine
Trigger:
z.B. Stress, Drogen,
Hypertonie
Transkription
Translation
Gene:
viele Suszeptibilitätsallele mit
einzeln nur
geringem Effekt
Zelluläre
Programme:
Gen- und
Proteinexpression
Zell- und
Organentwicklung:
diskrete
Abnormalitäten
Abb. 1.3 Pathophysiologisches Modell psychischer Störungen.
Neurale
Systeme:
z.B. ineffiziente
Konnektivität in
Mikro- und Makronetzwerken
Psychische
Störung:
• Verhalten
• Erleben
• Kognition
• Emotion
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Psychiatrie im Kontext der Neurowissenschaften
Als Ergebnis von alledem hat ein Neugeborenes
eine geringere oder höhere Vulnerabilität, etwa für
eine Angsterkrankung, eine Psychose oder eine
Epilepsie, aber auch für Diabetes mellitus oder Hypertonie. Das bedeutet nicht, dass jemals eine
Erkrankung manifest werden muss; lediglich die
Neigung dazu ist stärker oder weniger stark vorhanden. Je nachdem, mit welchen Triggern nun die
postnatale Umwelt auf das Hirn und den Organismus einwirkt, z. B. mit stabiler Bindung, Erleben
von Sicherheit und Verlässlichkeit oder mit Stress,
Drogen, mangelnder Bewegung oder großen Mengen an schnell verfügbarem Zucker in den ersten
Lebensjahren, wird die Resilienz oder Vulnerabilität weiterentwickelt. So beeinflusst eine stabile
Bindungserfahrung die Funktion der Oxytozinrezeptoren, während viel schnell verfügbarer Zucker
in der frühen Kindheit die Sensibilität der Insulinrezeptoren im Gehirn verändert. Bei vorhandener
Diabetesneigung steigt das Diabetesrisiko dadurch
weiter an, ohne Diabetesneigung hat dieser Trigger
möglicherweise keine Konsequenzen. Zusätzliche
Trigger können das vulnerable System weiter destabilisieren, sodass schließlich eine psychische
Störung oder ein Diabetes entsteht. „Steter Tropfen
höhlt den Stein“, sagt der Volkmund, „keine emotionale Traumatisierung vergisst das Gehirn“, der
Neurobiologe.
Das in Abb. 1.3 vorgestellte pathophysiologische
Modell, das für alle wichtigen psychischen Störungen gilt, ist heute ein wesentlicher Impulsgeber für
die Hirnforschung. Es bedeutet auch, dass die Primärprävention in Familie, Kindergarten und Schule
einer verstärkten gesellschaftlichen Aufmerksamkeit bedarf. Die Forderung nach einer individualisierten Therapie von Patienten mit psychischen
Störungen, die sich ebenfalls aus diesem Modell ableiten lässt, wird mittelfristig durch den Beitrag
neuer diagnostischer Verfahren, vor allem aus der
Molekularbiologie und der systemischen Neurowissenschaft, nach und nach erfüllt werden. Kein
Neurologe diagnostiziert eine multiple Sklerose allein anhand des aktuellen neurologischen Befunds,
sondern immer nur in Kombination mit der Anamnese und Zusatzuntersuchungen, wie z. B. dem
Liquor- und dem MRT‑Befund oder der Elektrophysiologie. Auch in der Psychiatrie wird die Kombination aus Befunden verschiedener diagnostischer
Verfahren an Bedeutung gewinnen.
Emil Kraepelin hat schon vor 100 Jahren in die
heute gültige Richtung argumentiert (Kraepelin
1887), indem er forderte: „… im Hinblick auf die
kausalen Verbindungen zwischen Hirnfunktion
und psychischer Krankheit benötigt die Psychiatrie
weniger ʼspekulative Theorienʼ als mehr Laborforschung über Hirnprozesse …“.
1.5 Bildgebung: wichtiger
Wegbereiter der Psychiatrie
des 21. Jahrhunderts
█
Geschichte der Bildgebung
in der Psychiatrie
Trotz dieser Einschätzung von Kraepelin ging die
Psychiatrie im letzten Jahrhundert lange andere
Wege. Sie wurde stark von der Neuropathologenkonferenz in Rom 1952 beeinflusst, auf der erklärt
wurde, dass es keine Neuropathologie der Depressionen und Schizophrenien gäbe. Danach wurden
bis in die 1970er-Jahre nur noch einzelne Arbeiten
zum Thema Gehirn und Psychose bzw. Depression
publiziert. Die Bildgebung hat wesentlichen Einfluss auf die ersten zaghaften Versuche genommen,
die Psychiatrie wieder in die Medizin zurückzubringen. Ende der 1950er-Jahre untersuchte der
Bonner Psychiater Gerd Huber chronisch an Schizophrenie Erkrankte mit dem neuroradiologischen
Verfahren der Pneumenzephalografie und fand erweiterte Liquorräume. Noch bis zur Mitte der
1980er-Jahre stand Huber im Kreuzfeuer der Kritik
eines großen Teiles seiner Kollegen, weil er überzeugt war, die Schizophrenie habe etwas mit der
Morphologie des Gehirns zu tun. Seine Befunde
blieben ein Jahrzehnt lang international weitgehend unbeachtet. Das änderte sich, als die beiden
Wissenschaftler Ingvar und Franzen von der Universität Lund in Schweden im Jahre 1974 nach
Messung des regionalen zerebralen Blutflusses die
sog. Hypofrontalitätshypothese der Schizophrenie
propagierten, die damals einen Paradigmenwechsel einläutete. Nach Einführung der Computertomografie (CT) replizierte Eve Johnstone 1976
den Befund der Ventrikelerweiterung (Abb. 1.4).
Im Jahre 1982 bestätigten Buchsbaum und Weinberger die Hypofrontalität bei chronisch-schizophrenen Patienten mittels PET.
Im Jahre 1991 brachte die MRT mit der neuen
Echo-planar-Imaging-Technik (EPI) und stärkeren
Gradientensystemen einen kräftigen Impuls für
die medizinische Bildgebung. Diese Weiterent-
1.5
Bildgebung: wichtiger Wegbereiter der Psychiatrie des 21. Jahrhunderts
wicklungen der MRT schufen eine wesentliche
Grundlage für schnelle Bildgebung und ermöglichten so die diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI),
die Magnetresonanzangiografie (MRA) und die
fMRT. Im Jahre 1994 kam die DTI dazu (Abb. 1.5);
2003 gab es den Nobelpreis in Medizin für die Magnetresonanz als schonende Methode zum Einblick
in den Körper und parallel dazu den Nobelpreis in
Physik für die Arbeiten zur Theorie über Supraleiter und Supraflüssigkeiten, eine der notwendigen
Voraussetzungen, um eine Ganzkörper-MRT durchführen zu können.
Abb. 1.4 a, b Diskrete Erweiterung der inneren Liquorräume bei Schizophrenie (a, Pfeil) im Vergleich
zum Gesunden (b).
█
Ausblick
Die aktuell verfügbare Bildgebung gibt Aufschlüsse
über die Morphologie (MRT) und die Funktion
(fMRT, PET, SPECT), Einblicke in die Mikrostruktur
(DTI) und öffnet ein „metabolisches Fenster“ (MRS).
Abb. 1.5 Methodenspektrum kernspintomografischer Verfahren: MRA (Magnetresonanzangiografie), fMRT
(funktionelle Magnetresonanztomografie), MRT (Magnetresonanztomografie), DTI (diffusionsgewichtete Tensorbildgebung) und MRS (Magnetresonanzspektroskopie).
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Psychiatrie im Kontext der Neurowissenschaften
Sie ermöglicht damit eine umfassende, nicht invasive Charakterisierung von Patienten. Hervorzuheben ist die Bedeutung der Bildgebung für die Charakterisierung zustandsabhängiger Variablen, für
die Beobachtung neuronaler Plastizität unter verschiedenen Einflüssen, für differenzierte molekulare Untersuchungen mittels PET und SPECT, auch
unter dynamischen Bedingungen (Morris et al.
2010), für die nähere Kennzeichnung von Risikopopulationen und für den Brückenschlag zwischen
Genpolymorphismen und einem physiologischen
Phänotyp (Hariri u. Weinberger 2003).
Die am weitesten verbreitete MRT‑Bildgebung
hat ihr methodisches Ende noch lange nicht erreicht; sie entwickelt sich sowohl im Bereich der
Hardware (z. B. 7-Tesla-Ganzkörpermagnete) sowie
der Datenakquisition als auch der Nachbereitung
immer noch weiter. Neben der funktionellen Segregation (Wo passiert im Netzwerk etwas?) ist auch
die Untersuchung der funktionellen Konnektivität
(Was ereignet sich zwischen Regionen?) möglich
und gewinnt zunehmend an Bedeutung (Friston
2009). Die größere Geräteverfügbarkeit und die
immer robusteren Auswertestrategien auf der Basis eleganter mathematischer Modelle ermöglichen
es, immer komplexeren Fragestellungen nachzugehen. Aber auch in der konventionellen MRT gibt es
interessante Entwicklungen. Diese ist bisher durch
die enge Beziehung von Spule und Körper physikalisch limitiert; der Patient fühlt sich eingeengt,
stark übergewichtige Menschen können nicht untersucht werden. Bei der neuen Traveling-WaveMRT im Hochfeld führt nun ein Signalleiter das
Magnetresonanzsignal zu einer entfernten Antenne, wodurch die lästige Spule und der Spulenwechsel entfallen, sich mehr Platz für den Probanden
ergibt und Ganzkörperuntersuchungen möglich
werden (Brunner et al. 2009). In den nächsten Jahren sind sicher noch einige überraschende Befunde
zu erwarten.
1.6 Erkenntnistheoretische
Überlegungen
Weder die Bildgebung noch irgendein anderes neuro- oder naturwissenschaftliches Verfahren wird
die ganze Wahrheit aufdecken; allenfalls wird es
gelingen, in neue Dimensionen der Sichtbarma-
chung des lebenden menschlichen Gehirns und
geistiger Prozesse vorzustoßen. Zu beherzigen ist
sicher der Satz von Emerson M. Pugh (1896–1981),
an dem kein Hirnforscher vorbeikommt:
■ “If the brain were so simple that we could (fully
[der Autor]) understand it, we would be too simple
■
to understand it.”
Der menschliche Versuch, das eigene Gehirn zu
verstehen, findet erkenntnistheoretisch in einer
Grenzfallsituation statt, denn das Verstehende ist
gleichzeitig das zu Verstehende. Das Pugh-Paradoxon gilt allerdings darüber hinaus auch für alle anderen Erkenntnissituationen, unter der Annahme,
dass das zu Verstehende immer das vom Gehirn
projizierte Bild des – grundsätzlich nicht weiter zugänglichen – Wirklichen ist: die am Höhleneingang
vorbeihuschenden Schatten als Repräsentation der
grellen und bunten Welt, bei deren Anblick wir
„Höhlenbewohner“ erblinden, da wir dieses starke
Licht nicht ertragen (Platons Höhlengleichnis).
Einstein wird der Satz zugesprochen: „Das
Schönste und Tiefste, was der Mensch erleben
kann, ist das Gefühl des Geheimnisvollen.“ Als Äußerung eines begnadeten Wissenschaftlers, der
sich aufmachte, das Welträtsel zu lösen, ist dieser
Ausspruch ebenfalls ein Paradoxon: Im Grunde negiert Einstein damit das Erkenntnisstreben als
maßgebliche menschliche Triebfeder und setzt an
dessen Stelle ein archaisches Erleben. Doch vielleicht lässt sich auch der Dualismus von Erkennen
und Staunen in einer weiteren Synergieebene auflösen? Ganz sicher jedenfalls ist, dass die Auflösung
des Geistes in totale Transparenz – der gläserne
Mensch – kein Ziel der Bildgebung in der Psychiatrie ist, sein wird oder jemals war.
Saint-Exupérys Satz „Wahrheit ist nicht das
(durch moderne Bildgebung, Molekularbiologie,
experimentelle Psychologie usw. [der Autor]) Beweisbare. Wahrheit ist das Unausweichliche“ hilft
bei der Interpretation und Bewertung von Forschungsergebnissen. Nur das, was sich immer
wieder durch unabhängige Forschungsgruppen bestätigt, wird in den Bereich des als Wahrheit Anerkannten übergehen. Die moderne Bildgebung und
die übrigen genannten Verfahren sind immer nur
Hilfsmittel beim suchenden Ringen um das, was
wohl die Wahrheit ist.
1.6 Erkenntnistheoretische Überlegungen
Bildgebung als moderne Phrenologie
Kritiker der Bildgebung in der Psychiatrie bezeichnen diese gern als „moderne Phrenologie“. Bei der
von Franz Joseph Gall (1758–1828) begründeten
Methode der Phrenologie wird der Schädel eines
Menschen minutiös vermessen, um aus zahlreichen Schädelmaßen Rückschlüsse beispielsweise
auf dessen Persönlichkeit zu ziehen. Hierbei erfolgte in unserem Kulturkreis erstmalig der Versuch
einer Zuordnung bestimmter Hirnareale bzw. ihrer
Projektionsflächen auf dem Schädel zu bestimmten
Bereichen der Wahrnehmung, des Fühlens und
sonstiger geistiger Leistungen und Eigenschaften
eines Menschen. Die Schädelform galt als treues
Abbild des Gehirns und seiner einzelnen Funktionsgebiete (Abb. 1.6).
Die grundlegende Annahme der Phrenologie
bezüglich der Spezialisierung von bestimmten
Funktionsarealen ist aus heutiger Sicht nicht ganz
Abb. 1.6 Bilderbogen des Geistes – Projektion
geistiger Funktionsbereiche auf den Schädel in der
Phrenologie (mit freundlicher Genehmigung der
AKG Berlin).
falsch. Die Annahme einer Projektion dieser Areale
auf den Schädel ist differenziert zu betrachten
(s. u.). Die Schlüsse jedoch, welche die Phrenologen
aus ihren Messungen zogen und die zum Teil für
menschenverachtende Ideologien instrumentalisiert wurden, mahnen auch heute noch zur kritischen Reflexion vermeintlich (neuro-)wissenschaftlich belegter Befunde.
Die folgende tierexperimentelle Untersuchung
von Gelowitz u. Mitarb. (2002) aus der angesehenen Arbeitsgruppe um die zwischenzeitlich verstorbene Patricia Goldman-Rakic ist ein Beispiel für
moderne Phrenologie: Sie beschäftigt sich mit der
Frage, welche Auswirkungen es auf die Gehirnentwicklung, das Gehirnwachstum und konsekutiv
auch auf den Schädelaufbau hat, wenn in einer vulnerablen Phase der Hirnentwicklung in das Gehirn
– hier den Thalamusbereich – spezifisch eingegriffen wird. Bei dem untersuchten Primaten entsteht
eine kraniofaziale Dysmorphogenese; bestimmte
Schädelmaße, wie etwa die Schädelbreite im Stirnbereich oder der äußere Augenabstand, werden
durch diesen Eingriff tatsächlich verändert (in früheren Untersuchungen wurde auch bei einer Subgruppe von schizophrenen Patienten eine Störung
in der Schädelkonfiguration postuliert). In einem
solchen seriösen Kontext darf die moderne Bildgebung auch einmal als moderne Phrenologie bezeichnet werden.
Allerdings ist daran zu erinnern, dass zwischen
Franz Joseph Gall und den vielfältigen Verfahren
der Bildgebung ganze Forschergenerationen wirkten, die sich um die mehrdimensionale Kartierung
der Histomorphologie (man denke z. B. an die 52
Rindenfelder von Brodmann aus dem Jahre 1909)
und der Funktion bestimmter Hirnareale samt deren Interaktionen bemühten, z. B. durch die Charakterisierung von Ausfällen nach Verletzungen,
bei Hirnoperationen, bei Geburtsdefekten, mittels
moderner histochemischer Methoden sowie durch
gezielte Ausschaltungsexperimente oder Einzelzellableitungen unter Experimentalbedingungen bei
Tieren.
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