Neurotransmitter – Botenmoleküle im Gehirn.

Copyright: MedicalRF/MedicalRF/Getty Images – Autor: Ulrich Pontes – Wissenschaftliche Betreuung:
Prof. Dr. Jochen F. Staiger.

Zu den Neurowissenschaften oder zur Neurobiologie werden die naturwissenschaftlichen Forschungsbereiche bezeichnet, in denen Aufbau und Funktionsweise von Nervensystemen untersucht werden. Aufgrund der vielfältigen verwendeten Methoden wird neurowissenschaftliche Forschung von Wissenschaftlern aus vielen verschiedenen Disziplinen wie etwa Physiologie, Psychologie, Medizin, Biologie, Informatik oder Mathematik betrieben. Oft gibt es darüber hinaus Kooperationen mit angrenzenden Wissenschaftsbereichen wie der Informationstechnik, der Informatik oder der Robotik.  

Geschichte der Hirnforschung: Funde aus dem frühen Ägypten belegen, dass vor 5000 Jahren operative Eingriffe in das Zentralnervensystem getätigt wurden. Etwa 70 Prozent der Schädel, bei welchen Hinweise auf derartige Eingriffe vorhanden sind, haben sich nach dem Eingriff biologisch verändert, was darauf hinweist, dass der Patient den Eingriff um Monate oder Jahre überlebt hat. Um 500 v. Chr. soll Alkmaion von Kroton als Erster die Sehnerven und andere sensorische Nerven entdeckt haben. Alkmaion entwickelte die Vorstellung, dass Nerven hohl seien und ein Medium (kenon) umhüllten, das den Sinneseindruck zum Gehirn leitet. Hippokrates von Kos erkannte, dass das Gehirn als Sitz der Empfindung und Intelligenz fungiert. Um 129–216 n. Chr. wurden die Funktionen einzelner Nervenbahnen durch Galen deskribiert. Die Kenntnisse der westeuropäischen Hirnforschung fielen im Mittelalter hinter das Niveau der Antike zurück. Die Forschung im europäischen Raum beschäftigte sich primär mit der klösterlichen Heilkräuterkunde.

In der Renaissance wurden erste Sektionen durchgeführt. Der Italiener Giovanni Alfonso Borelli (1608–1679) stellte erstmals die Existenz eines gasförmigen spiritus animalis infrage. Er vermutete stattdessen die Existenz einer Flüssigkeit, des succus nerveus, die durch die hohlen Nerven in die Extremitäten gepresst werden und so nach pneumatischen Prinzipien die Handlungen hervorrufen solle. Dass elektrische Impulse über Nerven strömen, wurde im 18. Jahrhundert erstmals beschrieben. Eine zweite wichtige Erkenntnis des 18. Jahrhunderts war, dass die Großhirnrinde funktionell gegliedert ist. Ab dem 19. Jahrhundert schritt auch die Erforschung der Hirnanatomie schnell voran. Im noch jungen 21. Jahrhundert entwickelt sich die Neurowissenschaft primär methodologisch weiter.

Neue Erkenntnisse aus der Hirnforschung. Sitzt Gott im Gehirn?

Michael Blume im Gespräch mit Sandra Stalinski.
Spiritualität ist in der ältesten Hirnregion verankert, besagen aktuelle Studien. Ob es Gott gibt, bleibt aber eine Glaubensfrage, so Michael Blume.

Warum sind manche Menschen religiös und andere nicht? Ist Gott vielleicht nur ein Hirngespinst? Mit diesen Fragen beschäftigen sich Neurowissenschaftler schon lange. Ihre jüngste Entdeckung erklärt der Religionswissenschaftler Michael Blume.

Sandra Stalinski: Herr Blume, ist diese Entdeckung, die der Hirnforscher Michael Ferguson und sein Team da gemacht haben, wirklich der Durchbruch und die Antwort auf diese Fragen, nach der in der Hirnforschung schon so lange gesucht wird?

Michael Blume: Es ist ein weiterer Baustein, und so sehen sie es auch selbst. Natürlich wird das dann oft als eine Bestätigung gesehen, aber tatsächlich war man schon länger auf der Spur und hat verschiedene Gehirnareale entdeckt. Was jetzt den Kolleginnen und Kollegen gelungen ist, sie haben eine sehr alte Gehirnregion entdeckt, die mit Spiritualität verbunden ist. Das ist nicht komplett neu, aber ein Schritt nach vorn.

Spiritualität in ältester Gehirnregion verortet.

Stalinski: Dann lassen Sie uns mal erklären, was genau die Forscher da herausgefunden haben und wie sie vorgegangen sind.

Blume: Es ist so, dass wir sowohl Religiosität, also den Glauben an höhere Wesen, als auch Spiritualität, also die Erfahrung in der Meditation, in verschiedenen Gehirnregionen bearbeiten. Und da wusste man schon eine ganze Menge, vordere Gehirnbereiche, hintere Gehirnbereiche. Was jetzt mit zwei Studien neu entdeckt worden ist, älteren Läsions-Analysen, wo man geguckt hat, wo liegen Schäden im Gehirn vor und wie wirkt sich das aus, ist, dass wir auch eine Region im Hirnstamm haben.

Es ist also wirklich die älteste Region des Gehirns, aus der heraus es erst erwachsen ist, die direkt mit Spiritualität verbunden ist. Wenn Menschen dort Beschädigungen hatten, hat sich ihre Spiritualität merklich verändert. Je nachdem, welche Gehirnregion betroffen war, war sie verstärkt oder geschwächt. Das bedeutet, dass man jetzt einen weiteren Beleg dafür hat, dass auch Spiritualität biologische Grundlagen hat.

Wo auch Liebe und Altruismus stattfinden.

Stalinski: Periaquäduktales Grau heißt diese Hirnregion, das habe ich gelernt, auch zentrales Höhlengrau genannt. Sie haben schon gesagt, das ist eine sehr alte Region im Gehirn. Wofür ist die denn sonst noch zuständig?

Blume: Da geht es tatsächlich um ganz basale Funktionen wie Liebe, Altruismus: Nehme ich nur mich selbst wahr oder nehme ich mich in Verbindung mit anderen wahr? Das kann man sich vorstellen, dass das natürlich schon lange vor jeder Sprachlichkeit entstanden ist. Wir alle kennen hoffentlich solche Momente, in denen wir nicht mehr ganz bei uns selbst sind, sondern zum Beispiel mit einer geliebten Person eine Einheit bilden. Dass das in so alten Gehirnregionen moduliert wird, wusste man, aber dass das sozusagen auch mit Spiritualität zusammenhängt, das ist jetzt natürlich schon eine tolle Sache.

Auch ein Terrorist benutzt diese Hirnareale.

Stalinski: Haben wir dadurch jetzt auch einen Beleg dafür, dass religiöse Menschen per se altruistischer, vielleicht gütiger, angstfreier sind?

Blume: Nein. Das kann man ganz klar sagen. Es ist so: Wir können mit Religiosität und Spiritualität das Beste aus dem Menschen herausholen. Man kann damit tatsächlich zum Beispiel eine Auffassung entwickeln: Ich setze mich für andere ein, ich forsche, ich liebe, ich unterstütze. Aber zum Beispiel auch ein Terrorist, der sich einredet, er muss sich in die Luft sprengen, um seine Lieben zu verteidigen oder seinen Gott, aktiviert diese Gehirnareale. Man würde heute sagen: Religiosität und Spiritualität haben ein enormes Potenzial, aber wie wir das einsetzen, dafür brauchen wir auch noch die Vernunft. Man kann mit diesen Fähigkeiten aus Menschen Heilige machen, aber man kann eben aus ihnen auch Extremisten machen. Deswegen muss man schon immer genau hingucken.

Religiöse Musikalität im Gehirn verankert.

Stalinski: Man spricht ja in diesem Zusammenhang auch von religiöser Musikalität, ein Begriff, den Max Weber geprägt hat. Analog zur Musikalität geht man davon aus, dass manche Menschen empfänglich für religiöse Gefühle und Spiritualität sind und andere nicht. Ist das, was Ferguson und sein Team jetzt herausgefunden haben, ein Beweis dafür, dass einem religiöse Musikalität mitgegeben wird oder auch nicht?

Blume: Ja, es ist tatsächlich ein weiterer Beleg. Ich hatte diesen Ansatz von Weber auch schon damals in meiner Doktorarbeit verfolgt, weil, das ist ja spannend, er war ja sowohl Religionssoziologe als auch Musiksoziologe – und er hat da eine Verbindung gesehen, auch wenn er von religiösen Virtuosen sprach zum Beispiel. Und so würde man das heute tatsächlich sehen, das ist wie bei Musikalität.

Wie Musikgeschmack: Auch religiös ticken wir unterschiedlich.

Wenn ich es als Kind einübe, aber nicht mit Zwang – sonst kann es auch ins Gegenteil umschlagen –, dann habe ich später unter Umständen eine höhere Chance, das dann auch als Erwachsener zu entwickeln. Und insofern ist es tatsächlich – was jetzt so ein wenig bestätigt, wird – ein Teil unserer biologischen Möglichkeiten.

Und keiner von uns ist völlig identisch. Wie manche von uns auf Jazz abgehen und andere auf Heavy Metal, so werden wir mit Menschen zu tun haben, die bei einer bestimmten Gebetsform gar nichts empfinden und bei einer anderen in Ekstase geraten. Oder bei einer Meditation funktioniert die eine Form gar nicht und die andere Form spricht sie tief an. Das spricht schon etwas dafür, dass wir auch im religiösen und spirituellen Bereich unsere Individualität ernster nehmen müssen. Wir sind nun mal nicht alle exakt gleich, jeder von uns hat ein anderes Gehirn. Deswegen gibt es kein Angebot, das für alle in gleicher Weise geeignet ist.

Gibt es ein Gottes-Gen?

Stalinski: Jetzt haben Sie gesagt, wenn ich das als Kind einübe. Die Frage, die schon oft gestellt wurde, in der Hirnforschung, ist ja: Gibt es so ein Gottes-Gen, also man hat es oder man hat es nicht, oder ist das etwas, was man erlernen kann, wenn man es nur lange genug übt?

Blume: Wir Menschen haben alle eine Veranlagung zu Sprachfähigkeit, zu Musikalität, zu Kreativität. Aber Veranlagung allein reicht ja noch nicht, wir müssen dann auch eine Sprache oder ein Musikinstrument oder eine Kunst erst lernen. Und genau so ist es mit Religiosität und Spiritualität auch. Man würde heute nicht mehr sagen, das ist Natur oder Kultur, sondern das ist ein wenig von beidem. Und wenn man ein Kind hat und man möchte ihm das mitgeben, dann sollte das spielerisch stattfinden, freundlich, nicht mit Zwang – weiterlesen im DLF.

Wenn von Neurotransmittern die Rede ist, dann meistens als „Glückshormone“: Neurotransmitter wie Serotonin oder Dopamin bestimmen maßgeblich die Kommunikation der „grauen Zellen” untereinander.

Das Wichtigste in Kürze:

Über eine Milliarde Euro und womöglich mehr als drei Milliarden Dollar werden in den nächsten zehn Jahren in die Hirnforschung gesteckt. Damit befindet sich der Neurowissenschaftler auf Augenhöhe zum Teilchenphysiker. Es wird spannend: In den nächsten zehn Jahren werden über eine Milliarde Euro in das Human Brain Project und womöglich mehr als drei Milliarden Dollar in die BRAIN Initiative fließen. Rechnet man diese grob vier Milliarden Euro gegen die 86 Milliarden Nervenzellen des Gehirns, bekommt man aktuell nur 21,5 Neurone für den Euro. In der Hirnforschung ist das ein bislang ungekannter Wechselkurs. Der ihren wissenschaftlichen Marktwert festlegt: Er geht Richtung Teilchenbeschleuniger, bleibt aber deutlich unter einer Marsmission.

Die astronomische Perspektive passt gut, denn irgendwo in den unendlichen Weiten des Gehirns sind wir, seine Bewohner. Irgendwie wehen wir durch die Neurone. Und irgendwann wird die Wissenschaft auch herausfinden, wie das vonstattengeht. Der Zeitpunkt ist also gerade ein wenig näher gerückt: Am 18. Februar 2013 eröffnete die New York Times der staunenden Leserschaft, Präsident Obama höchstpersönlich unterstütze die Hirnforschung: Über zehn Jahre hinweg sollten 3,8 Milliarden Dollar zur Kartierung eines „jeden Spikes in jedem Neuron“ fließen – Finanzkrise hin oder her (Eine Reise ins Gehirn). Auch in Europa rieb man sich erstaunt die Augen. Doch hier war es das Déjà-​vu – nur wenige Tage zuvor hatte die EU Ähnliches vermeldet (Die Gehirnversteher).

• Die Funktionsweise der meisten Synapsen beruht auf biochemischer Signalübertragung mittels Neurotransmittern.
• Die Neurotransmitter werden präsynaptisch ausgeschüttet und docken postsynaptisch an spezifische Rezeptoren anderer Neuronen an, wo sie erregend oder hemmend wirken.
• Jeder Neurotransmitter definiert ein System – eine spezifische Maschinerie, die für Synthese, Ausschüttung, Wirkung, Wiederaufnahme und Abbau des Transmitters zuständig ist, etwa das dopaminerge System oder das cholinerge System.
• Schnelle Kommunikation beruht in der Regel auf den Aminosäure-Neurotransmittern Glutamat, GABA oder Glycin, die Ionenkanäle in der Zelle aktivieren.
• Durch ihre längerfristige, das Gesamtsystem modulierende Wirkung haben auch Amin-Transmitter wie die „Glückshormone“ Serotonin und Dopamin herausragende Bedeutung.
• System Gehirn ….

Rezeptorsubtypen: Verschiedene Schlösser für denselben Schlüssel:

Jeder Neurotransmitter hat seine eigenen, spezifischen Rezeptoren – und in der Regel viele Verschiedene davon, die sogenannten Subtypen. Unterscheiden lassen sie sich in Laboruntersuchungen beispielsweise dadurch, wie sie auf andere chemische Verbindungen reagieren. So gibt es bei den Glutamatrezeptoren drei Subtypen. Einer davon lässt sich außer durch Glutamat auch durch eine als „AMPA“ bezeichnete Substanz aktivieren, ein anderer durch die Aminosäure NMDA und der dritte durch die sogenannte Kainsäure. Solche Verbindungen, auf welche die Rezeptorsubtypen ansprechen, heißen auch Agonisten. Im Gegensatz dazu stehen die Antagonisten, die einen Rezeptor blockieren statt aktivieren.
Unterscheiden lassen sich Rezeptoren auch noch durch ihren Wirkmechanismus. Alle Glutamatrezeptoren etwa, ob nun AMPA-, NMDA- und Kainat-Rezeptor, öffnen bei Aktivierung direkt einen Ionenkanal in der postsynaptischen Membran (ionotrope Rezeptoren). Im Gegensatz dazu lösen die zahlreichen metabotropen Rezeptoren komplexere biochemische Vorgänge in der Zelle aus, welche die Signalverarbeitung längerfristig modulieren.

Klassen von Neurotransmittern:

Die heute bekannten Neurotransmitter lassen sich großteils in drei Substanzklassen einordnen. Die drei häufigsten Transmitter Glutamat, GABA und Glycin sind Aminosäuren – kleine Bausteine von Eiweißmolekülen, wie sie im Körper überall vorhanden sind. Serotonin, Dopamin und weitere Transmitter gehören zu den Aminen, die durch enzymatische Reaktionen aus Aminosäuren gebildet werden. Die dritte Gruppe bilden die Neuropeptide, von denen bis heute mehr als 50 entdeckt wurden. Peptide sind kurze Kettenmoleküle aus Aminosäuren und können von der Zelle genau wie Proteine (lange Aminosäureketten) entsprechend genetisch codierter Baupläne synthetisiert werden. Hinzu kommen Neurotransmitter, die nicht ins Schema passen: So sind etwa auch gelöstes Stickstoffmonoxid oder das Molekül ATP als Botenstoffe an der neuronalen Kommunikation beteiligt.

Otto Loewis Traum:

Im 19. Jahrhundert lieferte die Entdeckung des synaptischen Spalts ein Indiz dafür, dass die Signalübertragung zwischen Nervenzellen chemisch erfolgen könnte. Die hohe Geschwindigkeit der Übertragung ließ viele Forscher dennoch an einen elektrischen Mechanismus glauben. Nicht so Otto Loewi. Der in Frankfurt am Main geborene, später in die USA emigrierte Pharmakologe träumte nach eigener Aussage eines Nachts vom entscheidenden Experiment, wachte davon auf und setzte es sofort erfolgreich um. Dazu legte Loewi ein noch schlagendes Froschherz in eine Salzlösung und stimulierte elektrisch den Vagusnerv, was erwartungsgemäß den Herzschlag verlangsamte. Als Loewi dann ein zweites Froschherz in die gleiche Lösung legte, schlug auch dieses langsamer. Es musste also einen „Vagusstoff“ geben, der die neuronale Kommunikation vermittelt. Wie sich später herausstellte, handelt es sich dabei um den Neurotransmitter Acetylcholin.

Informationsverarbeitung im Gehirn hängt davon ab, dass Netzwerke von Nervenzellen über Synapsen miteinander im Austausch stehen. Aber wie genau kommunizieren die Zellen miteinander? Lange Zeit vermuteten Forscher, dass elektrischer Strom zwischen den Zellen fließt – eine naheliegende Hypothese, schließlich wird innerhalb einer einzelnen Nervenzelle Information vor allem als elektrisches Aktionspotenzial weitergeleitet. Tatsächlich gibt es auch sogenannte elektrische Synapsen, die Neuronen verbinden, die ‘gap junctions’. Allerdings sind sie in unserem Nervensystem in der Minderheit. Die meisten Synapsen kommunizieren chemisch miteinander – eine Methode, die schon vor knapp einhundert Jahren von dem Wissenschaftler Otto Loewi eindrucksvoll nachgewiesen wurde (siehe Info-​Kasten). Viele seiner Nachfolger beschäftigten sich seither mit der chemischen Übertragung von elektrischer Erregung an Synapsen und entdeckten, dass diese weit vielfältigere Möglichkeiten bieten als eine einfache elektrische Kontaktstelle. Die Botenstoffe, die an chemischen Synapsen Information übertragen, nennt man Neurotransmitter. In mühsamer Puzzlearbeit konnten Wissenschaftler bis heute Dutzende dieser Substanzen aufspüren. Sie lassen sich in unterschiedliche Klassen einteilen (siehe Info-​Kasten). Die bekanntesten sind wohl Serotonin und Dopamin, die beide auch als „Glückshormone“ gelten – dazu später mehr. Beim Großteil der chemischen Synapsen sind aber andere Neurotransmitter entscheidend: In den meisten erregenden oder exzitatorischen Synapsen ist Glutamat der Überbringer der Information, in den hemmenden oder inhibitorischen Synapsen sind es GABA (Gamma-​Aminobuttersäure) oder Glycin.

Jedem Transmitter seine biochemische Maschinerie.

Neurotransmitter wandern in der Regel von der Synapse des sendenden Neurons über einen synaptischen Spalt zu einer postsynaptischen Membran, die auf Axon, Dendriten oder Zellkörper einer weiteren empfangenden Nervenzelle sitzen kann. Sie werden auf der Ausgangsseite, also in der Synapse, auf Vorrat gebildet und in kleinen Bläschen, den Vesikeln, gespeichert. Läuft ein Aktionspotenzial ein, entleeren sich die Vesikel in den synaptischen Spalt. An der postsynaptischen Membran passen die Transmittermoleküle zu bestimmten Rezeptor-​Proteinen wie der Schlüssel ins Schloss. Dort können sie erregend oder hemmend wirken – das hängt jeweils vom Transmitter selbst und in vielen Fällen auch vom speziellen Rezeptortyp ab (siehe Info-​Kasten). Auf jeden Fall entsteht ein Input, den das postsynaptische Neuron zusammen mit den von anderswo einlaufenden Signalen weiterverarbeiten kann. Nach der Signalübertragung heißt es aufräumen: Damit die Synapse wieder neu funktionsfähig wird, müssen die Transmittermoleküle aus dem Spalt verschwinden. Zumindest bei denjenigen Substanzen, die für schnelle Kommunikation zuständig sind, hilft die präsynaptische Membran mit: Transportproteine sorgen für die Wiederaufnahme des Transmitters im Neuron. Dort wird er entweder wiederverwertet oder abgebaut. Jeder Transmitter braucht also eine speziell auf ihn abgestimmte Maschinerie, damit Synthese, Freisetzung, Wirkung und Wiederaufnahme reibungslos funktionieren. In diesen komplexen biochemischen Kreislauf greifen viele Drogen, Medikamente und auch Gifte ein, indem sie etwa ihrerseits Transmitter-​Rezeptoren aktivieren oder blockieren oder die Wiederaufnahme hemmen.

Drei wichtige Neurotransmittersysteme.

Da Nervenzellen jeweils auf einen oder wenige Transmitter spezialisiert sind, lassen sich jedem Botenstoff konkrete Neuronennetzwerke zuordnen. Besonders bekannte und bedeutsame Beispiele solcher Neurotransmittersysteme sind das cholinerge System rund um den Transmitter Acetylcholin, das serotonerge System mit dem Botenstoff Serotonin und analog das dopaminerge System mit dem Neurotransmitter Dopamin. Um diese drei soll es im Folgenden noch etwas genauer gehen. Eine besondere Eigenschaft dieser drei Netzwerke ist, dass sie relativ kleine Ursprungsgebiete haben, sie also nur von bestimmten, eng gefassten Neuronengruppen produziert werden. Ihr Einfluss aber reicht über 100.000 Synapsen und mehr pro beteiligtem Neuron in sehr viele verschiedene Stellen im Gehirn hinein. Hinzu kommt, dass Acetylcholin, Serotonin und Dopamin im Vergleich etwa zu Glutamat langsamer, länger anhaltend wirken, weil sie nicht nur in jeweils einer einzelnen Synapse ausgeschüttet werden, sondern diffus in einem größeren Gebiet. Sie spielen deshalb eine besondere Rolle bei der Regulierung umfassender Zustände wie Schlaf oder Gemütsverfassung. Ein Lehrbuch vergleicht diese als „diffuse modulatorische Systeme“ bekannten Netzwerke deshalb mit den Höhen– und Bassreglern eines Radios: Diese könnten zwar Gesang und Melodie nicht verändern, jedoch ihre Wirkung drastisch beeinflussen.

Multitalent Acetylcholin.

Acetylcholin wurde wohl deshalb als erster Neurotransmitter entdeckt, weil er für das vegetative Nervensystem sowie an der Schnittstelle zwischen motorischen Nerven und Skelettmuskulatur eine entscheidende Rolle spielt. Aber auch im Gehirn finden sich cholinerge Neuronen. Die wichtigsten davon lassen sich zu zwei diffusen Modulationssystemen zusammenfassen. Das eine System innerviert von der Basis des Großhirns aus (zwischen und unter den Basalganglien) Hippocampus, Neocortex und Riechkolben. Diese Zellen gehören zu den Ersten, die bei der Alzheimer-​Krankheit absterben. Inwieweit es darüber hinaus eine Verbindung zu der Krankheit gibt, ist unklar. Unter den zugelassenen Alzheimer-​Medikamenten, die den Verlust geistiger Fähigkeiten zumindest verzögern sollen, befinden sich aber Wirkstoffe, die den Acetylcholin-​Abbau im Gehirn verlangsamen. Das zweite System besteht aus Zellen im Pons und im Tegmentum des Mittelhirns. Es wirkt hauptsächlich in den Thalamus hinein, darüber aber auch stark ins Großhirn. Beteiligt sind die cholinergen Neuronen etwa an der Steuerung von Aufmerksamkeit und der Erregbarkeit des Gehirns während Schlaf– und Wachrhythmus. In Tierversuchen wurde deutlich, dass Acetylcholin die Weiterleitung sensorischer Reize vom Thalamus in die zuständigen Cortex-​Regionen fördert. Ferner dürfte es für Plastizität und Lernen eine entscheidende Rolle spielen.

Stimmungsbote Serotonin.

Serotonin ist auch außerhalb des zentralen Nervensystems weit verbreitet. Erstmals isoliert wurde es in der Schleimhaut des Magen-​Darm-​Trakts. Den Namen hat es von seiner Wirkung auf den Blutdruck: Als Bestandteil des Serums reguliert es die Spannung (Tonus) der Blutgefäße. Als Neurotransmitter im Gehirn ist Serotonin nur in Neuronen nachweisbar, deren Zellkörper in den sogenannten Raphekernen im Hirnstamm sitzen. Von dort innervieren sie mit ihren Axonen praktisch alle Regionen des Gehirns und beeinflussen etwa Schmerzempfinden, Schlaf– und Wachrhythmus und den Gemütszustand. So sind die Raphekerne im Zustand erhöhter Wachsamkeit besonders aktiv, am wenigsten dagegen im Schlaf. Umgekehrt haben Studien gezeigt: Ist Serotonin im Gehirn im Übermaß vorhanden, können Unruhe und Halluzinationen entstehen. Serotoninmangel kann zu depressiven Verstimmungen, Angst und Aggressionen führen. Serotonin ist in vielen Nahrungsmitteln enthalten, kann aber nicht von der Blutbahn ins Gehirn gelangen. Vielmehr wird es dort aus der Aminosäure Tryptophan erzeugt. Allerdings lässt sich die Serotoninmenge im Gehirn über den Tryptophanspiegel beeinflussen – und dieser sich wiederum über die Ernährung. So führt kohlenhydratreiche Kost zu hoher Tryptophan-​Verfügbarkeit, umgekehrt hat ein Entzug von Kohlenhydraten in Studien Schlafstörungen und Depressionen bewirkt, was man auf das dann fehlende Serotonin zurückführte. Viele Antidepressiva und Medikamente gegen Angst erhöhen gezielt die Menge verfügbaren Serotonins im Gehirn, etwa indem sie die präsynaptische Wiederaufnahme verlangsamen. Diese Wirkstoffe kennt man als selektive Serotonin-​Wiederaufnahmehemmer (SSRI).Trotzdem lässt sich die Stimmung nicht einfach verbessern, indem man den Serotoninspiegel erhöht. Auch das zeigen die Behandlungserfahrungen mit SSRI: Obwohl die Wirkstoffe schnell ins Gehirn gelangen, wirken sie erst nach mehrwöchiger Einnahme, und nur bei schweren Depressionen erzielen sie einen klar nachweisbaren Erfolg.

Verhaltenslenker Dopamin.

Dopamin entsteht ebenso wie Noradrenalin und Adrenalin – weitere Neurotransmitter, die besonders im peripheren vegetativen Nervensystem wichtig sind, man denke an den berühmten „Adrenalinstoß“ – aus der Aminosäure Tyrosin. Bevor Tierexperimente eher versehentlich seine eigenständige Bedeutung für das zentrale Nervensystem zeigten, galt Dopamin lange nur als chemische Vorstufe des Noradrenalins. Dopaminhaltige Zellen finden sich vielerorts im Zentralnervensystem, zwei dopaminerge Neuronengruppen haben aber besondere Bedeutung. Eine befindet sich in der Substantia nigra im Mittelhirn und sendet ihre Nerven ins Striatum. Dieser Pfad ist für die Steuerung willkürlicher Bewegungen wichtig: Degenerieren die dopaminergen Zellen in der Substantia nigra, löst das verhängnisvolle motorische Störungen aus – die Parkinson-​Krankheit. Das zweite dopaminerge System geht ebenfalls aus dem Mittelhirn hervor, aus dem ventralen Tegmentum. Von dort reichen die Axone in bestimmte Teile des Großhirns und des limbischen Systems. Bekannt ist dieser Pfad deshalb auch als mesocorticolimbisches System. Ihm wird eine wichtige Rolle bei der Motivation zugeschrieben: Es gilt als Belohnungssystem, das bei Tier wie Mensch überlebensdienliche Verhaltensweisen verstärkt. Erhöht man durch geeignete Wirkstoffe die verfügbare Dopamin-​Menge, so wirkt sich das stimulierend aus – oft allerdings auch suchterzeugend. Ein bekanntes Beispiel ist Kokain: Es hemmt die Wiederaufnahme von Dopamin und sorgt so für Wachheit, gesteigertes Selbstwertgefühl und Euphorie; gleichzeitig macht die Stimulation des Belohnungssystems abhängig. Aber auch andere Symptome und psychische Krankheiten werden mit Störungen des Dopaminsystems in Verbindung gebracht. So hängt Schizophrenie mit einem überaktiven Dopaminsystem zusammen, fehlendes Dopamin im frontalen Cortex dürfte zum Aufmerksamkeitsdefizit-​Hyperaktivitätssyndrom ADHS beitragen.

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