Erklärt Hyperaktivität Migräne? (Teil 1)

Erklärt Hyperaktivität Migräne? Ja und Nein. Um zwei aktuelle Forschungsarbeiten1,2 vom September zu verstehen, lohnt vorab ein Blick auf die Grundlagen der neuronalen Aktivität, Sensibilität und Adaptation.

Brain_in_a_vat_headacheHyperaktivität steht in kursiv, weil zunächst unklar bleibt, was genau gemeint ist. Dieser Begriff wird nicht selten dem Migränegehirn zugeschrieben, um allein damit vermeintlich etwas zu erklären. Das geht nicht so einfach. Welcher Teil des Gehirns ist eigentlich hyperaktiv? Die Gehirnzellen in einer Region? Das ganze Gehirn? Der Körper gleich mit? Der Mensch? Zuhause oder am Arbeitsplatz?

Und natürlich kann und wird diese Frage ebenso mit verwandten Begriffen gestellt. Erklärt Hypersensibilität Migräne? Oder auch Übererregung, Überempfindlichkeit etc., sowie mit deren mit „Hypo-“ und „Unter-“ gebildeten Gegenstücken; all diese Begriffe existieren in der Fachliteratur und haben dort ihre Berechtigung. Herausgerissen aus diesem fachlichen Zusammenhang, verlieren sie jedoch ihren Erklärungswert.

Skepsis ist vor allzu platten „Wahrheiten“ und mitunter gefährlichen Erklärungsansätzen geboten, die das Verhalten von Gehirnzellen auf Migräneerkrankte übertragen. Kaum ein populärer Beitrag über Migräne kommt ohne Wörter wie „hyperaktiv“ oder „hypersensibel“ aus. Zum Problem wird das, wenn populärwissenschaftlich nicht präzisiert wird, was gemeint ist. Denn diese Begriffe können gänzlich verschiedene pathophysiologische Aspekte der Migräne umfassen, die sich sogar in ihrer Ausprägung ins Gegenteil verkehren können, wenn man von einem Aspekt zum anderen wechselt.

Hyperaktivität ist vieldeutig

Ein Beispiel aus meiner Forschung: Wir zeigten, dass auf der mikroskopischen Ebene (d.h. auf der molekularen bis zellulären Ebene), der Begriff Hyperaktivität vieldeutig ist. Vereinfacht gesagt erzeugt eine genetische Mutationen einer bestimmten Unterform der Migräne ein verändertes Öffnen und Schließen eines Kanals in der Zellmembran der Gehirnzellen (Neurone). Betrachtet man die mutierten Neurone einzeln, zeigen sie eine erniedrigte Aktivität, also eine Hypoaktivität. Bei einen gegeben Signal feuern sie langsamer Impulse ab als Neurone in Menschen ohne diese Mutation.

Im Verbund jedoch wird das Repertoire der mutierten Neurone erweitert. Immer noch feuern sie langsamer, doch sie können als Population trotzdem auch hyperaktiv werden. Dies geschieht in Form einer massiven Entladung. Zum Beispiel wenn alle zwar langsam doch synchron feuern, setzt diese Massenentladung schlagartig ein. Oder auch wenn ein Verschluss kleiner Blutgefäße kurzzeitig die Energieversorgung der Population verringert. Nicht-mutierte Neurone tolerieren Synchronizität oder Engpässe der Energieversorgung deutlich länger.

Je nach dem also, welche Zellaktivität unter welchen Umständen betrachtet wird, beschreibt Hypo- oder Hyperaktivität das Verhalten der Neurone.

Aktivität und Sensibilität

Man muss sogar noch genauer hingucken und zwischen der neuronalen Aktivität und Sensibilität unterscheiden.

Neurone können hyper- wie auch hyposensibel sein. Ihre Sensibilität ist ein Maß aus zwei Faktoren. Zum einen bestimmt die Reaktionsgeschwindigkeit die Sensibilität. Je schneller das Neuron auf ein plötzliches Signal reagiert, desto sensibler ist es. Zum anderen bestimmt der Anstieg der Antwortstärke mit zunehmender Signalstärke die Sensibilität. Mit anderen Worten der Faktor mit dem Neurone ihre Eingangsgröße in eine Ausgangsgröße umsetzen. Übrigens: Signale erhalten Neurone über ausgeschüttete Botenstoffe von anderen Neuronen, worauf unten und dann differenzierter erst im nächsten Teil eingegangen werden kann. Mit also nochmal anderen Worten, wie stark werden eintreffende Botenstoffe in Feuerraten umgewandelt.

Sowohl Reaktionsgeschwindigkeit also auch Anstieg der Feuerfrequenz können jeweils unabhängig von einander in einer Form der Hypersensibilität bzw. Hyposensibilität vorliegen. Die mutierten Neurone der oben schon erwähnten Migräneunterform reagieren zum Beispiel schneller (hypersensibel) allerdings mit geringeren Verstärkungsfaktor (hyposensibel). Diese Kombination kann dann synchrones Verhalten fördern und isoliert hypoaktive Neuronen im Verbund zu einer hyperaktiven Population machen.

„Don’t blame your genes“

Der Punkt ist, in dem komplexen Zusammenspiel existiert eine Vielfalt neuronalen Verhaltens und es ist entlarvend, wenn sich immer auf das gerade passende berufen wird, um eine Erklärung für das menschliche Verhalten bei Migräne zu geben. Mehr noch: es ist auch gefährlich! Denn beruft man sich auf die genetische Veranlagung hinter dem neuronalen Verhalten, löst das etwas anderes aus als wenn man sich allein auf das menschliche Verhalten beruft. Doch bei Krankheiten sind nur selten allein den Gene „Schuld“. Es bleibt die Frage, wie genetische Information zum Ausdruck kommt und in Erscheinung tritt. Diese möglicherweise auch von der Lebensführung abhängige Aktivität eines Gens bringt die Schlagzeile „Don’t blame your genes. They may simply be getting bad instructions—from you“, auf den Punkt, die einen Artikel über Diabetes überschreibt

Adaptation, der Oberschuldige

Bevor wir zum Menschen kommen, muss man zur Aktivität und Sensibilität noch einen dritten Begriff hinzufügen. Er wird in Bezug auf Migräne besonders häufig als der wichtigste Begriff betrachtet, weil er vermeintlich am meisten erklärt. Wie schnell adaptiert ein Neuron auf ein konstantes oder ein sich schnell wiederholendes Signal? Wie schnell gewöhnt es sich also an dieses Signal und senkt daraufhin wieder seine Aktivität ab? Die Frage der Adapation ist also auch zu untersuchen. Sie kommt nicht (oder nur ganz selten) mit dem Vorsilben hyper- und hypo- vor, Adaptation kann aber natürlich auch neuronal variieren.

Zu guter Letzt noch eine Bemerkung zum Wort „Signal“. Wenn oben von „Signal“ die Rede ist, wird umgangssprachlich auch schon mal „Reiz“ gesagt. Doch muss klar sein, das hier ein Reiz auf der molekularen Ebene gemeint ist, also ein molekularer Botenstoff oder auch, vor allem unter experimentellen Bedingungen, elektrische Ströme. Reden wir von Neuronen und nicht vom Menschen – viele Ebenen liegen dazwischen – ist Signal das bessere Wort.

Es folgt Teil 2, indem auf sieben anatomisch-funktionellen Ebenen zwischen mutierten Molekül, Migränegehirn und darüberhinaus auf die psychosozialen Stressoren geschaut wird. Wie also dort die Begriffe Aktivität, Sensibilität und Adaptation jeweils im Zusammenhang mit Migräne genutzt werden wir zuerst noch einen Ausflug zum „Porsche im Kopf“ als Bild der Hyperaktivität machen.

 

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Literatur

1 Demarquay, G. and Mauguière, F. (2015), Central Nervous System Underpinnings of Sensory Hypersensitivity in Migraine: Insights from Neuroimaging and Electrophysiological Studies. Headache: The Journal of Head and Face Pain. doi: 10.1111/head.12651

2 Rauschel, V., Straube, A., Süß, F., & Ruscheweyh, R. (2015). Responsiveness of the autonomic nervous system during paced breathing and mental stress in migraine patients. The Journal of Headache and Pain, 16(1), 82. (open access)

 

Bildquelle

modifiziert von „Brain in a vat (de)“. Lizenziert unter Gemeinfrei über Wikimedia Commons – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brain_in_a_vat_(de).png#/media/File:Brain_in_a_vat_(de).png

 

Markus A. Dahlem

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.

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