Heute habe ich zwei Dinge zu berichten, die nicht viel miteinander zu tun haben, außer, daß sie sich im Hirn abspielen.

Daß man sich mit Koffein sogar umbringen kann, weiß nicht jeder (und habe ich schon anderswo erzählt), aber daß Koffein vor dem Schlafengehen auch keine so gute Idee ist, ist allgemein bekannt. Ausreichender und guter Schlaf ist für Gesundheit und Lebensqualität unerlässlich und die verbreitete Einnahme von Koffein zur falschen Zeit trägt wahrscheinlich zur wachsenden Inzidenz von Schlafproblemen in der Gesellschaft bei.

'Oh man, really shouldn't have had that coffee in June,'

Aber warum eigentlich? Erst seit kurzem weiß man [1], daß die Menge Koffeins, die einem Doppelten Espresso entspricht, am Abend eingenommen die innere Uhr des Menschen, den sogenannten zirkadianen Rhythmus, stört und verlangsamt, indem Koffein als Gegenspieler (Antagonist) an den Rezeptoren im Hirn für den körpereigenen Schlaffaktor Adenosin fungiert.

Dazu muß man wissen, daß der Schlaf-Wach-Rhythmus durch fein abgestimmte Wechselwirkungen zwischen homöostatischen und zirkadianen Prozessen reguliert wird [2]. Homöostatischer Schlafdruck baut sich während der Wachphase auf und wird im Schlaf wieder abgetragen, wohingegen die zirkadiane Uhr bestimmt, wann der Schaf einsetzt. Am besten kann man Schlafbedarf durch die Messung von Deltawellen im Tiefschlaf nachweisen und weil Koffein die Deltaaktivität im Schlaf abschwächt und die Adenosinrezeptoren blockiert, wurde schon länger vermutet, daß Adenosin und seine Rezeptoren eine Rolle für die Schlafhomöostase spielen [3]. Daß Koffein wie erwähnt offenbar auch Auswirkungen auf die zirkadiane Uhr hat, ist ein wichtiger Befund, weil der Schlaf und die zirkadianen Systeme untrennbar auf genetischer, molekularer und das Verhalten betreffender Ebene verbunden sind:

espresso

In der streng kontrollierten Studie [1] fand man, daß Koffein stark und durchgängig den Melatoninrhythmus um ca. 40 Minuten verzögerte, was in etwa halb so stark ist, wie helles Licht zur Schlafenszeit (Licht ist ein wichtiger Taktgeber für die zirkadiane Uhr und Melatonin ist ein Hormon, dessen Spiegel rhythmisch steigt und fällt und das im Menschen den zirkadianen Rhythmus etlicher physiologische Prozesse steuert und markiert). Den biochemischen Signalweg, über den die Bindung des Koffeins an die Adenosinrezeptoren diese Wirkung entfaltet, konnte man anhand von Kulturen genetisch modifizierter Zellen aufklären, die über 10.000 verschiedene Proteine exprimierten, darunter Adenosinrezeptoren, mehrere Phosphodiesterasen und Ryanodin Rezeptoren.

Solche Zellkulturen, die man auch dazu bekommen kann, einen schlafartigen Zustand zu simulieren, indem ein neuronales Aktivitätsmuster erzeugt wird, das dem Schlafzustand ähnelt, eignen sich daher sehr, grundlegende Fragen zu elektrophysiologischen, genetischen und molekularen Merkmalen aber auch der Pharmakologie des Schlafes zu untersuchen. Zusammen mit physiologischen Ansätzen wird das spannende Möglichkeiten zur Erforschung der molekularen Grundlagen des menschlichen Schlafes und der Entwicklung evidenzbasierter Therapieansätze für seine Störungen eröffnen.

 

Na, schon müde von ein bißchen Forschung und zu wenig Koffein? Im Hirn gibt es aber keineswegs nur molekulare Schalter, die uns in Schlaf versetzen, sondern auch tödliche Schalter, „kill switches“, die die instinktive Aversion des Menschen gegen das Töten ausknipsen können, wofür besonders das 20 Jhdt. etliche monströse Beispiele gegeben hat und was in diesen Tagen immer wieder auf’s Neue durch die Grausamkeiten der ISIS unter Beweis gestellt wird.

Daß es soziale und umgebungsbezogene Bedingungen gibt, die solche Taten mit anbahnen oder fördern können, ist unstrittig doch gibt es biologische Mechanismen, die unter solchen Bedingungen in normalen, nicht gewalttätigen Menschen diesen Schalter umlegen? Alles menschliche Verhalten beginnt im Gehirn, welches kognitive und emotionale Informationen verarbeitet und letztlich entscheidet, was man tut. Was also passiert in diesem Organ in genau dem Moment, in dem die natürliche Abscheu eines Menschen einem anderen weh oder ein Leid anzutun, aus der Berechnung herausfliegt? Wie können Veränderungen in den neuronalen Verschaltungen die ideologiegesteuerten kognitiven Teile des Gehirns von den emotionsgesteuerten Teilen, die normalerweise als Korrektiv für das Verhalten fungieren, loslösen und normale Menschen zu mehrfachen Mördern machen?

Mit dieser Frage hat sich eine Konferenz in Paris mit dem interessanten Titel „The Brains that pull the Trigger“ („Die Hirne, die den Abzug drücken“) befaßt und darüber Neurowissenschaftler, Psychologen, Historiker und Soziologen ins Gespräch gebracht. Als Illustration des komplexen und viele verschiedene Annäherungsweisen zulassenden Problems mag ein Ausschnitt aus einer Präsentation der Konferenz dienen: man zeigte die Dokumentation einer Befragung hunderter unausgebildeter deutscher Reservisten nach dem Zweiten Weltkrieg, die 1942 eingezogen worden waren und Zehntausende polnische Juden ermordeten. Die Transkripte der Befragungen belegten, daß der Kommandant den Reservisten freigestellt hatte, sich an den Tötungen nicht zu beteiligen, wovon lediglich einer von zehn Gebrauch machte.

Auch wenn sich viele der beteiligten Wissenschaftler schwer damit taten, dieses Phänomen aus der Sicht und mit den Werkzeugen ihrer Disziplin anzugehen und gut darin aufgehoben zu finden, finde ich doch eine solche multidisziplinäre Konferenz einen wichtigen und ermutigenden Ansatz, sich wissenschaftlich mit einem der größten Probleme der Menschheit zu befassen. Und indem man sich mit der politisch neutralen Neurowissenschaft von Schaltern im Hirn befaßt, kann man vielleicht Fortschritte machen, ohne sich in nutzloser Rhetorik zu verlieren. Und vielleicht lassen sich so auch Wege finden, Menschen auf eine Weise zu erziehen (oder zu bilden?), die sie besser davor feit, ideologischen Einflüsterungen oder gar Tötungsbefehlen zu gehorchen.

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Kommentare (12)

  1. #1 Wamilu
    Krefeld
    12/02/2016

    Wieder was in Erfahrung gebracht über Koffein.
    Bisher war mir nur geläufig, dass heißer Kaffee den Geburtsvorgang erleichtern kann, wird er zur Erweiterung der Gefäße, erst auf ein Handtuch geschüttet und dieses dann an die Vagina gedrückt.

  2. #2 regow
    12/02/2016

    So funktioniert das also mit dem Koffein. Wie schafft man jetzt den Burzelbaum zu einem killer switch im Gehirn? Gibt es irgendeinen Hinweis darauf, dass einen molekularen Schalter für komplexes Verhalten gibt?

  3. #3 HaraldL
    Venezuela
    12/02/2016

    Sehr interessant!
    Ich habe aber nicht verstanden, was Koffein mit dem Umlegen des “kill switch” zu tun hat … ich glaube, @regow meint mit seinem Purzelbaum dasselbe?

  4. #4 rolak
    12/02/2016

    moin regow und HaraldL (nice ava, btw): Was bringt euch denn auf die Idee, Koffein hätte irgendetwas mit den KillSwitches zu tun? Das Erscheinen beider Themen in einem Text? Haben dann auch alle Einträge eines Lexikons miteinander zu tun über den MinimalPunkt des gemeinsamen Auftretens in besagtem Lexikon hinaus?

    Herzlichen Dank für den angemessenen soundtrack, Cornelius – mir ist sofort und eigentlich unausweichlich jenes Sahnestück eingefallen.

    • #5 Cornelius Courts
      13/02/2016

      “Was bringt euch denn auf die Idee, Koffein hätte irgendetwas mit den KillSwitches zu tun?”

      ah gut, danke, daß Du schon klargestellt hast, was über meine “Heute habe ich zwei Dinge zu berichten, die nicht viel miteinander zu tun haben, außer, daß sie sich im Hirn abspielen.”-Einleitung hinaus offenbar noch an Bedarf bestand 😉

      “angemessenen soundtrack, ”

      gerne (ich habe jetzt auch mal den Koffein-Link verbessert, so daß keine verstörenden Gestalten mehr im Hintegrund rumlaufen) :-) War bei mir auch ein kleiner Trip nach früher (Tristania) und sehr viel früher (Faith no more)

  5. #6 LasurCyan
    12/02/2016

    unausweichlich jenes Sahnestück

    Ein SahneStück, rolak, vielen Dank für die ZeitReise. Da mach ich mir doch gleich mal ‘nen Kaffee^^

  6. #7 Dr. Webbaer
    12/02/2016

    Erst einmal nur anekdotisch angemerkt:
    Der junge Bär wusste eine späte Tasse ggf. auch starken Kaffees als letzte Aufnahme des Tages, quasi auch als Schlafmittel, durchaus zu schätzen, der alte Bär trinkt schon mittags keinen Kaffee mehr, instinktiv und auf Erfahrung basierend oder anders formuliert: um nicht irgendwelche “biochemischen Schalter” zu aktivieren.

    Wobei, à propos “Schalter”, die Sache mit der Gewalttätigkeit auch ganz ohne “Schalter” auskommen könnte, kulturell erklärbar als Dehumanisierung anderer, die in der Regel also gemeinsam geübt wird.

    Im Biochemisch-Biologistischen würde sich Ihr Kommentatorenfreund hier also eher keine Fortschritte erhoffen, kulturell wirkt die Dehumanisierung anderer ja auch ganz unterschiedlich, die einen empfinden unter besonders ungünstigen kulturellen Bedingungen immer noch einen Tötungswiderwillen, der ideologisch (zur NS-Zeit gab es insofern immer wieder Reden von NS-Führern “keine menschlichen Schwächen” (Zitat) zu zeigen) bearbeitet wird, die anderen empfanden und empfinden dagegen Freude am Töten, die sich sogar an den Gesichtszügen ablesen lässt.

    MFG
    Dr. Webbaer

  7. #8 Dr. Webbaer
    12/02/2016

    PS oder so gefragt:
    ‘Gibt es irgendeinen Hinweis darauf, dass [es] einen molekularen Schalter für komplexes Verhalten gibt?’

  8. #9 rolak
    13/02/2016

    gleich mal ‘nen Kaffee

    Gabs hier dann auch, LasurCyan, einerseits aufgrund der anregenden Wirkung (der des Artikels), andererseits aus Lust und Laune, frei nach dem Hühnerleben: Ich trinke täglich eine Tasse Kaffee, am Wochenende auch mal zwei.
    Das haut dann ganz gut rein, gar nicht so dezent wirkend wie in Effetto Doppio aussehend. Allerdings nur, wenn nicht bereits Schlafmangel herrscht…

  9. #10 rolak
    13/02/2016

    So, und jetzt gibts ‘den Üblichen’. Nach 2h Schlaf mit anschließendem Sauerteigen, bei aktuell eher sparsam ausgeteilten Celsiusgraden ziemlich willkommen ;‑)
    moin z´amm!

  10. #11 noch'n Flo
    Schoggiland
    13/02/2016

    @ CC:

    Wie erklärst Du denn jetzt das Phänomen, dass man des öfteren bei älteren Menschen beobachten kann, dass diese erst nach 2 Tassen Kaffee so richtig gut schlafen können? (Und auf die im Gegenzug Diazepam wie ein Aufbputschmittel wirkt.) Neuronale Umbauten im Gehirn im Zuge des Alterns?

  11. #12 rolak
    15/02/2016

    Neuronale Umbauten im Gehirn im Zuge des Alterns?

    Nee, (altersbedingt) schlechter durchblutetes Hirn führt zu Einschlafstörungen. Da Koffein fast instantan für bessere Durchblutung sorgt, jedoch erst nach ca 20′ wachhaltend einkickt, haben die Betroffenen ein schmales, spätestens nach etwas Übung aber ausreichendes Fenster zum Einschlafen. Das ist der Gegenpart zu den Koffein-Entzugs-Kopfschmerzen, beide Mechanismen eigentlich schon lange bekannt.

    Wg Paywall weiß ich nicht, was für Zellkulturen in [1] genutzt wurden, Cornelius, doch heute kam koinzidenterweise via motherboard ein Verweis auf ‘Researchers Create ‘Mini-Brains’ in Lab To Study Neurological Diseases‘.