Mittwoch, 29. April 2009

Verdrängung und Gehirn

Der innerpsychische Vorgang der Verdrängung ist die entscheidende Voraussetzung des Unbewussten und damit auch der Psychoanalyse, die der Wiener Nervenarzt Sigmund Freud (* 6. Mai 1856 in Freiberg (Mähren); † 23. September 1939 in London)begründete. Neue Forschungen beweisen nun eindeutig, dass die Verdrängung tatsächlich existiert.

Seit es die Psychoanalyse gibt, werden von ihren Gegnern ihre zentralen Konzepte in Frage gestellt. Das gilt auch für die Verdrängung, deren Existenz trotz aller Belege aus den freien Assoziationen analysierter Personen, immer wieder abgestritten wird. Da es ohne Verdrängung auch kein Unbewusstes im psychoanalytischen Sinne gibt, steht und fällt der Wahrheitsgehalt der Psychoanalyse mit dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer innerpsychischen Verdrängung.

Der amerikanische Psychologe Michael C. Anderson und seine Mitarbeiter an der University of Oregon konnten den Vorgang der Verdrängung mit einer ausgeklügelten Versuchsanordnung nun erstmals experimentell direkt nachweisen und darüber hinaus auch noch die Hirnstrukturen identifizieren, welche daran beteiligt sind.

Die Versuchspersonen lernten in einer Trainingsphase zunächst Wortpaare auswendig, die in keinerlei Zusammenhang zueinander standen, wie zum Beispiel “Roach” (Kakerlake) und “Ordeal” (Prüfung).

Anschliessend wurde in einer weiteren Versuchsrunde (Think - No Think Phase) jeweils immer nur eines der beiden erlernten Worte einige Sekunden lang dargeboten. Bei dem ersten Drittel der Wortpaare wurden die Versuchspersonen aufgefordert, intensiv an das andere dazugehörige Wort zu denken (Respond). Bei dem zweiten Drittel sollten die Versuchspersonen gerade nicht an das dazugehörige Wort denken (Suppression). Das letzte Drittel diente als Kontrolle. Es wurde gar kein Wort gezeigt und auch keine Aufgabe gestellt (Baseline). Während der Think - No Think Phase wurden ausserdem auch noch die Hirnaktivitäten der Versuchspersonen gescannt.

In der abschliessenden Testphase wurden die Versuchspersonen gebeten, sich wieder an die vollständigen Wortpaare zu erinnern (Same Probe).


Der Versuchablauf am Beispiel der 3 Wortpaare Ordeal- Roach (Prüfung-Kakerlake), Steam-Train (Dampf-Eisenbahn), Jaw-Gum (Kiefer-Kaugummi) mit den Kategorien Insect (Insekt), Vehicle (Fahrzeug), Candy (Süssigkeit) Quelle: “Neural Systems Underlying the Suppression of Unwanted Memories” in Science (Bd. 303, Ausgabe vom 09. 01. 2004).

Dabei zeigte sich, dass die Worte, an die sich die Versuchspersonen nicht erinnern sollten, tatsächlich schlechter oder gar nicht mehr erinnerbar waren, auch dann wenn für die richtige Antwort Geld geboten wurde. Durch mehrfache Durchführung der Think-No Think Phase konnte der Effekt verstärkt werden.


Das Endergebnis mehrerer Versuchsdurchläufe zeigt das Verdrängung tatsächlich funktioniert. Quelle: “Neural Systems Underlying the Suppression of Unwanted Memories” in Science (Bd. 303, Ausgabe vom 09. 01. 2004).

Dasselbe passierte auch dann, als in einer weiteren Versuchsreihe (Independent Probe) auf die betroffenen Worte hinweisende Kategorie und zusätzlich sogar noch der Anfangsbuchstabe dargeboten wurde. Damit war bewiesen, dass die Worte aktiv verdrängt und nicht etwa nur durch alternative Wortassoziationen überlagert oder einfach verlernt worden waren.


Die übereinstimmenden Versuchsergebnisse bei den Erinnerungstests mit trainierten Wortpaaren und bei den Gegenproben mit passenden Kategorien und dem ersten Buchstaben des zu erinnernden Wortes zeigen, das die vergessenen Worte tatsächlich aktiv verdrängt (3) und nicht etwa durch alternative Assoziationen überlagert (1) oder ihre Verknüpfung einfach verlernt wurde (2). Quelle: “Suppressing unwanted memories by executive control” in Nature (Bd. 410, Ausgabe vom 15.01.2001).

Mit Hilfe eines bildgebenden Verfahrens, das die Stoffwechselaktivitäten in den verschiedenen Hirnregionen sichtbar macht, konnten die Wissenschaftler für die Verdrängung charakteristische Veränderungen im Gehirn ausmachen. Während die Aktivitäten in bestimmten Regionen des Präfrontalen Cortex (PFC, vordere Hirnrinde) zunahmen, gingen sie im Hippocampus (HC) deutlich zurück.


Mit Hilfe eines fMRI-Scans (fMRI=funktionelle Magnetresonanztomographie) konnte auch die Areale lokalisiert werden, die an der Verdrängung beteiligt sind: Bestimmte Regionen im präfrontalen Cortex mit Kontrollfunktionen zeigen eine gesteigerte Aktivität, während der für das bewusste (deklarative) Gedächtnis zuständige Hippocampus eine verringerte Aktivität aufweist. Das bewusste Erinnern wird sozusagen von oben blockiert. Quelle: “Neural Systems Underlying the Suppression of Unwanted Memories” in Science (Bd. 303, Ausgabe vom 9. 01. 2004).

Der hinter der Stirn befindliche Präfrontale Cortex (PFC) ist das oberste Zentrum der Handlungskontrolle und sorgt dafür, dass die Handlungsweisen der jeweiligen Situation angemessen sind. Die bei der Verdrängung aktivierten Bereiche sind auch bei dem (plötzlichen ) Abbruch von Körperbewegungen tätig. Anderson nennt dafür ein sehr anschauliches Beispiel: Eine Person bemerkt, wie eine Pflanze von einer Fensterbank zu fallen droht und setzt dazu an, diese noch aufzufangen, merkt dann aber im letzten Moment, dass es sich bei der Pflanze um einen Kaktus mit vielen Stacheln handelt und bricht dann gedankenschnell die Rettungsaktion ab.

Der Hippocampus, eine paarweise angelegte, in der Form an ein Seepferdchen erinnernde Struktur (daher der Name) organisiert das bewusstseinsfähige (deklarative) Gedächtnis, indem er die Gedächtnisinhalte den entsprechenden Hirnrindenarealen (Assoziationsfeldern) zuweist. Der Hippocampus ist die entscheidende Hirnregion für die Bildung des Langzeitgedächtnisses, für die räumliche Orientierung und das räumliche Gedächtnis, sowie für den Abruf gespreicherter Erinnerungen.

Bei der Verdrängung blockieren offenbar die aktivierten Regionen des Präfrontalen Cortex “von oben” den Hippocampus und erschweren so den Abruf von ansonsten bewusstseinsfähigen Gedächtnisinhalten. Verdrängung ist also ein aktiver Prozess und damit etwas ganz anderes als einfaches Vergessen. Genauso hatte das auch schon Sigmund Freud gesehen.

Ein Mass für die Stärke der Verdrängung haben Anderson und seine Kollegen womöglich auch schon gefunden. Es soll in der Stärke der Aktivierung eines bestimmten Teils des Präfrontalen Cortex bestehen, die bei dem Versuch gemessen wurde, die Erinnerung an bestimmte Worte bewusst zu unterdrücken.

Quellen: Michael C. Anderson und Kollegen: “Suppressing unwanted memories by executive control” in Nature (Bd. 410, Ausgabe vom 15.01.2001) und “Neural Systems Underlying the Suppression of Unwanted Memories” in Science (Bd. 303, Ausgabe vom 09. 01. 2004), Wikipedia

Jens Christian Heuer

Mehr über die Psychoanalyse hier

Samstag, 21. März 2009

Nervenzelle und Gedächtnis

Seit Mitte der sechziger Jahre des 20. Jahrhunderts beschäftigte sich der amerikanische Neurobiologe Eric Kandel zusammen mit Kollegen zunächst an der New York University, später dann an der Columbia University mit den molekularen Mechanismen der Gedächtnisbildung auf der Ebene der Nervenzellen (Neuronen). Kandel wurde in Österreich geboren und verbrachte seine ersten 11 Lebensjahre in Wien, musste dann aber mit seinen Eltern und Geschwistern vor der Judenverfolgung der Nationalsozialisten nach Amerika fliehen. Nach einer psychiatrischen und psychoanalytischen Ausbildung wandte er sich schliesslich den biologischen Neurowissenschaften zu.


Prof. Eric Kandel mit Ehefrau Denise Quelle: http://www.swedenabroad.com/

Um den Vorgängen bei der Gedächtnisbildung auf die Spur zu kommen, wählte sich Kandel ein Versuchstier mit einem einfachen und daher übersichtlichen Nervensystem, die Meeresschnecke Aplysia californica (Kalifornischer Seehase). Aplysia hat lediglich 20.000 Neuronen, also eine wirklich deutlich günstigere Ausgangslage für Untersuchungen als beispielsweise beimMenschen, dessen Gehirn allein um die 100 Milliarden Neuronen enthält. Die Neuronen bei Aplysia sind zudem deutlich grösser, so dass elektrische Messungen wesentlich leichter fallen.


Aplysia Californica (Kalifornischer Seehase) Quelle: Wikipedia

Aplysia hat also ein einfaches Nervensystem mit strickleiterartigem Aufbau und 5 paarweise angeordneten Nervenzellansammlungen (Ganglien). Ein Gehirn, also ein zentrales Ganglion, welches die anderen an Grösse deutlich übertrifft fehlt jedoch. Trotz alledem ist Aplysia erstaunlich lernfähig und ist so alles in allem ein geradezu ideales Versuchstier für die Gedächtnisforschung.


Anatomie von Aplysia Californica Quelle: http://www.geochembio.com/

Aplysia beherrscht 3 Arten des Lernens: Habituation, Sensitivierung und die klassische Konditionierung.

Unter Habituation versteht man die Fähigkeit eines Organismus sich an einen wiederholt dargebotenen, eindeutig ungefährlichen Reiz zu gewöhnen und ihn dann zu ignorieren.

Sensitivierung ist das genaue Gegenteil. Da der wiederholt dargebotene Reiz als gefährlich oder zumindest unangenehm erkann wird, fällt die Reaktion zunehmend stärker aus. Bei der klassischen Konditionierung folgt einem an sich neutralen Reiz direkt hinterher ein unangenehmer Reiz, wodurch beide Reize assoziativ verknüpft werden. Schliesslich reagiert der Organismus auf den zuvor neutralen Reiz (fast) genauso wie auf den unangenehmen Reiz.
Kandel beschränkte sich bei der Untersuchung derLernvorgänge bei Aplysia auf den Kiemenrückziehreflex, der über das hintere Addominalganglienpaar läuft. Bei Berührung der Atemröhre (Siphon) zieht das Tier normalerweise seine Kiemen (gill) ein, um sie zu schützen. Eine wiederholte schwache Berührung führt zur Habituation. Eine starke elektrische Reizung des Schwanzes (tail) oder Kopfes (head) löst nach mehrfacher Wiederholung einen verstärkten Kiemenrückziehreflex aus, führt also zur Sensitivierung.

Auch eine klassische Konditionierung ist möglich, indem man unmittelbar nach einer leichten und harmlosen Berührung des Siphon einen heftigen elektrischen Schlag verabreicht.
Aplysia behält das Gelernte zunächst nur wenige Minuten behalten (Kurzzeitgedächtnis). Durch wiederholte Lernübungen, aber auch durch eine Folge besonders starker Reize lässt sich allerdings ein Langzeitgedächtnis von mehreren Wochen erzielen.

Kandel untersuchte nun genauer was mit den Nervenzellen bei diesen einfachen Lernvorgängen geschieht. Dabei richtete er seine Aufmerksamkeit auf die Übertragung von den sensorischen auf die motorischen Neuronen, welche ja letztendlich den Kiemenmuskel stimulieren.



Eine Sensitivierung wird durch einen schmerzhaften elektrischen Schlag am Schwanz von Aplysia ausgelöst. Dadurch wird das sensorische Neuron 2 aktiviert Dieses aktiviert wiederum ein Interneuron aktiviert, das dann den Reflex vom Siphon, über das sensorische Neuron 1 und das Motoneuron zum Kiemenmuskel verstärkt. Quelle: Kandel,Schwartz and Jessell Principles of Neural Science. New York: McGraw-Hill (2000).

Die entscheidenden Veränderungen laufen an den Kontaktstellen (Synapsen) zwischen den sensorischen Neuron und dem Motoneuron des Kiemenmuskels ab. Dabei spielen die Interneuronen und ihr Neurotransmitter Serotonin die entscheidende Rolle.

Beim Kurzzeitgedächtnis wird lediglich die synaptische Übertragung verbessert ohne das strukturelle Veränderungen an den Synapsen selbst stattfinden:


Kurzzeitgedächtnis: Serotonin (5-Hydroxy- Tryptamin or 5-HT), der Neurotransmitter des Interneurons bindet an seine Rezeptoren auf Synapsen des sensorischen Neurons 1. Über mehrere Zwischenschritte (G-Protein, Adenylatcyclase)wird vermehrt cAMP gebildet und darüber wiedrum das Enzym Proteinkinase A (PKA)aktiviert. PKA phosphorylisiert gemeinsam mit anderen Proteinkinasen Kaliumkanäle, so dass diese sich schliessen und sorgt so für ein verlängertes Aktionspotential mit erhöhtem Calciumeinstrom. Der Calciumeinstrom wird darüber hinaus auch infolge einer Phosphorylisierung der Calciumkanäle durch Proteinkinase C (PKC) erleichtert. Infolgedessen werden mehr Vesikel mit dem Neurotransmitter Glutamat mobilisiert, was zu einer stärkeren Kiemenrückziehreflex führt. Quelle: http://www.unmc.edu/physiology/Mann/

Bei dem Langzeitgedächtnis finden dagegen strukturelle Veränderungen statt. Die Synapsen werden grösser (mehr Kontaktfläche) und auch ihre Anzahl nimmt zu. Dafür müssen bestimmte Strukturgene eingeschaltet und eine entsprechend verstärkte Biosynthese der Strukturproteine aufrecht erhalten werden:


Langzeitgedächtnis: Eine erhöhte Serotoninausschüttung des Interneurons führt zu einer so hohen cAMP - Konzentration im sensorischen Neuron 1, dass die aktivierten (PKA, MAPK) auch in den Zellkern wandern. PKA aktiviert CREB 1, ein Regulatorgen, das an den Promoter (Beförderer) von Genen bindet, welche für strukturelle Proteine der Synapsen verantwortlich sind und diese dadurch einschaltet. Ebenso wird das Gen für Ubiquitinhydrolase eingeschaltet, ein Enzym das die Proteinkinaseaktivität aufrecht erhält. MAPK deaktiviert CREB 2, ein Regulatorgen für einen Repressor (Unterdrücker) der die Gene für die synaptischen Strukturproteine durch Bindung an ihren Promoter abschaltet. Die Strukturproteine ermöglichen eine Vergrösserung der Synapsen und auch ein Wachstum neuer Synapsen. Quelle: http://www.unmc.edu/physiology/Mann/

Es gibt nun einen Mechanismus der dafür sorgt, dass die strukturellen Veränderungen nur an den erregten, nicht aber an allen Synapsen des Sensorischen Neurons 1 stattfinden. Das funktioniert, weil die eigentliche Biosynthese der Strukturproteine erst in den Synapsen selbst stattfindet und dort erst in Gegenwart des Neurotransmitters Serotonin beginnen kann:


Selektive Verstärkung: Die Biosynthese der Strukturproteine kann nur in den Synapsen selbst stattfinden. Die Synapsen werden von den Strukturgenen mit der jeweiligen m-RNA (messenger RNA) versorgt. Die m-RNA transportiert also die genetische Information zu den Synapsen, welche aber nur in Gegenwart der aktiven Form eines bestimmten Proteins, des CPEB abgelesen werden kann. CPEB liegt jedoch zunächst nur in inaktiver Form (Conformation A) vor. Der Neurotransmitter Seotonin ermöglicht aber über mehrere Zwischenschritte die Bildung éiner kleinen Menge an aktivem CPEB (Conformation B). CPEB ist ein Prion, d.h. seine aktive Form ist in der Lage selbststätig die inaktive in die aktive Form umzuformen. Auf diese Weise wird nur in den Synapsen, die Serotonin binden die inaktive in die aktive Form des CPEB umgewandelt und damit auch die Biosynthese der Strukturproteine gestartet, da das aktive CPEB ja ein Ablesen der m-RNA ermöglicht. Quelle: http://www.hhmi.org/

Auch bei hochentwickelten Tieren und dem Menschen läuft die Gedächtnisbildung nach einem ähnlichen molekularen Schema wie bei Aplysia ab. Oft übernimmt aber auch der Neurotransmitter Dopamin die Rolle des Serotonins, so z.B. beim räumlichen Langzeitgedächtnis an dem der Hippocampus, eine paarweise angelegte Struktur unter den beiden Grosshirnrinden ganz entscheidend mitwirkt.

Die Gedächtnisforschung bietet faszinierende Ansätze für die Entwicklung von Medikamenten gegen die Vergesslichkeit im Alter. Zumindest bei Mäusen war man damit schon erfolgreich.
Mäuse scheuen helles Licht. Setzt man sie auf eine von oben hell erleuchtete Scheibe, die mit 20 Fluchtlöchern (manchmal auch 40) umrandet ist, von denen aber nur eines in eine dunkle Fluchtkammer führt, so versuchen sie das richtige Loch zu finden. Zunächst nach dem Zufallsprinzip, dann der Reihe nach und wenn es an den umgebenden Wänden optische Hinweisreize (Dreiecke, Quadrate, Sterne, Farbfelder u.ä.) gibt bei Wiederholung auch ganz gezielt.


Barnes- Labyrinth für Mäuse Quelle: http://www.jax.org/

Junge Mäuse im Alter von 3 Monaten meistern diese Versuchsanordnung (Barnes Labyrinth) fast immer und finden rasch die richtige Fluchtstrategie. Ältere Mäuse haben aber grosse Schwierigketen. Im Alter von 12 Monaten sind nur noch 25% der Mäuse erfolgreich, im Alter von 18 Monaten sogar nur noch rund 10%.

Durch Arzneistoffe, welche die Dopaminrezeptoren im Hippocampus der Mäuse aktivieren (Dihydrexidin, SKF 81297, bisher keine therapeutische Bedeutung!), gelang es die Lernfähigkeit der mit dem Barnes - Labyrinth überforderten älteren Mäuse soweit zu steigern, dass sie genauso gut abschnitten wie die ganz jungen Mäuse. Dasselbe gelang auch mit einem Arzneistoff, dem Rolipram, der den Abbau von cAMP innerhalb der Synapsen hemmt. In beiden Fällen verbesserte sich die Signalübertragung und damit sowohl Kurzzeit als auch Langzeitgedächtnis.
Für seine bahnbrechenden Arbeiten über die molekularen Mechanismen des Gedächtnisses erhielt Eric Kandel im Jahre 2000 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Quellen: Eric Kandel: Auf der Suche nach dem Gedächtnis , Siedler Verlag, München 2006, Eric Kandel: Nobel Lecture (http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2000/kandel-lecture.html), Michael D. Mann:The Nervous System In Action http://www.unmc.edu/physiology/Mann/

Jens Christian Heuer

Sonntag, 8. März 2009

Nervenzelle und Aktionspotential

Die Nervenzellen (Neuronen) sind die Grundbausteine des zentralen und peripheren Nervensystems. Das zentrale Nervensystem (ZNS) umfasst Gehirn und Rückenmark, das periphere Nervensystem sensorische und motorische Nerven ausserhalb des Rückenmarks, sowie grosse Teile des vegetativen (autonomen) Nervensystems, dessen Umschaltstellen (Ganglien) parallel zum Rückenmark angeordnet sind.

Aufbau und Funktion
Die Nervenzellen entsprechen in ihrem grundsätzlichen Aufbau einer normalen Zelle, weisen allerdings die Besonderheit auf, dass sie elektrische Impulse erzeugen und weiterleiten können.


Aufbau einer Nervenzelle (Neuron) Quelle: Wikipedia (verändert)

Eine Nervenzelle empfängt elektrische Signale mit ihren Dendriten von anderen vorgeschalteten Nervenzellen und leitet sie über den Zellkörper und das sich oft auch verzweigende Axon an weitere nachgeschaltete Nervenzellen oder auch an Muskeln, Drüsen oder andere Erfolgsorgane weiter. Die Weitergabe der elektrischen Signale an nachgeschaltete Nervenzellen (oder andere Zellen) erfolgt chemisch über die Synapsen (Kontaktstellen) durch Signalstoffe (Neurotransmitter). Diese werden von der Nervenzelle hergestellt, in kleinen Bläschen (Vesikeln) gespeichert und bei Eintreffen eines elektrischen Impulses von den Synapsen ausgeschüttet. Über kleine Zwischenräume (synaptischer Spalt) erreichen die Neurotransmitter sehr schnell die nachgeschalteten Nervenzellen (oder anderen Zellen, z.B. Muskelzelle) und lösen dort neue elektrische Impulse (oder andere Reaktionen, z.B. Muskelkontraktion) aus. Nach Gebrauch werden die Neurotransmitter entweder durch enzymatischen Abbau oder durch Wiederaufnahme in die Synapsen wieder schnell inaktiviert, so dass eine erneute Signalübertragung möglich wird.

Aktionspotentiale
Wie andere Zellen, verfügen auch Nervenzellen über eine Zellmembran an der eine elektrische Spannung anliegt, das Ruhepotential.

Zellmembranen bestehen aus einer Lipiddoppelschicht in die mosaikartig Eiweisse (Proteine) eingelagert sind. Dabei kann es sich um Enzyme, Rezeptoren (für Signalstoffe), Ionentransporter und Kanalproteine handeln. Lipide sind fettähnliche Substanzen mit einem langen fettlöslichen (wasserabweisenden) und einem kurzen, elektrisch geladenen (wasserlöslichen) Ende. Die fettlöslichen Enden sind in der Doppelschichtmembran einander zugewandt, die wasserlöslichen Enden weisen nach aussen. In dem umgebenden Wasser innerhalb und ausserhalb der Zelle sind positiv geladene Natrium-, Kalium- und Calciumionen und negativ geladene Protein- und Chloridionen gelöst. Ionen können die Zellmembran normalerweise wegen der innen befindlichen Lipide nicht durchqueren. Aber es gibt Ausnahmen: Die Kaliumionen können die Membran durch spezielle Kanalproteine passieren. In der Zellmembran befinden sich ausserdem noch Proteine, welche als Ionenpumpen unter Energieaufwand Natriumionen (und Calciumionen, s.u.) aus der Zelle hinaus und Kaliumionen ins Zellinnere transportieren. Daraus resultiert im Zellinneren ein Kaliumionenüberschuss und somit ein Konzentrationsgefälle (Gradient) von imnnen nach aussen. Die Kaliumionen wandern deshalb entlang diesem Gradienten durch die offenen Kaliumkanäle aus der Zelle heraus (Kaliumausstrom). Da die negativ geladenen Protein- und Chloridionen den positiv geladenene Kaliumionen nicht folgen können (sie passen ja nicht durch die Kaliunkanäle hindurch!), entsteht aussen ein positiver und innen ein negativer Ladungsüberschuss und damit ein elektrisches Feld, also eine elektrische Spannung. Diese nimmt solange zu bis das elektrische Feld stark genug ist, um eine weitere Auswanderung der positiv geladenen Kaliumionen zu verhindern. Es stellt sich ein elektrisches Ruhepotential von -70mV ein.


Vorgänge an der Nervenzellmembran während eines Aktionspotentials. Quelle: http://www.lukashensel.de/ (verändert)

Ein elektrisches Signal wird dann ausgelöst, wenn das Ruhepotential auf -55mV zurückgeht. Das erreichen Neurotransmitter, indem sie an ihre Rezeptoren in der Zellmembran der nachgeschalteten Nervenzelle binden. Die Rezeptoren sind mit Natriumkanälen verbunden an, die sich immer dann öffnen, wenn Neurotransmitter gebunden werden. Es kommt dann (aufgrund des von den Ionenpumpen erzeugten Konzentrationsgefälles der Natriumionen von aussen nach innen) zu einem Natriumeinioneneinstrom in die Nervenzelle der ausreicht das Ruhepotential auf -55mV herabzusetzen. Geschieht das, so öffnen sich schlagartig weitere in grosser Anzahl vorhandene, spannungsabhängige Natriumkanäle, während sich gleichzeitig die Kaliumkanäle schliessen. Daraufhin kommt es zu einem gewaltigen Einstrom von Natriumionen in die Nervenzelle entlang ihrem Konzentrationsgefälle, wodurch sich das Membranpotential kurzzeitig sogar auf +40 mV umkehrt (Depolarisation der Zellmembran). Durch diese Ladungsumkehr entsteht ein elektrischer Impuls, ein Aktionspotential. Die Spannungsänderung führt zur Wiedereröffnung der Kaliumkanäle und zum Verschluss der Natriumkanäle, so dass die Ionenpumpe das Ruhepotential innerhalb einer gewissen Zeit (Refraktärzeit) wiederherstellen kann (Repolarisation). Dabei kommt es durch einen überschiessenden Kaliumionenausstrom vorübergehend zu einer Hyperpolarisation der Nervenzellmembran.

Verlauf eines Aktionspotentials Quelle: Wikipedia

Der elektrische Impuls wird in der Nervenzelle entlang des Axons weitergeleitet, da ein Aktionspotential auch das Ruhepotential des benachbarten Abschnittes soweit schwächt, dass über eine Öffnung spannungsabhängiger Natriumkanäle hier ein neues Aktionspotential entsteht. Auf diese Weise “springt” das Aktionspotential von einem Abschnitt des Axons zum nächsten. Eine unerwünschte Rückwärtsleitung kann wegen der Refraktärzeit bei kürlich erregten Abschnitten des Axons nicht passieren. Der elektrische Impuls pflanzt sich also auf jeden Fall nur in Richtung noch unerregter Axonabschnitte, also immer in die richtige Richtung fort.

Erreicht das Aktionspotential eine Synapse, so öffnen sich die dort zahlreich vorhandenen spannungsabhängigen Calciumkanäle. Durch das von den Ionenpumpen hergestellte Calciumionenkonzentrationsgefälle von aussen nach innen kommt es zu einem Calciumioneneinstrom, der über mehrere enzymvermittelte Zwischenschritte zur Verschmelzung der Neurotransmittervesikel mit der Zellmembran führt. Die Neurotransmitter werden in Portionen entsprechend der Vesikelfüllung ausgeschüttet und lösen bei der nachgeschalteten Nervenzelle ein neues Aktionspotential aus.

Neben den chemischen gibt es auch elektrische Synapsen, wo der elektrische Impuls durch direkten Kontakt mit der nachgeschalteten Nervenzelle weitergeleitet wird.
Die Aktivierung einer Nervenzelle ist immer ein “Alles-oder-Nichts-Prozess”. Die Informationen eines Signals kann daher nur über die Frequenz der Aktionspotentiale, aber nicht über die Stärke der Aktionspotentiale kodiert werden. Wichtig ist natürlich immer auch der Ausgangs- und Zielpunkt der Nervenzellen.

Manche Nervenzellen sind in der Lage selbsttätig rhythmische elektrische Aktionspotentiale in einem bestimmten Rhythmus auszulösen und können so als Schrittmacher für andere Nervenzellen dienen. Sie verfügen über sogenannte HCN-Kanäle. HCN steht für “Hyperpolarisation activated Cyclic Nucleotide gated”. HCN-Kanäle öffnen sich im Gegensatz zu anderen Ionenkanälen nicht bei einer Depolarisation sondern bei einer Hyperpolarisation der Nervenzellmembran. Durch den dann sofort einsetztenden Natriumioneneinstrom wird unmittelbar nach dem Ende des alten ein neues Aktionspotential ausgelöst. Aktivität und Empfindlichkeit dr HCN-Kanäle werden durch einen Signalstoff, das cyclische Adenosinmonophosphat (cAMP), ein cyclisches Nukleotid moduliert.

Nicht alle Nervenzellen lösen über ihre Synapsen Aktionspotentiale bei nachgeschalteten Nervenzellen aus, sondern es gibt auch viele mit hemmenden Synapsen. Diese hemmenden Nervenzellen (inhibitorische Neuronen)schütten Neurotransmitter aus, welche das Ruhepotential der nachgeschalteten Nervenzelle erhöhen. Durch diese Hyperpolarisation wird die Auslösung eines Aktionspotentials erschwert. Die inhibitorischen Neuronen sind sehr wichtig, weil im Nervensystem die Aktivierung eines Prozesses in den allermeisten Fällen die Inaktivierung eines anderen (konkurrierenden) Prozesses erfordert.

Eine typische Nervenzelle ist zumeist mit Tausenden von erregenden und hemmenden Synapsen verbunden, und immer wieder fällt in Abhängigkeit von den jeweilig eingehenden aktivierenden und hemmenden Signalen eine neue “Entscheidung“ darüber, ob ein neues Aktionspotenzial ausgelöst wird oder eben nicht. Auf diesen fortwährenden “Entscheidungsprozessen” beruht die gesamte Informationsverarbeitung in Gehirn und Nervensystem.

Jens Christian Heuer

Dienstag, 10. Februar 2009

Freud,Psychoanalyse und Ödipuskomplex

Die Psychoanalyse wurde durch den Wiener Nervenarzt Sigmund Freud (6. Mai 1856 - 23. September 1939) zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt und revolutionierte die Psychologie.

Sigmund Freud wurde am 6. Mai 1856 als ältester Sohn des jüdischen Textilkaufmanns Jacob Freud und dessen Ehefrau Amalia (geb. Nathanson) in Freiberg (heute: Tschechien)geboren,das damals zu Östereich-Ungarn (Donaumonarchie) gehörte). 1860 zog die Familie nach Wien um, wo Freud zunächst an der Universität Medizin studierte (1873-1881), um dann als Neurologe am Wiener Physiologischen Institut zu forschen. Nach seiner Promotion in Medizin, arbeitete er von 1882-1885 am Allgemeinen Krankenhaus in Wien. Nach seiner Habilitation in Neuropathologie war er ab 1885 Dozent an der Wiener Universität und beschäftigte sich mit hirnanatomischen Forschungen. Bei einem Gastaufenthalt an der Pariser Nervenklinik Salpêtrière erlebte Frauen mit seelischen Erkrankungen ohne erkennbare organische Veränderungen, die der Leiter der Klinik,Jean-Martin Charcot (1825-1893) mit Hypnose behandelte und damit die Symptome vorübergehend zum Verschwinden brachte. Freud war sehr beeindruckt und entwickelte in den folgenden Jahren als praktizierender Nervenarzt eigene Theorien über die Ursachen psychischer Erkrankungen. Danach sind verdrängte traumatische Erfahrungen die eigentliche Ursache seelischer Erkrankungen. Mit der Technik der freien Assoziation (s.u.) lassen sich die verdrängten Inhalte wieder ins Bewusstsein zurückrrufen und so viele seelische Erkrankungen heilen (Psychoanalyse). Von 1895-1905 arbeitete Freud die Psychoanalyse zu einer geschlossenen Theorie aus (1897: Ödipus-Komplex,1900: Traumdeutung, 1901: Fehlleistungen, 1905: Sexualtheorie). 1902 wird Freud Professor für Neuropathologie an der Wiener Universität. Freud hatte die Hoffnung, die Psychoanalyse auch neurobiologisch begründen zu können, doch der seinerzeitige Stand der Technik liess das einfach noch nicht zu, denn es fehlten die Instrumente für eine genauere Untersuchung der physiologischen Vorgänge in Gehirn und Nervensystem.

In den Folgejahren gründete Freud eine Internationale Psychoanalytische Vereinigung, um seine Theorien zu verbreiten und weiterzuentwickeln. Immer wieder kam es zu inhaltlichen Auseinandersetzungen und Abspaltungen, wobei es zumeist um die Rolle der kindlichen Sexualität und den Ödipuskomplex ging. In den Jahren 1923-1930 entwickelte Freud seine Theorie des psychischen Apparates mit den 3 Instanzen ICH, ES und ÜBERICH (s.u.). Nach dem Anschluss Österrichs an das Deutsche Reich (1938) musste Freud vor der Judenverfolgung der Nationalsozialisten fliehen und zog mit seiner Familie nach London (Grossbritannien) um, wo er am 23. September 1939 einer langjährigen Krebserkrankung erlag.

Freud definierte die Psychoanalyse einmal so:
Psychoanalyse ist der Name eines Verfahrens zur Untersuchung seelischer Vorgänge, welche sonst kaum zugänglich sind; einer Behandlungsmethode neurotischer Störungen, die sich auf diese Untersuchung gründet; und eine Reihe von psychologischen, auf solchem Wege gewonnenen Einsichten, die allmählich zu einer neuen wissenschaftlichen Disziplin zusammenwachsen.

Kaum zugänglich sind seelische Vorgänge dann, wenn sie unbewusst stattfinden. Unbewusst werden seeliche Vorgänge durch die innerpsychische Verdrängung, zu der es immer dann kommt, wenn zwei oder mehrere Kognitionen (Gedanken, Meinungen, Wünsche, Einstellungen, (logische) Schlussfolgerungen) derart zueinander in Widerspruch stehen, dass sich daraus ein (schmerzlicher) seelischer Konflikt entwickelt. Verdrängt werden stets die schwächeren Kognitionen. Gemeinsam bilden sie dann das Unbewusste. Ein innerpsychischer Widerstand sorgt dafür, dass die verdrängten Kognitionen nicht mehr so ohne weiteres in das Bewusstsein dringen können.


Sigmund Freud (1856-1939) Quelle: Wikipedia

Der die Verdrängung auslösende seelische Konflikt ist damit aber nicht entgültig aufgelöst, denn das Unbewusste kann weiterhin unterschwellig auf das Bewusstsein einwirken, besonders dann, wenn aktuelle Wahrnehmingen und Gedanken irgendwie an die verdrängten Vorstellungen erinnern. Die Folge sind Fehlleistungen (Freudsche Versprecher, vorübergehende Erinnerungsblockaden, Verlegen und Verlieren von Gegenständen usw.), aber auch ernsthafte seelische Störungen, die Neurosen. Auch in den Träumen tauchen die verdrängten Kognitionen häufig in entstellter oder symbolisierter Form wieder auf.

Besonders in der Kindheit, in einer Situation der Schwäche gegenüber Erwachsenen, aber auch gegenüber älteren Geschwistern ist die Verdrängung oft der einzige Ausweg, um schwer erträgliche Konflikte zu umgehen. Verdrängt werden fast immer verbotene Wünsche und (bedrohliche) Bewusstseinsinhalte, die sich aus dem Versuch der kindlichen Selbstbehauptung und aus der frühkindlichen Sexualität ergeben.

Das bekannteste Beispiel ist der Ödipuskomplex. Mit diesem Begriff bezog sich Freud auf die tragische Geschichte der griechischen Sagengestalt Ödipus. Dieser wird von seinem Vater, König Laios von Theben, infolge einer Prophezeiung, dass sein Sohn ihn dereinst töten werde, mit Zustimmung seiner Mutter Jokaste in der Wildnis ausgesetzt. Ödipus wird jedoch gerettet und wächst bei Pflegeeltern auf, ohne jemals irgendetwas über seine Herkunft zu erfahren. Bei einer Zufallsbegegnung, die in einem heftigen Streit endet, tötet Ödipus einen unbekannten Mann, ohne zu ahnen,dass es sein Vater ist, der König von Theben. Als er nur wenig später die Stadt Theben von der drachenähnlichen Sphinx befreit, darf er zur Belohnung die immer noch sehr schöne, verwitwete Jokaste zur Ehefrau nehmen. Als neuer König von Theben versucht Ödipus den Tod seines Vorgängers aufzuklären. Dabei erfährt er schliesslich die ganze Wahrheit. Aus Verzweiflung blendet er seine Augen und flieht als gebrochener Mann ins Exil. Damit fügt er sich selbst die fällige Strafe für den unerlaubten Inzest zu.

Zu einer ähnlichen Konstellation wie in der Ödipussage kommt es nun auch in der Kindheit. Nach dem Erwachen der frühkindlichen Sexualität, in der sogenannten ödipalen Phase entwickelt sich ein sexuelles Begehren gegenüber dem gegengeschlechtlichen Elternteil, was jedoch automatisch in einen Konflikt mit dem (übermächtigen) gleichgeschlechtlichen Elternteil führt. Die sexuellen Wunschvorstellungen und die damit einhergehenden negativen Gefühle gegenüber dem gleichgeschlechtlichen, rivalisierenden Elternteil sind mit grosser Angst besetzt und werden daher meist verdrängt. An die Stelle des Aufbegehrens tritt die Unterwerfung und schliesslich die Identifikation.Der gleichgeschlechtliche Elternteil wird zum Vorbild für die eigene Entwicklung. Dieses Verhalten wird später auf andere mächtige (auch fiktive) Figuren (politische, militärische oder religiöse Führer, Gottheiten) und Institutionen (Staat, Militär, Kirche) übertragen. Vor allem bei Männern ist der Ödipuskomplex sehr stark ausgeprägt.
Die Psychoanalyse versucht nun bei neurotischen Störungen, die verdrängten Inhalte wieder ins Bewusstsein zurückzurufen, um so den Betroffenen wieder einen ungestörten Lebensgenuss zu ermöglichen!

Dazu bedient sich die Psychoanalyse der Methode der freien Assoziation. Ausgehend von Fehlleistungen und Träumen wird die zu analysierende Person (Analysand) aufgefordert, alle damit für ihn in Zusammenhang stehenden, spontanen Einfälle (Assoziationen) dem Analytiker unzensiert mitzuteilen, also unabhängig davon, ob ihr diese Einfälle unsinnig, unpassend oder gar anstössig erscheinen. Mit dieser psychoanalytischen Grundregel soll der innerpsychische Widerstand gegen die Bewusstwerdung verdrängter Vorstellungen überlistet werden, denn die freien Assoziationen bilden mit wachsender Anzahl eine immer deutlicher erkennbare, netzwerkartige Struktur sinnvoller Zusammenhänge, denn die spontanen Einfälle sind nicht zufällig, sondern gehorchen dem Prinzip von Ursache und Wirkung (Kausalitätsprinzip).


Ein wertvolles Arbeitsinstrument zur Förderung der freien Assoziationen bei der Psychoanalyse... (Sigmund Freud Museum, London) Quelle: AP

Im Verlauf der Psychoanalyse kommt es oft zu einer sogenannten Übertragung, bei der verdrängte Gefühle gegenüber Bezugspersonen aus der Kindheit (Erwachsene, Geschwister) unbewusst auf den Analytiker umgelenkt werden.

Analytiker und Analysand deuten gemeinsam, unter Zuhilfenahme der freien Assoziationen und der Übertragung den inneren Sinnzusammenhang, wodurch die verdrängten Inhalte wieder bewusst gemacht werden.
Freud entwickelte aus seinen psychoanalytischen Erfahrungen ein dynamisches Drei-Instanzen-Modell der menschlichen Persönlichkeit:



Persönlichkeitsmodell nach Freud: Das bewusste ICH bringt Wünsche mit den zunächst durch das vorbewusste Wahrnehmungsbewusstsein (W-Bw) wahrgenommenen, danach aber bewusst werdende Realitäten soweit irgend möglich in Übereinstimmung. Das ÜBERICH entspringt dem verinnerlichten ( angsteinflössend geäusserten) Gegenwillen der übermächtigen Erwachsenen (oder älteren Geschwister), welcher den Wünschen und Vorstellungen des Kindes oft entgegensteht und so deren Verdrängung ins unbewusste ES erzwingt. Das ÜBERICH darf aber nicht mit dem Gewissen verwechselt werden, da letzteres ein wichtiger Bestandteil des bewussten ICH ist und wahrscheinlich auf der Fähigkeit beruht, sich in Andere hineinzuversetzen und mitzufühlen (Spiegelneuronen). Quelle: Sigmund Freud Studienausgabe, Fischer-Tachenbuch-Verlag , Frankfurt (2000)

Im Zusammenhang mit seinem Persönlichkeitsmodell formulierte Freud das Ziel einer Psychoanalyse einmal so: Wo ES war, soll ICH werden!
Das kann aber nur durch Aufhebung (im Sinne von Überwindung bei gleichzeitiger Bewahrung und Fortentwicklung der wertvollen Anteile!) des ÜBERICH gelingen, so dass ICH und ES ununterscheidbar werden.

Quellen: Sigmund Freud: Darstellungen der Psychoanalyse, Fischer-Taschenbuch und Wikipedia

Jens Christian Heuer