Zum Thema ‘Forschung’

Die Psychologie erforscht menschlichen Erlebens und Verhalten, die Entwicklung des Menschen von Geburt an bis zum Tod sowie die physischen Ursachen und äußeren Einflussfaktoren.

Placebo-Allergie – Allergische Reaktion ohne Allergen



In Studien zur Allergen-Immuntherapiw wird neben der eigentlichen Studiengruppe zumeist zur Kontrolle eine Placebo-Gruppe angelegt, die anstelle des zu untersuchenden Medikaments ein wirkstofffreies Präparat erhält. Allerdings können dabei starke Placebo-Effekte diesen Nachweis erschweren, denn Placebo-Effekte werden in fast allen Studien zur Allergiebehandlung beobachtet. In Studien zur allergenspezifischen Immuntherapie werden Placebo-Effekte in zum Teil erheblichem Umfang beobachtet, wobei einzelne Studien jedoch Placebo-Effekte von über 50 Prozent im Vergleich zum Wirkstoff feststellen.

Allergische Reaktionen können daher aufgrund der Konditionierung auf einen bestimmten Hinweisreiz auch in Abwesenheit von Allergenen ausgelöst werden. Besedovsky et al. (2020) haben an Menschen, die an allergischer Rhinitis leiden, gezeigt, dass eine allergische Reaktion auch bei Abwesenheit von Allergenen ausgelöst werden kann, indem man einfach den Umgebungskontext, in dem ein Allergen zuvor verabreicht wurde, erneut durchlebt. Im einem Experiment wurden Probanden mit allergischem Schnupfen in einem neutralen Versuchsraum durch Verabreichung eines Nasensprays mit ihrem jeweiligen Allergen wie Gräser- oder Birkenpollen konfrontiert. Die Hälfte der Probanden ging nach diesem Experiment für acht Stunden schlafen, die zweite Hälfte musste bis zum kommenden Abend wach bleiben. Eine Woche darauf wurde das Experiment im selben Versuchsraum wiederholt, nur dass dieses Mal keine Allergene verabreicht wurden. Die Probanden reagierten schon kurz nach Betreten des Versuchsraums mit allergischem Schnupfen, allerdings nur die aus der Gruppe, die vor einer Woche im Anschluss an die Konfrontation mit dem Allergen geschlafen hatten. Weder hätten die Versuchsteilnehmer der Wachgruppe allergisch auf die Rückkehr in den Versuchsraum reagiert noch hätte ein anderer Ort, an den die Probanden der Schlafgruppe in der zweiten Woche geführt wurden, eine solche Wirkung gehabt. Offenbar ist Schlaf notwendig, um den Zusammenhang zwischen Umweltkontext und Allergen zu festigen, was bestätigt, dass an der Konditionierung durch die Umwelt, wie bei vielen Gedächtnisprozessen, der Hippocampus beteiligt ist, denn dieser arbeitet schlafabhängig. Die Ergebnisse liefern Hinweise darauf, dass allergische Reaktionen auch schon nach nur einem einzigen Konditionierungsversuch allein auf Kontextinformationen konditioniert werden können, dass aber Schlaf notwendig ist, um diese rasch erworbene maladaptive Reaktion zu konsolidieren. Diese Befunde haben Implikationen für das Verständnis der oft beobachteten Placebo-Allergie, die in Abwesenheit von Allergenen auftritt.

Literatur

Besedovsky, Luciana, Benischke, Mona, Fischer, Jörg, Yazdi, Amir S. & Born, Jan (2020). Human sleep consolidates allergic responses conditioned to the environmental context of an allergen exposure. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117, doi:10.1073/pnas.1920564117.



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Intelligenz und Gehirnstruktur



Die allgemeine Intelligenz ist ein psychologisches Konstrukt, das in einer einzigen Maßzahl das Gesamtniveau der Verhaltens- und kognitiven Leistung eines Individuums erfasst. Während frühere Forschungen versucht haben, Intelligenz in umschriebenen Hirnregionen zu lokalisieren, konzentrieren sich neuere Arbeiten auf funktionelle Interaktionen zwischen den Regionen. Obwohl sich Hirnnetzwerke durch eine erhebliche Modularität auszeichnen, ist jedoch unklar, ob und wie die modulare Organisation des Gehirns mit der allgemeinen Intelligenz in Verbindung gebracht werden kann.

Hilger et al. (2017b) haben dabei charakteristische Verbindungen zwischen Intelligenz und Maßen der Konnektivität innerhalb und zwischen Gehirnarealen, insbesondere in frontalen und parietalen Hirnregionen, die mit Intelligenz in Verbindung stehen sollen, untersucht. Man hat mittels MRT-Hirnscans von mehr als 300 Probanden und moderne Verfahren der graphentheoretischen Netzwerkanalyse untersucht, ob damit bestimmte neurobiologischen Grundlagen menschlicher Intelligenz zu entdecken sind. Schon früher hatten Basten et al. (2015) und Hilger et al. (2017a) Gehirnareale identifiziert, darunter den Präfrontalcortex, in denen Aktivierungsveränderungen während kognitiver Herausforderungen einen zuverlässigen Zusammenhang mit Intelligenz zeigen. In der neuen Studie zeigte sich nun, dass bei intelligenteren Menschen zwei Areale, die mit der Verarbeitung aufgabenrelevanter Informationen in Verbindung gebracht werden (vorderer insulärer und cingulärer Cortex), über kürzere und somit effizientere Verbindungen mit dem Rest des Hirnnetzwerks verbunden sind. Eine weitere Region, die mit dem Ausblenden irrelevanter Informationen in Verbindung gebracht wird (die Übergangsregion zwischen Temporal- und Parietalcortex), ist hingegen weniger stark mit dem Rest des Netzwerks verbunden. Die unterschiedlich starke Einbettung dieser Regionen ins Gesamtnetzwerk des Gehirns könnte es intelligenteren Personen erleichtern, zwischen wichtigen und unwichtigen Informationen zu unterscheiden, was bei vielen kognitiven Herausforderungen einen Vorteil darstellt. In der letzten Studie zeigte sich nun, dass bei intelligenteren Menschen bestimmte Gehirnregionen deutlich stärker am Austausch von Informationen zwischen Subnetzwerken beteiligt sind, so dass bedeutsame Informationen schneller und effizienter übertragen werden können. Auch konnte man Regionen identifizieren, die bei intelligenteren Personen stärker vom restlichen Netzwerk abgekoppelt werden, wodurch Gedanken möglicherweise besser gegen störende Einflüsse abgeschirmt sind.

Man geht daher davon aus, dass Netzwerkmerkmale, die man bei intelligenteren Personen in stärkerer Ausprägung gefunden hat, es den Menschen erleichtern, sich gedanklich auf etwas zu konzentrieren und dabei irrelevante, möglicherweise störende Reize auszublenden. Das erlaubt zwei Interpretationen: Es scheint möglich, dass manche Menschen aufgrund einer biologischen Veranlagung Gehirnnetzwerke ausbilden, die intelligente Leistungen wahrscheinlicher machen, doch kann auch umgekehrt der häufigere Gebrauch des Gehirns für intelligentere Leistungen sich positiv auf die Ausformung dieser Netzwerke im Gehirn auswirken.

Literatur

Basten, Ulrike, Hilger, Kirsten & Fiebach, Christian J. (2015). Where smart brains are different: A quantitative meta-analysis of functional and structural brain imaging studies on intelligence. Intelligence, 51, 10-27.
Hilger, Kirsten,Ekman, Matthias, Fiebach, Christian J. & Basten, Ulrike (2017a). Efficient hubs in the intelligent brain: Nodal efficiency of hub regions in the salience network is associated with general intelligence. Intelligence 60, 10-25.
Hilger, Kirsten, Ekman, Matthias, Fiebach, Christian J. & Basten, Ulrike (2017b). Intelligence is associated with the modular structure of intrinsic brain networks. Scientific Reports, 7, doi:10.1038/s41598-017-15795-7.
https://aktuelles.uni-frankfurt.de/forschung/studie-kluge-koepfe-haben-die-besser-vernetzten-gehirne/ (17-12-30)



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Sprache und Musik



Sprache und Musik sind im Gehirn eng miteinander verbunden, wobei die Prozesse von Sprache und Musik im Gehirn offenbar denselben Mustern folgen, wie zahlreiche Experimente gezeigt haben. Sprache spielt sich in der linken, rationalen Gehirnhälfte ab, während Musik vor allem für die rechte, emotionale relevant ist. Allerdings findet Sprache überall im Gehirn statt, denn obwohl die Schädigung von Gehirnregionen wie dem Broca-Areal und Wernicke-Areal spezifische Effekte auf die Produktion und das Verständnis von Sprache haben, gibt es kein Areal, von der man sagen kann, dass Sprache allein dort produziert wird. Demnach ist das menschliche Gehirn viel komplexer, als alte Stereotypen diesem das zugestehen, wobei in beiden Gehirnhälften, und zwar sowohl vorne als auch hinten, viele verschiedene für Sprache wichtige Regionen liegen, und erst die Interaktion zwischen diesen macht Sprache möglich. Auch Musik funktioniert durch im Gehirn miteinander verbundene Netzwerke und nicht in säuberlich voneinander getrennten Regionen, wobei sich die neuronalen Netzwerke für Sprache und Musik überlappen. Musik gehört nämlich zu einer der zentralen Behandlungsmethoden für Aphasie, also Sprachverlust, denn wenn jemand etwa aufgrund eines Schlaganfalls an Aphasie leidet, kann diese Mensch zwar nicht sprechen, behält dafür aber oft ihre Fähigkeit zu singen. Diesen Umstand kann man in der Therapie nutzen, um die Betroffenen wieder zum Sprechen zu bringen, und zwar indem man deren musikalische Fähigkeiten etwa im Rahmen der Musikalischen Intonationstherapie trainiert.

Im Clusterprojekt “Sprach- und Musikressourcen des Gehirns” wird im Institut für Verhaltens- und Kognitionsbiologie der Universität Wien genauer untersucht, inwiefern die Prozesse von Sprache und Musik im Gehirn denselben Mustern folgen. Dafür arbeitet man sowohl mit Menschen, die unter Aphasie leiden, als auch mit gesunden Personen, wobei dies vor allem in der ersten Phase des Projekts eine wichtige Rolle spielen, denn bei ihnen untersucht man mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie und dem Brain Imaging verschiedene Aspekte von Musik im Gehirn, etwa in welchem Ausmaß ein Pfeifen, Summen oder Sprechen die gleichen Areale des Gehirns aktiviert. Mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie will man schließlich herausfinden, welche Bereiche in die Produktion von Musik und Sprache involviert sind, und damit die Funktionen dieser Bereiche während eines Trainings verstärken.

Sprache und Musik sind menschliche Universalien und einander in Rhythmus, Betonung, Melodie und Klang akustisch recht ähnlich, wobei Menschen auf der ganzen Welt sie oft in Form von Vokalliedern vermischen. Diese Verschränkung der kognitiven Bereiche von Sprache und Musik ist eine Herausforderung für das auditorische kognitive System des Menschen, denn es stellt sich die Frage, wie Zuhörer Worte und Melodien aus einer einzigen Schallwelle extrahieren. Sprache wird bekanntlich vor allem links, Musik insbesondere die Töne vor allem rechts im Gehirn verarbeitet. Man vermutet, dass die Spaltung bereits im Signal beginnt, dass Sprache und musikalische Klänge sich also in Details ihrer akustischen Struktur unterscheiden und somit unterschiedliche rezeptive Präferenzen der linken und rechten Hörrinde des Gehirns aktivieren. Albouy et al. (2020) liefert dabei Belege für die biophysikalischen Grundlagen zur der immer noch ungelösten hemisphärischen Asymmetrie der Sprach- und Musikwahrnehmung beim Menschen, indem sie zeigen, dass die linke und die rechte Hörregion des Gehirns unterschiedlich zur Entschlüsselung von Worten und Melodien in Liedern beitragen. Man hat dies mit Hilfe von A-capella-Liedern untersucht, bei denen die Stimme allein Text und Melodie transportiert, wobei zehn Sätze mit zehn Melodien zu 100 Liedern (englisch und französisch) kombiniert wurden, indem einmal die zeitliche Struktur immer weiter verfälscht wurde, das andere Mal die Frequenzen. Bekanntlich spielen Tempo und Rhythmus beim Sprachverständnis eine wichtige Rolle, denn es kann sich sogar die Bedeutung verändern, je nachdem, ob eine Silbe lang oder kurz ausgesprochen wird, während Änderungen im Frequenzspektrum und somit bei den Tönen und der Melodie hingegen für das musikalische Verständnis wichtiger sind. Wenn die zeitliche Struktur der Lieder verzerrt war, hatten die ProbandInnen Schwierigkeiten, sprachliche Inhalte zu erkennen und zu unterscheiden, während sich verzerrte Klangfrequenzen hingegen beim Erkennen der Melodien auswirkten. Die Reaktionen auf die akustischen Veränderungen spiegelten sich auch im Gehirn wieder, denn bei den eher sprachlichen Aspekten war die linke Gehirnhälfte aktiver, bei den musikalischen die rechte. Diese Spezialisierung optimiert offenbar die parallele Verarbeitung von Sprache und Musik. Vermutlich sind die Grenzen zwischen sprachlicher und musikalischer Verarbeitung aber nicht ganz so scharf zu ziehen, denn so äußern sich manche sprachlichen Nuancen auch in der Melodie und im Tonfall, auf der anderen Seite sind selbst kleine rhythmische Änderungen in der Musik mitunter entscheidend, etwa wenn ein Orchester gemeinsam den Takt halten möchte. Insofern gibt es wahrscheinlich doch auch ein paar Überschneidungen bei der Verarbeitung von Musik und Sprache (Sammler, 2020).

Literatur

Albouy, Philippe, Benjamin, Lucas , Morillon, Benjamin & Zatorre, Robert J. (2020). Distinct sensitivity to spectrotemporal modulation supports brain asymmetry for speech and melody. Science, 367, 1043-1047.
Sammler, Daniela (2020). Splitting speech and music. Science, 367, 974-976.
https://news.univie.ac.at/uniview/forschung/detailansicht/artikel/singend-die-sprache-finden/ (20-04-23)



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