Eric R. Kandel

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Inhaltsverzeichnis

Eine Übersicht über Eric Kandels „Auf der Suche nach dem Gedächtnis. Die Entstehung einer neuen Wissenschaft des Geistes“

Einleitung

Eric Kandel
Eric Kandel (Bild)[1], einer der drei Nobelpreisträger für Physiologie oder Medizin des Jahres 2000, und der bedeutendste Gedächtnisforscher unserer Zeit, beschreibt in seiner Autobiographie „Auf der Suche nach dem Gedächtnis. Die Entstehung einer neuen Wissenschaft des Geistes“ sein Leben, seine Forschung und die Resultate anderer Wissenschaftler insoweit sie für seine eigene Forschung von Bedeutung sind. [2]

Kindheit und Interesse an die Psychoanalyse

Eric Kandel wird 1929 als Sohn jüdischer Eltern in Wien geboren. Neuneinhalb Jahre später flieht er aus der judenfeindlichen Stadt. Die Familie wandert nach Amerika aus, wo Eric an der hebräischen Konfessionsschule Jeschiwa in Flatbush, seiner eigenen Ansichten nach, ausgezeichnet unterrichtet wird. Er verfolgt seine Ausbildung an der Erasmus Hall High School in New York und wird danach mit einem Stipendium in Harvard zugelassen wo er zuerst Neue europäische Geschichte und Literatur studiert.
Er ist beeindruckt von Freuds Werk „Psychopathologie des Alltags“. Der berühmte Psychoanalytiker ist ein Wiener Jude der, wie er, die Stadt hat verlassen müssen. Außerdem lernt er die Eltern einer Freundin kennen, beide namhafte Psychoanalytiker aus dem Freudkreis. Erinnerungen haben Eric Kandel schon immer fasziniert, diese Faszinierung geht wahrscheinlich auf die prägenden Erfahrungen seines letzten Jahres in Wien zurück, die sich unauslöschlich in sein Gedächtnis eingegraben haben. Er interessiert sich dafür, welche Prozessen im Gehirn uns zur Erinnerung befähigen.
Er wechselt die Studienrichtung auf Medizin, um danach eine fachärztliche Ausbildung zum Psychiater zu machen und so praktizierender Psychoanalytiker werden zu können.

Auf der Suche nach dem biologischen Grundlage von Freuds Theorie

Während des Medizinstudiums interessiert er sich für die biologische Grundlage von Freuds Theorie des Geistes: wo könnten das Ich, Es und Über-Ich im Gehirn angesiedelt sein? Professor für Neurologie, Harry Grundfest, rät ihm, bei der Untersuchung des Gehirns (Nerven)Zellen einzeln zu betrachten.

Eine Nervenzelle, auch Neuron (Bild)[3] genannt, ist die grundlegende Einheit des Gehirns und des ganzen Nervensystems. Vom Zellkörper aus verzweigen sich viel zarte Dendriten und ein Axon. Am Ende verzweigt sich der Axon. Die Axonendungen kommunizieren an den Synapsen mit den Dendriten anderer Nervenzellen ohne sie zu berühren (zwischen ihnen gibt es den synaptischen Spalt). Eine Gruppe von Nervenzellen die so mit einander kommunizieren wird ein neuronaler Schaltkreis genannt. Nervenzellen können erregt und gehemmt werden. Die Kommunikation innerhalb einer Nervenzelle geschieht elektrisch: geladene Teilchen, Ionen, strömen die Zelle entlang, ein oder aus. Die Kommunikation zwischen Nervenzellen ist entweder elektrischer oder (im Gehirn überwiegend) chemischer Art (Neurotransmitter werden in den synaptischen Spalt ausgeschüttet).
Es gibt drei Hauptkategorien von Neuronen: sensorische Neurone reagieren auf Umweltreize und vermitteln diese Informationen an andere Neurone, Motoneurone bilden Synapsen mit Muskelzellen und setzen Informationen in Bewegung um, Interneurone kontrollieren benachbarte Neuronen.

Der Kiemenrückziehreflex der Aplysia: Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis

Aplysia Californica
Kandel will erforschen, wie Erinnerungen gespeichert werden, dazu braucht er ein Tier mit einem simplen Nervensystem, so dass ein Reflex vom Input bis zum Output bestimmt werden kann. Er entscheidet sich für eine riesige Meeresschnecke, die Aplysia (Bild)[4], die mehr als 30 Zentimeter lang ist und mehrere Pfunde wiegt. Sie hat eine relativ kleine Anzahl von Nervenzellen, einige davon sind mit bloßem Auge zu erkennen. Inzwischen macht er ebenfalls seine psychiatrische Facharztausbildung.

Durch Anwendung verschiedener elektrischer Reizmuster, womit Kandel Lernprozesse induziert, entdecken seine Kollegen und er, dass die Stärke der synaptischen Kommunikation zwischen Nervenzellen verändert werden kann. Diese Experimente macht er am entfernten Nervensystem. Er fragt sich nun, ob auch beim intakten Tier Lernprozesse (induziert von Reizmustern) die Wirksamkeit von Synapsen verändern. Dazu studiert er ein einfaches Verhalten, woran nur wenige Nervenzellen beteiligt sind: das Rückziehen der Kieme - durch die die Aplysia atmet - in die Mantelhöhle. Es gelingt Kandel und seinem Mitarbeiter, den neuronalen Schaltkreis des Kiemenrückziehreflexes herauszuarbeiten. Sie können nun den Reflex bis zu den Neuronen und Synapsen zurückverfolgen, die für das Auftreten dieses Reflexes verantwortlich sind. Wenn die Haut der Aplysia berührt wird, werden sensorische Neurone aktiviert. Diese sensorischen Neurone kommunizieren mit Motoneuronen, die bewirken, dass die Kieme zurückgezogen wird. Wenn die Haut mehrmals berührt wird, lernt die Aplysia, dass der Reiz harmlos ist. Ihr Verhalten ändert sich, indem der Kiemenrückziehreflex schwächer wird, dabei schwächt die synaptische Verbindung zwischen sensorischem Neuron und Motoneuron ab (es werden weniger Neurotransmitter ausgeschüttet). Wenn aber das Tier einen Elektroschock am Schwanz oder am Kopf bekommt, wird der Kiemenrückziehreflex intensiviert und die synaptische Verbindungen zwischen sensorischem Neuron und Motoneuron verstärken sich (es werden mehr Neurotransmitter freigesetzt), dadurch wird die Kommunikation verbessert.
Informationen können kurzfristig (Minuten bis Stunden) oder langfristig (Tage bis Wochen oder noch länger) gespeichert werden. Kandel und seine Kollegen finden auch heraus, dass bei langfristiger Speicherung nicht nur die synaptischen Verbindungen zwischen sensorische Neuronen und Motoneuronen länger verstärkt werden, sondern dass auch die Zahl der synaptischen Verbindungen sich verändern. Bei einem harmlosen Reiz wird die Zahl der Synapsen abgebaut, bei einer Intensivierung des Reflexes werden neue Kontaktstellen gebildet.

Moleküle und Kurzzeit- und Langzeitgedächtinis

Kandel begibt sich erneut auf ein neues Fachgebiet: die Molekularbiologie. Er möchte herausfinden, welche Moleküle für das Kurzzeitgedächtnis verantwortlich sind. Mit seinem Kollegen entdeckt er, dass Interneurone die vom Elektroschock am Schwanz der Aplysia aktiviert werden, Serotonin ausschütten. Das Serotonin sorgt dafür, dass in den Synapsen der sensorischen Neuronen weitere (sekundäre) Botenstoffe produziert werden, die ihrerseits dafür sorgen, dass die Synapsen der sensorischen Neuron mehr Glutamat ausschütten, was die Verbindung zum Motoneuron verstärkt.
Wie werden nun Kurzzeiterinnerungen in das Langzeitgedächtnis ungewandelt? Dank seiner Mitarbeiter verfügt Kandel über ein im Labor gezüchtetes, einzelnes sensorisches Neuron, das mit einem einzelnen Motoneuron verbunden ist. Sie entdecken, dass wiederholte Serotonininjektionen die sekundären Botenstoffe im sensorischen Neuron dazu veranlassen, in den Zellkern zu wandern, das wiederum bewirkt die Herstellung von Proteinen in diesem Zellkern (via Genexpression) und die Bildung neuer Synapsen. Die Experimente weisen auch nach, dass das Langzeitgedächtnis Wiederholung braucht.

Das explizite Gedächtnis

Kandel hatte bei der Aplysia nur die Informationsspeicherung im impliziten Gedächtnis studiert, bei welcher der Abruf unbewusst erfolgt. Nun will er zum expliziten Gedächtnis (das bewusst abgerufen wird, z. B. Erinnerungen) zurückkehren. Diese Gedächtnisspeicherung befindet sich im Hippocampus. Er benutzt als Versuchstier die Maus. Sie entfernen ein Gen, das mit einem Botenstoff für eine dauerhafte Verstärkung der synaptischen Verbindung codiert. Die manipulierte Maus kann sich in einem Raum nicht mehr orientieren wie vor der Entfernung des Gens. Das räumliche Gedächtnis ist Teil des expliziten Gedächtnisses.

Psychische Krankheiten

1996 ist Kandel einer der vier Gründer des pharmazeutischen Unternehmens „Memory Pharmaceuticals“, das Medikamente entwickeln soll gegen Gedächtnisverlust, wie z. B. Alzheimer.
Kandels Interesse verlegt sich auf die meist vorkommende geistige Störung: die Angststörungen. Wenn eine Maus einen elektrischen Schock an den Pfoten bekommt, löst das eine instinktive Angstreaktion aus. Wenn ein an sich neutraler Reiz wiederholt an diesem Schock vorausgeht, z. B. ein Ton, löst dieser Ton allein schon die Angstreaktion aus. Dieses Ereignis wird erlernte Furcht genannt.
Das Zentrum, das für Emotionen wie Furcht zuständig ist, liegt im Gehirn in der Region, die Amygdala genannt wird. Die instinktive Reaktion (auf den Schock) und die bewusste Reaktion (auf den Ton) haben verschiedene neuronale Schaltkreise. Beide Schaltkreise werden ihrerseits über zwei verschiedene Bahnen weitergeleitet. Eine die bewusst bewertet wird und eine die unbewusst bewertet wird. Für den Ton führt die Bahn der bewusste Bewertung durch das Hörzentrum (Ton) zur Amygdala und, für die instinktive Reaktion führt sie durch das sinnesverarbeitende Zentrum zur Amygdala. In beiden Schaltkreisen führt die unbewusst bewertete Bahn direkt zur Amygdala. Da die direkte Bahn schneller ist, kann das Tier schon unbewusst auf den furchterregender Reiz reagieren, bevor er sich des Reizes bewusst ist. In den Schaltkreisen werden Neuronale Verbindungen von Botenstoffen und ausgeschüttete Neurotransmitter verstärkt. Wenn die Maus lernt, sich nach einem Ton sicher zu fühlen, statt von Furcht erregt zu sein, werden die Neuronen gehemmt und wird ein anderes Zentrum, das für Wohlbefinden, aktiviert.

Alles was bisher erforscht wurde, betrifft objektive Reaktionen. Eine Herausforderung für die Zukunft, ist zu untersuchen, wie subjektive Erfahrungen von neuronaler Aktivität gebildet werden kann.

Entwicklung der Psychoanalyse

Kandel bedauert, dass die Psychoanalyse sich vor allem zu einer therapeutischen Disziplin statt zu einer empirischen Psychologie entwickelt hat. Es brauche ein biologischer Ansatz der Psychotherapie. Um die Psychoanalyse mit empirischen Daten zu unterstützen, könnten Hirnscans, die Veränderungen im Gehirn (z. B. nach einer Therapie) nachweisen können, behilflich sein.

Nobelpreis

2000 wird Kandel, gemeinsam mit Arvid Carlsson (Schwedischer Pharmakologe) und Kandels Freund Paul Greengard (ein amerikanischer Biochemiker und Pharmakologe), mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ausgezeichnet. Sie bekommen den Preis für „ihre Entdeckungen betreffend der Signalübertragung im Nervensystem“[5]

Video: Eric Kandel in Deutsche Welle - TV[6]


Rezension der Frankfurter Allgemeine

von Joachim Müller-Jung[7]
[…] Kandel nutzt […] seine an Erfahrungen und an Lebensjahren so reiche Autobiographie dazu, den Weg der modernen Hirnforschung nach dem Zweiten Weltkrieg nachzuzeichnen.
[…]Für seine molekularbiologischen Entdeckungen, die uns der Funktionsweise von Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis näher gebracht haben, wurde Kandel später mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Sie stehen in allen chemischen und bioelektrischen Einzelheiten - für den ungeschulten Leser womöglich allzu ausführlich - im Zentrum dieses Buchs. Doch wer in das experimentelle Abenteuer einsteigt, bekommt schon bald ein Gefühl dafür, wie sich die Molekularbiologie mit einer in der Psychiatrie und Psychologie bis dahin undenkbaren Akribie und Systematik daranmachte, ein Geistespuzzle nach dem anderen lösen zu wollen.
[…] Jedenfalls hatten Kandel und seine Mitstreiter ganz offensichtlich ein Vergnügen daran, grundlegende Verhaltensmuster wie die Pawlowsche Konditionierung, Habituation oder Sensitivierung an diesem plumpen Weichtier zu studieren. Die Übertragung von Nervensignalen an den Verbindungsstellen erwies sich als die entscheidende evolutionäre Innovation, um Lernen und Erinnern zu verstehen. […] All das hätte Kandel in diesem Teil des Buches, das einem faszinierenden Werkstattbericht gleicht, allgemeinverständlich und lebendig umschreiben können. Aber wieder führt er den Leser in die anstrengende Tiefe. Ein auch diesmal, wie sich zeigt, schon deshalb lohnenswerter Ausflug in die Molekularbiologie, weil damit der reduktionistische Ansatz in seiner Unentrinnbarkeit vor Augen geführt wird.
[…] Im zweiten Teil des Buches leitet er - diesmal jedoch bemerkenswert oberflächlich - auf eine neue Form der experimentellen Tiefenanalyse hin, die noch in den Kinderschuhen steckt und doch in Kandels Augen möglicherweise sogar zur „Renaissance der psychoanalytischen Theorie“ führen könnte. Gemeint ist der Siegeszug der bildgebenden Verfahren in der Hirnforschung, der funktionalen Magnetresonanztomograpfie etwa oder der Positronenemissionstomographie. […]Wer aber weniger an den Abzugsbildern der zeitgenössischen Illusionäre als an den ganz konkreten Phantasien der Hinforschung interessiert ist, wird mit der Lektüre reich belohnt.

Gleichnamiger Film

(Auf der Suche nach dem Gedächtnis – der Hirnforscher Eric Kandel)[8] [9]
Regisseurin Petra Seeger begeleitete Eric Kandel zwei Jahre lang. In ihrem Dokumentarfilm der 2008 erschien, wird Eric Kandel – seine Forschung und seine Vergangenheit – porträtiert. Der Film wurde unter anderem mit dem Bayerischen Filmpreis 2009 als bester Dokumentarfilm ausgezeichnet.

Quellen

  1. Flickr.com - image description page
  2. „Auf der Suche nach dem Gedächtnis. Die Entstehung einer neuen Wissenschaft des Geistes“, 4. Auflage Taschenbuchausgabe August 2009, Wilhelm Goldmann Verlag, München, Originalausgabe 2006 by Eric Kandel
  3. Wikimedia Commons
  4. http://www.biosbcc.net/ocean/fltre.htm. Foto hergestellt von Genny Anderson
  5. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2000/kandel.html
  6. http://www.youtube.com/watch?v=1vUK1r61Jm4
  7. http://m.faz.net/aktuell/rezension-da-faellt-dem-gedaechtnisforscher-der-seehase-wieder-ein-1303075.html; Juni 2012
  8. http://www.kino.de/kinofilm/auf-der-suche-nach-dem-gedaechtnis/104744
  9. http://de.wikipedia.org/wiki/Auf_der_Suche_nach_dem_Ged%C3%A4chtnis_%E2%80%93_Der_Hirnforscher_Eric_Kandel