Das beschwipste Gehirn

Es ist 12 Uhr an einem sonnigen Tag in San Francisco und ich versuche, einen doppelten Cranberry-Wodka so schnell herunterzukippen, wie es nur geht. Trotz des schlechten Images, das wir Journalisten haben, gehört das nicht zu meinen typischen Mittagsaktivitäten. Heute besuche ich den Neurowissenschaftler Alan Gevins, der die letzten 50 Jahre damit verbracht hat, bessere Methoden zu entwickeln, die elektrischen Signale zu analysieren, die unser Gehirn aussendet. Außerdem untersucht er, wie sich unsere Aufmerksamkeit und die Fähigkeit, Dinge zu behalten, unter dem Einfluss verschiedener Betäubungsmittel, Erkrankungen oder Alterserscheinungen verändern. In gut 20 Minuten, wenn der Alkohol mein Gehirn auf das höchste Maß an Trunkenheit gebracht hat, wird Gevins' Team testen, welchen Einfluss auf meine Nervenzellen der Alkohol hat, während ich mich durch eine Batterie aus Gedächtnistests kämpfen muss.

Die Elektroenzephalographie, kurz EEG, ist eine bereits Jahrzehnte alte Technologie, um die elektrische Aktivität des Gehirns mit Hilfe von Elektroden zu messen, die auf der Kopfhaut platziert werden. In den letzten Jahren sorgen immer leistungsstärkere Rechner und verbesserte Softwaremodelle dafür, dass sich diese Signale genauer aufzeichnen und analysieren lassen. So lässt sich immer genauer ermitteln, was hinter dem elektrischen Sturm in unserem Denkapparat steckt. Derzeit wird EEG sowohl klinisch eingesetzt, also etwa zur Identifizierung der Quelle von Anfällen bei Epilepsiepatienten, als auch in der Forschung, beispielsweise um die rhythmische Aktivität des Gehirns während Schlaf, Entspannung und Konzentration zu ermitteln.

Gevins, Gründer der Firma SAM Technology und des San Francisco Brain Research Institute, hat dazu ein System entwickelt, das EEG mit kognitiven Untersuchungen kombiniert – Computertests, die die Gedächtnisleistung einer Person ermitteln oder die Fähigkeit, Dinge gleichzeitig zu tun. So soll sich ein direkteres Messbild der aktuellen Fähigkeiten des Gehirns ergeben. Gevins bereitet derzeit die kommerzielle Nutzung der Technologie vor. Ziel ist, kognitive Veränderungen besser erfassen zu können und Medikamente so einzustellen, dass sie die wenigsten Nebenwirkungen auf die Gehirnleistung haben. Die Technologie beinhaltet sowohl eine neue Hardware, um die elektrische Aktivität zu messen, als auch eine neue Software, die diese Daten dann verarbeitet.

Frühere Forschungsarbeiten der Gruppe legen nahe, dass Alkohol schwerwiegendere Auswirkungen auf unser körperliches Funktionieren hat als bislang angenommen. So hält die Wirkung auf das Gehirn auch zwei bis drei Stunden nach Verschwinden der Verhaltensveränderungen noch an. Spürbar bleibt die Wirkung selbst dann noch, wenn der Blutalkoholspiegel nur noch 0,02 Prozent beträgt – ein Viertel des erlaubten Wertes, den man als Autofahrer in vielen Ländern der Erde noch im Blut haben darf. "Man kann vielleicht kurzzeitig aufmerksam sein und ist dann bei kurzen Tests vielleicht gut dabei, doch das Gehirn ist noch in einem anormalen Zustand", sagt Aaron Ilan, leitender Neurowissenschaftler bei SAM Technology. "Es ist einem nicht mehr möglich, sich voll auf eine Aufgabe wie das Fahren zu konzentrieren – und zwar mehrere Stunden lang."

Govins Team beendet derzeit eine große Studie, die die Auswirkungen von Alkohol, Marihuana, Koffein und Diphenhydramin (dem Hauptbestandteil des Allergiemedikamentes Benadryl) auf das Fahren im Fahrsimulator, die Aufmerksamkeit, das Arbeitsgedächtnis und die Multitasking-Fähigkeiten hat. Die Ergebnisse sollten die kognitiven Auswirkungen dieser Stoffe besser deuten helfen. Während die Auswirkungen von Alkohol auf die Fahrleistungen bereits gut erforscht sind, gilt das für eine große Menge verschreibungspflichtiger Medikamente noch nicht.

Nachdem ich meinen letzten Wodka intus habe, begebe ich mich zurück in den Testraum bei SAM Technology. Am Morgen wurde ich mit einer schwarzen Spezialkappe ausgestattet, die Taschen für Sensoren enthält, die die elektrische Aktivität an verschiedenen Punkten meines Kopfes misst. Dieses Headset steckt in einem kleinen Verstärker, der die Signale drahtlos über Bluetooth an einen Computer im Testraum sendet. Das Gerät speichert und verarbeitet meine Gehirnwellen, während ich eine Reihe von Computerspielen absolviere – sowohl nüchtern als auch angetrunken. Die Spiele sind dazu da, das Arbeitsgedächtnis zu untersuchen – jenen Bereich des Gehirns, der Informationen für eine kurze Periode vorhält. Außerdem wird geprüft, ob ich Dinge noch gut gleichzeitig erledigen kann.

Eine Stunde später zeigen mir Gevins und Ilan meine Ergebnisse. Ihre Software analysiert eine Kombination rhythmischer Gehirnaktivitäten. Verschiedene Frequenzrhythmen stehen mit verschiedenen kognitiven Stadien in Verbindung – wie Entspanntheit oder Aufmerksamkeit. Außerdem werden zusätzlich hervorgerufene Potenziale, elektrische Signale, die durch bestimmte Ereignisse in der Umwelt beim Menschen ausgelöst werden, aufgezeichnet – etwa wenn plötzlich ein Zielobjekt in einem Videospiel auftaucht. "Sie waren nervös – der Alkohol sorgte sehr dafür, dass sie sich entspannt haben", sagt Gevins und zeigt auf die Graphen meiner Gehirnaktivität auf dem Bildschirm.

Nach dem Mittagstrunk verbesserte sich meine Leistungsfähigkeit in dem Spiel sogar – wahrscheinlich, weil ich es da schon länger geübt hatte. Doch die EEG-Daten legten auch den wahren Einfluss des Alkohols auf meine Gehirnfunktionalität offen: Mein Hirn musste nach dem Wodka an den komplizierten Aufgaben härter schufften. Außerdem reagierte es langsamer auf das Auftauchen von Zielobjekten auf dem Bildschirm. (Meine Reaktionszeit war hingegen schneller, wahrscheinlich, weil ich länger das Drücken mit der Maus geübt hatte. Ohne EEG wäre es wohl unmöglich gewesen, festzustellen, welche Auswirkungen der Alkohol auf mein Gehirn hatte.)

Gevins glaubt, das einer der interessantesten Märkte für die Technologie eine Hilfe für Ärzte bei der Verschreibung von Medikamenten sein dürfte. Kinder mit Aufmerksamkeitsdefizit- und Hyperaktivitätsstörung (ADHS) erhalten oft Stimulantien, um ihre Aufmerksamkeit zu erhöhen. Die Ärzte verlassen sich dabei aber oft nur auf Aussagen von Eltern und Lehrern, um die Wirksamkeit nachzuweisen. "Es gibt nur selten Tests, um zu bestimmen, wie gut das Medikament wirklich hilft", sagt Gevins. In einer Pilotstudie an Kindern mit ADHS konnte er nun nachweisen, dass EEG-Messverfahren schnell darstellen können, ob Kinder von der Gabe des häufig verwendeten Wirkstoffes Ritalin profitieren und ob sie die optimale Dosis erhalten haben. Gevins hofft nun, bald eine größere Partnerfirma zu finden, um klinische Studien des Ansatzes durchzuführen. (bsc)