Zelluläre und molekulare Mechanismen zur Steuerung der lernsensiblen Phasen

10. Oktober 2020Entwicklungspsychologie, Forschungarbeitsblattler

Die postnatale Entwicklung des Gehirns ist nach der Geburt durch zeitlich begrenzte, funktionsspezifische Fenster hoher Plastizität gekennzeichnet, die man als kritische oder sensible Phasen bezeichnet. Diese lernsensiblen Phasen treten auf, indem bestimmte Bereiche des Gehirns durch Reifungs- und Differenzierung-Prozesse weiter ausgebaut werden und somit leicht und schnell neuronale Verknüpfungen entstehen, die die Plastizität des Gehirns erhöhen. So ist der natürliche Spracherwerb bei Säuglingen das bekannteste Beispiel für solch eine sensible Phase. Die neuronale Plastizität gibt dem Gehirn die Möglichkeit, sich das ganze Leben lang an neue Anforderungen anzupassen, ist jedoch im erwachsenen Gehirn oft eingeschränkt, so dass Lernprozesse mühsamer ablaufen.

Napoli et al. (2020) haben versucht, die zellulären und molekularen Mechanismen zu identifizieren, die diese sensiblen Phasen öffnen und wieder schließen und im Zusammenhang mit dem Altern stehen, und zwar am Beispiel der Plastizität des visuellen Cortex bei Mäusen. Visuell-cortikale Schaltkreise, die zum visuellen System zählen und das Sehen ermöglichen, weisen während des frühen Lebens eine starke Plastizität auf und werden später durch molekulare Bremsen stabilisiert, die eine übermäßige Anpassung von Verknüpfungen über einen kritischen Zeitraum hinaus begrenzen. Um Faktoren zu identifizieren, die die postnatale Entwicklung des visuellen Cortex regulieren, wurden miRNA/RNA-Datensätze vom sich entwickelnden visuellen Cortex von Mäusen analysiert und zu unterschiedlichen Zeitpunkten miteinander verglichen. Es gelang der Nachweis der microRNA-Familie miR-29 als einen altersabhängigen Regulator der Entwicklungsplastizität im visuellen Cortex zu identifizieren, denn mit einem 30-fachen Anstieg war miR-29a die am stärksten hochregulierte miRNA während der sensiblen Phase. Darüber hinaus wurden mehr als die Hälfte der von miR-29-regulierten Ziele mit dem Alter herunterreguliert, einschließlich der Schlüsselregulatoren der Gehirnplastizität, was ein Hinweis darauf ist, dass miR-29a ein wichtiger Regulator nachgeschalteter Entwicklungsprozesse im Gehirn ist. Weitere Untersuchungen zeigten, dass ein vorzeitiger Anstieg der miR-29a-Konzentrationen in jungen Mäusen die jugendliche Augendominanz-Plastizität blockierte und ein frühes Auftreten perineuronaler Netze verursachte, also spezialisierter Strukturen im zentralen Nervensystem, die für die synaptische Stabilisierung im erwachsenen Gehirn verantwortlich sind. Im sich entwickelnden sowie erwachsenen Gehirn spielen sie als Plastizitätsbremse eine entscheidende Rolle und halten bestehende Verbindungen zwischen Nervenzellen aufrecht. Die Blockierung von miR-29a in adulten Tieren kehrte dann die entwicklungsbedingte Herunterregulierung der miR-29a-Ziele um und induzierte eine Form der das Auge betreffenden Plastizität.

Literatur

Napoli, Debora, Lupori, Leonardo, Mazziotti, Raffaele, Sagona, Giulia, Bagnoli, Sara, Samad, Muntaha, Sacramento, Erika Kelmer, Kirkpartick, Joanna, Putignano, Elena, Chen, Siwei, Terzibasi Tozzini, Eva, Tognini, Paola, Baldi, Pierre, Kwok, Jessica C. F., Cellerino, Alessandro & Pizzorusso, Tommaso (2020). MiR-29 coordinates age-dependent plasticity brakes in the adult visual cortex. EMBO reports, doi: 10.15252/embr.202050431.
https://wissen.newzs.de/2020/10/09/ re-modellierer-der-gehirnplastizitaet-im-alter-entdeckt/ (20-10-10)

Beeinträchtigung des Fötus auch bei Raucherinnen, die schon aufgehört haben!

8. Oktober 2020Populärwissenschaftlichesarbeitsblattler

Übrigens haben neuere Studien gezeigt, dass Rauchen die Entwicklung eines Babys auch dann noch schädigen kann, wenn die Mutter vor der Schwangerschaft damit aufgehört hat. Man untersuchte die DNA der Plazenta von Frauen, wobei bei Raucherinnenwurden in fast 180 Genom-Bereichen epigenetische Veränderungen festgestellt wurden. Ein ähnlicher Effekt trat aber auch bei Frauen auf, die bis zu drei Monate vor der Schwangerschaft mit dem Rauchen aufgehört hatten, allerdings betrafen die Veränderungen des Mutterkuchens hier nur 26 Bereiche, allerdings jene, die bei der Entwicklung des Fötus eine Rolle spielen. Demnach behält die Plazenta offenbar früheren Nikotinkonsum im Gedächtnis.

Kann man mit Rückwärtszählen Schmerzen lindern?

24. September 2020Forschung, Populärwissenschaftliches, Praktische Tipps, wissenswertarbeitsblattler

Bisherige Untersuchungen zeigten, dass eine erhöhte Aufmerksamkeit und emotionale Faktoren das Schmerzempfinden verstärken können, denn konzentriert man sich auf den Schmerz, erscheint er oft schlimmer, während es andererseits Hinweise darauf gibt, dass Ablenkung die Schmerzen dämpfen kann. Allerdings ist die genaue Art, wie sich dabei die Vernetzungen im gesamten Gehirn verändern, insbesondere bei sich lindernden Schmerzen, noch unklar, sodass nun von Schulz et al. (2020) untersuchten, wie kognitive Interventionen bzw. kognitive Strategien zur Schmerzlinderung die Gehirnaktivität beeinflussen können. Man fügte in dem Versuch Probanden jeweils einen kurzen Kälteschmerz zu, währenddessen die Versuchspersonen zur Schmerzlinderung eine von drei Denkstrategien anwenden sollten: von eintausend in Siebener-Schritten rückwärts zählen, sich gedanklich etwas Schönes vorstellen oder sich selbst als eine Art Autosuggestion einreden, dass die Kälte nicht schmerzt. Im Anschluss daran schätzten die Probanden die Schmerzintensität und damit die Wirksamkeit der verschiedenen Strategien zur Schmerzlinderung mithilfe einer Schmerzskala von null bis hundert ein. Über alle Bedingungen hinweg stellte man fest, dass eine höhere Leistung der Schmerzdämpfung überwiegend mit einer höheren funktionellen Konnektivität im Gehirn assoziiert war. Dabei wies die Gehirnaktivität für jede der drei kognitiven Strategien ein eigenes Muster auf, denn bei der Aufgabe, sich etwas Schönes vorzustellen, fand man aktive Vernetzungen über alle cortikalen Hirnregionen verglichen zu einem unmodulierten Schmerzzustand, wobei sich eine besonders erhöhte Aktivität in den Stirnlappen zeigte.

Bei der Zählaufgabe fanden man eine große Zahl an sehr gut vernetzten Regionen, die direkt und indirekt zur Schmerzreduktion beitragen, wozu vor allem Regionen zählten, die großflächig auf der Großhirnrinde liegen und für die Verarbeitung somatischer und visueller Reize verantwortlich sind. Außerdem wurde die rechte mittlere Inselrinde der Großhirnrinde verstärkt für den Abruf des mathematischen Wissens angeregt. Da beim Rückwärtszählen beide Hirnhälften miteinander kommunizieren, verdrängten die Probanden den Schmerz, denn einige der beteiligten Hirnregionen werden zur Lösung der mathematischen Aufgabe aktiviert, aber auch die Regionen der visuellen Wahrnehmung wurden erregt, weil sich die Probanden die Zahlen bildlich im Kopf vorstellten. Als besonders erstaunlich stellte sich heraus, dass zusätzlich auch ein Teil der Gehirnarealen, die Schmerzen verarbeiten und so zu verminderten Schmerzempfindungen führen daran beteiligt waren. Im Vergleich zu dieser hohen Aktivität beider Gehirnhälften gelang die Schmerzlinderung durch die gedankliche Vorstellung von etwas Schönem hingegen nur durch den Austausch mit dem Stirnlappen. Da der Stirnlappen eine wichtige Kontrollinstanz im Gehirn ist, vermutet man, dass diese gedankliche Vorstellung von etwas Schönem möglicherweise mehr Kontrolle erfordert, weil das Gehirn mehr Erinnerungen durchsuchen muss, bis es die richtige findet, während Zählen eine vergleichsweise klare Anforderung ist. Darüber hinaus zeigte sich, dass Schmerzempfinden und Schmerzlinderung offenbar ein so komplexer Prozess ist, sodass zahlreiche über das ganze Gehirn verteilte Regionen kooperieren müssen.

Literatur

Schulz, Enrico, Stankewitz, Anne, Winkler, Anderson M, Irving, Stephanie, Witkovský, Viktor, Tracey, Irene, Kuner, Rohini & Büchel, Christian (2020). Ultra-high-field imaging reveals increased whole brain connectivity underpins cognitive strategies that attenuate pain. eLife, 9, doi:10.7554/eLife.55028.
https://www.uni-muenchen.de/forschung/news/2020/schulz_schmerz.html (20-09-24)

Funktionaler und dysfunktionaler Alkoholkonsum

20. September 2020Populärwissenschaftlichesarbeitsblattler

In unserer Gesellschaft gehört es wie selbstverständlich dazu, sich der beruhigenden und angstlösenden Wirkung des Alkohol zu Nutze zu machen, wobei der pharmakologische Effekt dabei dem von klassischen Beruhigungsmitteln wie Diazepam ähnelt. In kleineren Dosen macht Alkohol jedoch eher munter, da er hemmende Mechanismen im Gehirn wiederum hemmt, und geht die kritische bewusste Kontrolle auf diese Weise verloren, werden Menschen extravertierter und kontaktfreudiger. Nimmt man größere Mengen Alkohol zu sich, breiten sich dämpfende Effekte auf das ganze Gehirn aus, man wird nach einigen Gläsern insgesamt ruhiger, Anspannung und Ängste gehen zurück, und Sorgen, die einen gerade noch beschäftigten, treten in den Hintergrund. Menschen, die besonders ängstlich oder besorgt sind, oft unter Druck stehen oder schlecht einschlafen können, trinken häufig Alkohol, um diese Symptome zu behandeln. Allerdings gibt es auch den gegenteiligen Effekt, denn die Selbstkontrolle lässt nach, Sorgen und Probleme brechen ungehindert hervor, und man lässt seinen negativen Gefühlen freien Lauf.

Die angenehmen Effekte des Alkohols führen dazu, dass Menschen nach den ersten Erfahrungen mit Spirituosen häufig den Drang verspüren, diese Wirkung erneut zu erleben, also zu einem funktionalen Konsum. Doch Alkohol macht süchtig, denn zum einen gewöhnt sich der Körper mit der Zeit an die Wirkung, so dass immer größere Mengen erforderlich sind, um den gleichen Effekt zu erzielen, zum anderen nimmt das psychische Verlangen nach Alkohol stetig zu. Man trinkt irgendwann also nicht mehr nur, um zu entspannen oder aus sich herauszugehen, sondern das Trinken wird zum Selbstzweck, d. h., d der Alkoholkonsum wird dysfunktional, denn man trinkt immer weiter und immer mehr, obwohl sich das Leben dadurch negativ verändert, indem es zu Filmrissen, Erbrechen, anderen körperliche Beschwerden kommt und auch das Umfeld wendet sich mehr und mehr ab. Regelmäßiger Alkoholkonsum führt langfristig zu erhöhter Reizbarkeit und dysphorischer, also getrübter Stimmung, wobei Menschen, die regelmäßig trinken, umso mehr Alkohol zu sich nehmen müssen, um aus der negativen Gemütslage herauszukommen, die der Alkohol schließlich selbst hervorruft.

Literatur

Kiefer, Falk (2020). Vertreibt Alkohol die Sorgen?
WWW: https://www.spektrum.de/frage/vertreibt-alkohol-die-sorgen/1716058 (20-09-19)

arbeitsblätter news

Ergänzende Texte zu Werner Stangls psychologischen und pädagogischen Arbeitsblättern

Zelluläre und molekulare Mechanismen zur Steuerung der lernsensiblen Phasen

Beeinträchtigung des Fötus auch bei Raucherinnen, die schon aufgehört haben!

Kann man mit Rückwärtszählen Schmerzen lindern?

Funktionaler und dysfunktionaler Alkoholkonsum