Wissenschaftler jagen Einsamkeit, um die Kosten sozialer Isolation besser zu verstehen.Lange bevor die Welt von COVID-19 hörte, beschloss Professor Kei Tai, ein Neurowissenschaftler, eine Frage zu beantworten, die in einer Zeit sozialer Distanzierung eine neue Resonanz erhielt. Wenn sich Menschen einsam fühlen, sehnen sie sich nach sozialen Interaktionen, so wie ein hungriger Mensch nach Essen verlangt? Können sie und ihre Kollegen diesen "Hunger" in den neuronalen Schaltkreisen des Gehirns erkennen und messen?
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In den letzten Jahren ist eine Menge wissenschaftlicher Literatur erschienen, die Einsamkeit mit Depressionen, Angstzuständen, Alkoholismus und Drogenmissbrauch in Verbindung bringt. Eine wachsende Zahl epidemiologischer Forschungen zeigt, dass Einsamkeit die Wahrscheinlichkeit erhöht, krank zu werden. Es scheint eine chronische Freisetzung von Hormonen zu induzieren, die eine gesunde Immunität unterdrücken. Biochemische Veränderungen aufgrund von Einsamkeit können die Ausbreitung von Krebs beschleunigen, die Entwicklung von Herzkrankheiten beschleunigen und selbst den gesündesten Menschen einfach den Lebenswillen rauben. Die Fähigkeit, es zu messen und zu erkennen, wird dazu beitragen, gefährdete Personen zu identifizieren und die Voraussetzungen für neue Interventionen zu schaffen.
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Einsamkeit ist laut Tai im Wesentlichen eine subjektive Sache. Sie können den ganzen Tag in völliger Isolation verbringen, in Stille meditieren und sich emporgehoben fühlen. Oder fühlen Sie sich entfremdet und verzweifelt in einer Menschenmenge mitten in einer Großstadt, unter Freunden und Familie. Um ein moderneres Beispiel zu nennen: Nehmen Sie an einem Zoom-Videoanruf mit Angehörigen aus einer anderen Stadt teil und fühlen Sie sich tief verbunden. oder im Gegenteil nach dem Ruf, sich noch einsamer als zuvor zu fühlen.
Diese Ungenauigkeit erklärt, warum Ty interessante Ergebnisse erzielte, als er vor der Veröffentlichung des ersten wissenschaftlichen Artikels über die Neurobiologie der Einsamkeit im Jahr 2016 versuchte, nach anderen Artikeln zu diesem Thema zu suchen. Sie fand Forschungen zur Einsamkeit in der psychologischen Literatur, aber die Anzahl der Artikel, die die Wörter "Zellen", "Neuronen" und "Gehirn" enthielten, war Null.
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Tai hofft, Dinge zu ändern und ein neues Feld zu schaffen: Ziel ist es zu analysieren und zu verstehen, wie unsere sensorische Wahrnehmung, frühere Erfahrungen, genetische Veranlagung und Lebenssituation zusammen mit der Umwelt einen spezifischen, messbaren biologischen Zustand erzeugen, der als Einsamkeit bezeichnet wird. Und sie möchte definieren, wie diese unbeschreibliche Erfahrung aussieht, wenn sie im Gehirn aktiviert wird.
Wenn Tai erfolgreich ist, wird dies zu neuen Instrumenten führen, mit denen diejenigen identifiziert und überwacht werden können, bei denen das Risiko einer durch Einsamkeit verschlimmerten Krankheit besteht. Es könnte auch wirksamere Möglichkeiten zur Bewältigung der durch die COVID-19-Pandemie verursachten Gesundheitskrise bieten.
Auf der Suche nach den Neuronen der Einsamkeit
Ty hat eine bestimmte Population von Neuronen im Gehirn von Nagetieren verfolgt, die mit einem messbaren Bedarf an sozialer Interaktion verbunden zu sein scheinen. Es ist wie "Hunger", der durch direkte Stimulation der Neuronen selbst kontrolliert werden kann. Um diese Populationen genau zu bestimmen, stützte sich Ty auf eine Technik, die sie als Postdoktorandin im Labor von Karl Deisseroth an der Stanford University entwickelt hatte.
Deisseroth war ein Pionier der Optogenetik. Bei dieser Technik werden genetisch veränderte lichtempfindliche Proteine in Gehirnzellen implantiert. Die Forscher können dann einzelne Neuronen ein- und ausschalten, indem sie durch ein Glasfaserkabel leuchten. Diese Methode ist zu invasiv, um beim Menschen angewendet zu werden. Zusätzlich zur Injektion von Proteinen in das Gehirn muss ein Glasfaserkabel durch den Schädel und direkt in das Gehirn geführt werden. Es ermöglicht Forschern jedoch, die Neuronen lebender, sich frei bewegender Nagetiere zu regulieren und dann ihr Verhalten zu beobachten.
Ty begann mit der Optogenetik bei Nagetieren, um die neuronalen Schaltkreise zu verfolgen, die an Emotionen, Motivation und sozialem Verhalten beteiligt sind. Sie fand heraus, dass durch die Aktivierung eines Neurons und die Identifizierung anderer Teile des Gehirns, die auf sein Signal reagieren, einzelne Zellketten verfolgt werden können, die zusammenarbeiten, um bestimmte Funktionen auszuführen. Tai hat die Verbindungen zur Amygdala sorgfältig nachverfolgt: eine Gruppe mandelförmiger Neuronen, von denen angenommen wird, dass sie das Zentrum von Angst und Furcht bei Nagetieren und Menschen sind.
Kei Tai, Neurowissenschaftler am Salk Institute of Biological Sciences, versucht, Einsamkeit in den neuronalen Schaltkreisen des Gehirns zu erkennen und zu messen
Wissenschaftler wissen seit langem, dass man das Tier vor Angst schrumpfen lassen kann, wenn man die Amygdala vollständig stimuliert. Durch die Verfolgung des Labyrinths der Verbindungen zwischen den Teilen der Amygdala konnte Ty jedoch zeigen, dass der "Angstkreislauf" im Gehirn sensorische Reize viel nuancierter als bisher angenommen abgeben kann. Tatsächlich moduliert es auch den Mut.
Als Ty 2012 ihr Labor am Picower-Institut für Lernen und Gedächtnis des MIT eröffnete, verfolgte sie neuronale Verbindungen von der Amygdala zu Orten wie dem präfrontalen Kortex, der das Gehirn steuert, und dem Hippocampus, in dem das episodische Gedächtnis gespeichert ist. Ziel war es, Karten der neuronalen Verbindungen des Gehirns zu erstellen, auf die wir uns verlassen, um die Welt zu verstehen, aktuelle Erfahrungen zu verstehen und auf verschiedene Situationen zu reagieren.
Sie begann die Einsamkeit durch reines Glück zu studieren. Auf der Suche nach neuen Postdocs stieß Ty auf die Arbeit von Gillian Matthews. Als Doktorandin am Imperial College London machte Matthews eine unerwartete Entdeckung, als sie während ihrer Experimente Mäuse voneinander trennte. Die soziale Isolation - die Tatsache der Einsamkeit - veränderte die sogenannten DRN-Neuronen, was auf ihre Beteiligung am Prozess hinwies.
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Ty erkannte, dass sie und Matthews, wenn sie die Einsamkeitskette abbilden könnten, im Labor genau die Fragen beantworten könnten, die sie untersuchen wollte: Wie macht das Gehirn Sinn für soziale Isolation? Mit anderen Worten, wie und wann wird die objektive Erfahrung, nicht unter Menschen zu sein, zu einem subjektiven Gefühl der Einsamkeit? Der erste Schritt besteht darin, besser zu verstehen, welche Rolle DRN-Neuronen dabei spielen.
Hier sind DRN-Neuronen im Dopaminsystem dargestellt.
Eines der ersten Dinge, die Ty und Matthews bemerkten, als sie diese Neuronen stimulierten, war, dass die Mäuse aktiv nach sozialer Interaktion suchten. In einem späteren Experiment zeigten sie, dass Tiere, wenn sie die Wahl hatten, aktiv Bereiche der Zelle mieden, die eine neuronale Aktivierung auslösten. Dies deutet darauf hin, dass ihre Suche nach sozialer Interaktion eher durch den Wunsch motiviert war, Schmerzen zu vermeiden als zu genießen, eine Erfahrung, die das "abstoßende" Gefühl der Einsamkeit nachahmt.
Im nächsten Experiment setzten die Forscher einige der Mäuse 24 Stunden lang in Einzelhaft und führten sie dann wieder in die sozialen Gruppen anderer Mäuse ein. Wie zu erwarten war, suchten und verbrachten die Tiere ungewöhnlich lange Zeit mit anderen Tieren, als wären sie "allein". Ty und Matthews isolierten dann erneut dieselben Mäuse, diesmal unter Verwendung von Optogenetik, um DRN-Neuronen nach einer Zeit des einsamen Aufenthalts zum Schweigen zu bringen. Diesmal verloren die Tiere ihren Wunsch nach Kommunikation. Als ob soziale Isolation nicht in ihr Gehirn eingedrungen wäre.
Wissenschaftler wissen seit langem, dass das Gehirn das biologische Äquivalent des Kraftstoffsensors eines Autos enthält - ein ausgeklügeltes Homöostase-System, mit dem unsere graue Substanz unsere biologischen Grundbedürfnisse wie Nahrung, Wasser und Schlaf verfolgen kann. Der Zweck des Systems ist es, uns zu veranlassen, uns zu verhalten, um unseren natürlichen Gleichgewichtszustand aufrechtzuerhalten oder wiederherzustellen.
Es sieht so aus, als hätten die Forscher ein Analogon des homöostatischen Reglers für die sozialen Grundbedürfnisse von Nagetieren gefunden.
Die nächste Frage lautet: Was bedeuten diese Entdeckungen für die Menschen?
Durst nach einem Lächeln
Um diese Frage zu beantworten, arbeitet Ty mit Forschern im Labor von Rebecca Sachs zusammen, einer Professorin für kognitive Neurowissenschaften am MIT, die sich auf das Studium der sozialen Kognition und Emotion des Menschen spezialisiert hat.
Die Planung menschlicher Experimente ist schwieriger, da eine für die Optogenetik erforderliche Gehirnoperation keine Option ist. Stattdessen können Sie einsame Menschen Bilder von freundlichen Menschen zeigen, die soziale Hinweise zeigen - wie zum Beispiel ein Lächeln - und dann mithilfe von MRT-Scans Änderungen des Blutflusses in verschiedenen Teilen des Gehirns verfolgen und aufzeichnen. Frühere Experimente an Mäusen haben Wissenschaftlern eine Vorstellung davon gegeben, nach welchem Bereich des Gehirns sie suchen müssen.
Im vergangenen Jahr rekrutierte Livia Tomova, die Postdoc, die die Forschung im Sachs-Labor leitete, 40 Freiwillige. Sie identifizierten sich als Social-Media-Nutzer mit geringer Einsamkeit. Tomova ließ ihre Testpersonen in einem Raum im Labor und verbot 10 Stunden lang jeglichen Kontakt mit Menschen. Im Vergleich dazu bat Tomova dieselben Teilnehmer, zu einer zweiten 10-stündigen Sitzung zurückzukehren, die viel soziale Interaktion, aber kein Essen hatte.
Tomova und Sachs verwendeten die MRT, um die Reaktion des Gehirns auf Nahrung und soziale Interaktion nach Fasten und Isolation zu messen. Der rechte Scan zeigt die belohnungsbezogene Aktivität des Mittelhirns
Am Ende jeder Sitzung wurden die Probanden in einen MRT-Scanner gestellt, wo ihnen verschiedene Bilder gezeigt wurden. Einige zeigten Leute, die nonverbale soziale Hinweise sendeten, während andere Bilder von Lebensmitteln enthielten.
Im Gegensatz zu Ty und Matthews war Tomova nicht in der Lage, einzelne Neuronen zu isolieren. Es wurden jedoch Änderungen des Blutflusses in größeren Scanbereichen verfolgt, die als Voxel bekannt sind. Jedes Voxel zeigte die unterschiedliche Aktivität einzelner Populationen von mehreren tausend Neuronen. Tomova konzentrierte sich auf Bereiche des Mittelhirns, von denen bekannt ist, dass sie reich an Neuronen sind, die mit der Produktion und Verarbeitung des Neurotransmitters Dopamin verbunden sind.
Diese Bereiche wurden bereits in anderen Experimenten mit Gefühlen des "Verlangens" oder "Verlangens" nach etwas in Verbindung gebracht. Dies sind Bereiche, die als Reaktion auf Bilder von Lebensmitteln, wenn eine Person hungrig ist, oder Bilder von Drogen bei Menschen mit Sucht „aufleuchten“. Werden sie dasselbe mit einzelnen Personen tun, denen Bilder mit einem Lächeln gezeigt werden?
Die Antwort war klar: Nach der sozialen Isolation zeigten Gehirnscans der Probanden viel mehr Aktivität im Mittelhirn, wenn sie mit Bildern sozialer Hinweise präsentiert wurden. Wenn die Probanden hungrig, aber nicht sozial isoliert waren, zeigten sie die gleiche konsequente Reaktion auf Lebensmittelhinweise, jedoch nicht auf soziale Hinweise.
"Ob es sich um das Streben nach sozialem Kontakt oder um andere Dinge wie Essen handelt, es scheint auf sehr ähnliche Weise präsentiert zu werden", sagt Tomova.
Pandemie als Experiment
Wenn Sie verstehen, wie sozialer Hunger im Gehirn entsteht, können Sie die Rolle der sozialen Isolation bei bestimmten Krankheiten genauer untersuchen.
Die objektive Messung der Einsamkeit im Gehirn kann die Beziehung zwischen Depression und Einsamkeit etwas klarer machen, was nicht erreicht wird, wenn Menschen gefragt werden, wie sie sich fühlen. Was zuerst kommt: Verursacht Depression Einsamkeit oder Einsamkeit Depression? Und kann eine rechtzeitige soziale Intervention zur Bekämpfung von Depressionen beitragen?
Das Verständnis der Einsamkeitskette im Gehirn kann nach einigen Studien Aufschluss über Abhängigkeiten geben, für die isolierte Tiere anfälliger sind. Die Beweise sind besonders für jugendliche Tiere überzeugend, die noch empfindlicher auf die Auswirkungen sozialer Isolation reagieren als ältere oder jüngere Tiere. Menschen zwischen 16 und 24 Jahren berichten am ehesten, dass sie sich einsam fühlen, und in diesem Alter manifestieren sich viele psychische Störungen zum ersten Mal. Gibt es hier eine Verbindung?
Das Verständnis der Einsamkeitskette im Gehirn kann Aufschluss über Sucht geben.
Das offensichtlichste aktuelle Bedürfnis hat jedoch mit der sozialen Isolation zu tun, die durch die COVID-19-Pandemie verursacht wird. Laut einigen Online-Umfragen hat die Einsamkeit seit Beginn der Pandemie insgesamt nicht zugenommen. Was ist mit den Menschen, die am stärksten von psychischen Störungen bedroht sind? Wenn sie isoliert sind, wann beginnt es, ihr psychisches und physisches Wohlbefinden zu gefährden? Welche Maßnahmen können sie vor dieser Gefahr schützen? Wenn wir die Einsamkeit messen können, beginnen wir zu lernen - und dies wird die Gestaltung gezielter Interventionen erheblich vereinfachen.
"Eine wichtige Frage für die zukünftige Forschung ist, wie viele und welche Arten von positiver sozialer Interaktion ausreichen, um dieses Grundbedürfnis zu befriedigen und so das Verlangen nach Nerven zu beseitigen", schreiben Tomova und Tai in einem Vorabdruck ihres bevorstehenden Artikels, der am Ende des letzten Artikels veröffentlicht wurde Martha. Die Pandemie "betonte die Notwendigkeit eines besseren Verständnisses der sozialen Bedürfnisse des Menschen sowie des neuronalen Mechanismus, der der sozialen Motivation zugrunde liegt."
"Diese Studie bietet einen ersten Schritt in diese Richtung."
Dies bedeutet in zurückhaltenden wissenschaftlichen Begriffen die Geburt eines völlig neuen Forschungsfeldes. Man sieht das nicht oft, geschweige denn ist Teil des Phänomens.
"Es ist so aufregend für mich, weil wir in der Psychologie ungefähr eine Million Mal von all diesen Konzepten gehört haben. Zum ersten Mal haben wir tatsächlich Gehirnzellen, die wir mit dem System verbinden können, sagt Tai. - Und wenn Sie eine Zelle haben, können Sie ihre Verbindungen rückwärts verfolgen, Sie können ihre Verbindungen vorwärts verfolgen; Sie können verstehen, was höher ist und was die benachbarten Neuronen tun, welche 'Nachrichten' gesendet werden. "
"Jetzt können Sie die gesamte Kette finden und wissen, wo Sie anfangen sollen."
