Vielfalt trotz Einheit: Fehlfunktionen des Gehirns

Die Großhirnrinde kann während einer Migräneattacke subjektiv eine schier unerschöpfliche Vielfalt subtiler bis grotesker sensorischer und kognitiver Fehlfunktionen hervorbringen. Das neuronale Korrelat ist dagegen überraschend gleichförmig.

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Verlängerter Hals (Partial macrosomatognosia of the neck. Entry to art contest Migraine Images, 1992.) © 2013 GlaxoSmithKline via Migraine Aura Foundation

Subjektiv nehmen wir sie wahr. Auch wenn wir sie genau dafür nicht halten: für wahr. Visuelle Halluzzzinationen und blinde Flecken, außerkörperliche Erfahrung und Verzerrung des Körperschematas («Ich stehe buchstäblich neben mir und, ähm, mein Hals ist ein Meter lang»), Synaesthesia («Entschuldigung, sind diee“s nun grün oder nicht?»), Sprach- oder Sprech-… («Äh, wie heißt das Wort gleich…  dieser unangenehme Einfluss, äh, Kaputt sein, beim Fernseher kommt das auch vor, die Fische, die so ähnliche heißen, erzeugen Kaviar, wie ich jetzt darauf komme nur auf das Wort nicht …»), Déjà vu («Aber das sagte ich ja bereits, oder?»), und vieles mehr.

Oft grotesk manchmal subtil, was die subjektive Bewertung letztlich unmöglich macht. Dies sind vereinfachende, ja vergleichsweise blasse Schilderungen (mehr dazu unten). Selbst wenn man jetzt ein Problem beim Lesen hat, ob des grünen „e“s, dieses Problem ist eher gering, verglichen zu dem möglichen Impakt kurzzeitiger sensorischer und kognitiver Störungen (meist) zu Beginn einer Migräneattacke: während der Phase der Migräneaura.

Objektiv können wir bis heute die Ursache dieser Störungen weder mittels Elektroenzephalografie (EEG) messen. Noch können wir präzise über funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) oder mittels anderer nichtinvasiver bildgebender Methoden das Muster der Störung einfangen. Wo ist die Fleckologie, wenn man sie mal braucht?

Für EEG ist das neuronale Korrelate zu langsam, ein quasi DC-(Gleichstrom)-Potenzial. Mit fMRT sind Erregungsmuster auf der Hirnrindenoberfläche beobachtet worden, jedoch ist ihre räumliche Lokalisierung aufgrund einer möglicherweise besonderen neurovaskulären Kopplung noch unklar.

Gibt es dieses noch unbekannte Muster überhaupt?

Die Wahrnehmung in der Auraphase der Migräne ist so uneinheitlich und schier unerschöpflich vielfältig, dass man kaum dahinter ein und dasselbe neuronale Korrelat vermuten würde. Diese Vielfalt liegt jedoch gar nicht am Erregungsmuster, das die Störung hervorruft, sondern in der funktionellen Spezialisierung der unterschiedlichen Areale der Großhirnrinde, die mit (und trotz!) im Prinzip immer gleicher neuronaler Architektur geschaffen wird.

Nichtlokale Netzwerkeigenschaften bestimmen wahrscheinlich die Struktur und Funktion sensorischer und kognitiver Prozesse. Lokale räumliche Kopplung dagegen, nämlich die Diffusion, steuert die Ausbreitung der neuronalen Störung innerhalb der immer gleichen Hirnrindenarchitektur.

So kann dieses Muster als neuronales Korrelat der Störung sensorischer und kognitiver Funktionen selbst primitiv bleiben. Es steht auf einer Komplexitätsskala der Hirnphänomene weit unten, so dass wir die Chance haben, dieses Muster in einen Computermodell als Reaktionsdiffusionsprozess zu simulieren. Eine Trennung sowohl der Raum- als auch der Zeitskalen von Funktion und dessen Störung um fast fünf Größenordnungen ist dabei die Grundlage dafür, dass uns die Migräneaura Einblicke in die normale Funktionsweise  sensorischer und kognitiver Prozesse liefert.

Allerdings stammen nicht alle Symptome bei einer Migräneaura von der Großhirnrinde. Noch haben wir für Migräne nur eine symptombasierte und leider keine ätiologiebasierte Klassifikation. Die Aura kann von Störungen in vier Gebieten des Gehirn ausgehen, zumindest unterteilt man die Verlaufsform „1.2 Migräne mit Aura“ in vier Typen. 

Abschließend sind unten alle auf unserer Website der Migraine Aura Foundation gelisteten, kurzzeitigen Aurasymptome verlinkt (nur in Englisch verfügbar). In einem weiteren Post wird dann näher auf die mathematische Modellierung mit Reaktionsdiffusionssystemen eingegangen.

 

Transitory aura symptoms

 

 

Markus Dahlem forscht seit über 20 Jahren über Migräne, hat Gastpositionen an der HU Berlin und am Massachusetts General Hospital. Außerdem ist er Geschäftsführer und Mitgründer des Berliner eHealth-Startup Newsenselab, das die Migräne- und Kopfschmerz-App M-sense entwickelt.

9 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Damit könnte die Migräneaura also helfen, die neuronale Verarbeitung zu studieren. Man müsste lediglich ein Gerät haben, das einem die genaue Ausdehnung der „deprimierten“ Grosshirnareale in Realzeit anzeigt. Man wüsste dann, welche Teile der Grosshirnrinde aktuell „ausgefallen“ sind und könnte die Symptome damit in Zusammenhang bringen.
    Eigentlich erstaunlich, dass eine solch grobe Form der Funktionsstörung von Teilen der Grosshirnrinde sich bis jetzt einer „Abbildung“ entzogen hat. Vor allem wenn man gleichzeitig in populärwissenschaftlichen Artikeln über das „Gedankenlesen“ mittels fMRI informiert wird.

  2. In der Tat eröffnet dies eine ganz neue, neurobiologisch inspirierte Sicht, eine „Physik kognitiver Prozesse“. Vielleicht eine Renaissance der künstlichen neuronalen Netzwerke. Die waren anfangs auch noch neurobiologisch inspiriert, kamen dann aber über eine kurze Blütezeit nicht wirklich hinweg sondern wurden danach wieder sehr technisch.

    Ist es wirklich erstaunlich, dass wir hier Lücken haben?

    Wie schon Paul Watzlawick in seiner „Anleitung zum Unglücklichsein“ den Betrunkenen seinen Schlüssel dort suchen läßt, wo es hell ist, aber nicht dort, wo er den Schlüssel verloren hat, so gucken auch wir halt auf das Gehirn mit den Methoden, die wir haben und nicht mit der Fragestellung, die wir haben (sollten).

  3. Ja, es ist erstaunlich, dass Lücken existieren. Jeder Wissenschaftler ist sich der Erkenntnis dieser Lücken und der Ursache bewusst – hoffe ich doch wenigstens. Aber das scheint derzeit weder Gesprächsthema und daraus resultierend noch keine Zielsetzung (das Abstellen dieser Lückenhaftigkeit) zu sein.
    Stattdessen „spielen“ die Damen und Herren solange (vielleicht ewig?) mit den alten Geräten rum, um ihre Existenz zu rechtfertigen. Das schliesst zwar nicht aus, dass dabei doch noch brauchbare Erkenntnisse herrauskommen, aber die Fragestellungen, die gehabt werden sollte, wird dadurch nicht (erfüllend genug) beantwortet. Sie stellt sich in solcher Forschungsumgebung sogar eher nicht. Und wenn doch, fühltsie sich „utopisch“ an, da man ja selbst nichts daran ändern kann.

    Die „Physik kognitiver Prozesse“ klingt interessant. Ich habe aber noch immer eine Abneigung gegen Computersimmulationen – vor allem, wenn man über die Funktionen doch zu wenig weiß, kann das Model nachher nur unvollständig und somit falsch sein. Solche Ergebnisse beeinflussen den Erkenntnisprozess also unzlässig, indem sie in der Grundstukturforschung falsche Werte einfügen.

  4. Im Rahmen der sogenannten Nahtod-Erlebnisse (NTEs) kann man selbst bewusst erleben, wie das Gehirn einen einzelnen Reiz systematisch verarbeitet:
    A) er wird in hierarchischer Abfolge mit den Inhalten(Erlebnissen) des episodischen Gedächtnisses verglichen, welche beim Erinnern neu bewertet werden. Dieser Vorgang ist extrem schnell und wird als Lebensrückschau empfunden
    B) manchmal wird eine virtuelle Simulation der als aktuell empfundenen Situation erstellt (Außerkörperliches Erlebnis)
    Meines Wissens sind NTEs die einzige Gelegenheit wo man selbst bewusst erleben kann, wie das Gehirn arbeitet. Durch Analyse der Ablaufstruktur kann man verstehen, wie das Gehirn einen ganz bestimmten Reiz verarbeitet – verallgemeinert man, so kann man annehmen, dass andere Reize in gleicher Weise verarbeitet werden.
    So ein NTE läuft manchmal sehr schnell ab (ca. 1 Sekunde), d.h. in Zeiträumen, welche von der fMRT nicht erfasst werden. D.h. wenn man diesen Vorgang wissenschaftlich untersuchen würde, dann kann man Informationen erhalten, welche erlauben, bestimmte Gehirnaktivitäten besser zu verstehen. Ich bin daher immer wieder erstaunt, wieso das Thema NTE von der Gehirn-/Gedächtnisforschung immer noch ignoriert wird.(Mein Buch: Kinseher Richard, Near-Death Experiences completely explained ist als e-book auch bei Ihnen in den USA erhältlich)

    Werden Erkenntnisse der NTE-Ablaufstruktur mit anderen Erkenntnissen (EEG, fMRT) abgeglichen, so dürften sich deutliche Synergie-Effekte ergeben

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