Allie Akmal:
Dr. Marga Behrens ist Forschungsprofessorin im Computational Neurobiology Laboratory von Salk. Als Neurobiologin untersucht sie das Zusammenspiel von Genen und Umwelteinflüssen, um herauszufinden, warum manche Menschen Erkrankungen wie eine bipolare Störung, Depressionen, Schizophrenie oder Autismus entwickeln.

Dr. Marga Behrens, herzlich willkommen Wo Heilung beginnt.

Marga Behrens:
Vielen Dank, dass Sie mich hier haben.

Allie Akmal:
Sie untersuchen also die Gehirnschaltkreise im präfrontalen Kortex, einem Bereich des Gehirns, der für die Entscheidungsfindung und das Denken verantwortlich ist.

Marga Behrens:
Das Interessante am präfrontalen Kortex ist, dass es sich um die Gehirnregion handelt, die sich langsamer entwickelt. So erreicht es beim Menschen beispielsweise erst im Alter von 25 Jahren seine Reife. Man braucht wirklich einen langen Prozess. Selbst bei Tieren findet in dieser Gehirnregion ein langsamer Reifungsprozess statt. Wenn Menschen über Entwicklung sprechen, sprechen sie normalerweise über die sehr frühen Stadien, in denen Neuronen produziert werden, und so weiter. Das geschieht in der Embryonalphase. Und was ich Reifung nenne, ist, dass diese Neuronen, sobald sie zu Neuronen werden, einen sehr langsamen Prozess durchlaufen, um zu dem zu werden, was sie in Ihrem Gehirn sind. Es handelt sich also um Zellen, die in ihrem Wesen recht definiert sind, aber nicht die nötigen Verbindungen hergestellt haben. Sie haben noch einen langen Weg vor sich.

Fast wie jeder Mensch, wissen Sie, wenn man ein Kind hat, öffnet es nur die Augen, weint, kackt und schläft. Und dann beginnt es langsam zu reagieren. Das ist also der Reifungsprozess Ihres Gehirns und der Neuronen, die es bilden können. Beim Menschen kommt es also bis zum Alter von zwei Jahren zu einer ausgeprägten Konnektivität. Wenn man sich also ein Gehirn ansieht, sieht es so aus, als würde es wie verrückt wachsen.

Und dann beginnt ein sehr scharfes Abschneiden von Verbindungen, die nicht nützlich sind, und von Zellen, die in kein Netzwerk eingebunden sind. Und diese sterben. In gewisser Weise wurden 99 % der Neuronen, die Sie jetzt in Ihrem Gehirn haben, damit geboren. Und Sie wurden mit mehr Neuronen geboren als jetzt. Du tötest sie langsam weiter, bekommst dafür aber eine ziemlich reiche Mitgift. Und der Grund, warum diese Gehirnregion so interessant ist, liegt darin, dass sie gewissermaßen eine Art zentrales Kommando darstellt und Eingaben von fast allen anderen Gehirnregionen erhält. Und es sendet Signale an viele verschiedene Gehirnregionen. Und es ist derjenige, der alle Eingaben Ihres eigenen Körpers aufnimmt und es Ihnen ermöglicht, eine Entscheidung zu treffen. Wenn Sie also eine Veränderung in dieser Gehirnregion feststellen, ist Ihre Entscheidungsfindung normalerweise irgendwie daneben.

Allie Akmal:
Und das geschieht im präfrontalen Kortex.

Marga Behrens:
Und dass der präfrontale Kortex die Drehscheibe dafür ist. Es geht um die Mentalisierung, um Entscheidungen, um eine gegebene Situation, um Inputs, um Wahrnehmungsinputs und um den eigenen Zustand. Und es bringt Sie dazu, die Entscheidung zu treffen, etwas zu tun. Es hat also sehr starke Verbindungen zum motorischen Kortex, zum Beispiel zum Weglaufen. Dieser ganze Teil ist also eine Art Dreh- und Angelpunkt für Entscheidungen, der uns im Grunde am Leben hält.

Allie Akmal:
Es könnte also hilfreich sein, festzustellen, dass Sie sich an einer Straßenecke befinden und überlegen, ob Sie die Straße überqueren sollen, und dabei den gesamten Verkehr, die Lichter und alles bewerten.

Marga Behens:
Exakt. Exakt. Das Gehirn ist also gewissermaßen eine Maschine, die es Ihnen ermöglicht, die Welt wahrzunehmen und sich selbst am Leben zu halten.

Es ist für mich so wichtig, weil bei psychischen Störungen normalerweise die Funktionsweise dieser Gehirnregion verändert ist. Subtile Veränderungen haben keinen Einfluss auf die Evolution; Die Art wird dadurch nicht verschwinden, aber der soziale Teil dieser Gehirnfunktion wird verändert. Ich mache den Unterschied zwischen psychischen Erkrankungen und neurologischen Störungen, bei denen es zu einer sehr starken Veränderung der Signalwege kommt, die man in einem MRT oder ähnlichem sehen kann, aber das ist eine ganz andere Situation. Beispielsweise hat man beim Down-Syndrom starke Veränderungen, bei psychischen Störungen kann man sie jedoch nicht beobachten. Es sind die von Ihnen beobachteten veränderten Abläufe, die Reaktionen auf eine bestimmte Situation.

Allie Akmal:
Wie sind Sie auf diesen Bereich aufmerksam geworden?

Marga Behrens:
Wie kam ich dazu, mich für Neurowissenschaften zu interessieren? Denn während meines Studiums – ich habe in Chile studiert – hatte ich die Gelegenheit, mit Schizophreniepatienten zu interagieren, und es hat mich einfach erstaunt. [Ich fragte mich] Was ist los? Warum redet diese Person völlig normal mit mir und ist dann plötzlich ganz daneben? Wissen Sie, die gleiche Tatsache wird auf eine andere Art und Weise aufgefasst und eine ganze Welt parallel aufgebaut, von der Sie sagen: „Was sehen Sie?“ Warum tun Sie…? Und diese Denkstörung war für mich faszinierend.

Allie Akmal:
Als Neurowissenschaftler betrachten Sie also nicht das Verhalten von Menschen, sondern die Gehirnfunktion, die Gehirnstruktur und dergleichen. Wie findet man also die subtilen Unterschiede? Wie siehst du sie?

Marga Behrens:
Eines der Dinge, die mich dazu brachten, war, dass ich anfing, mich mit den Auswirkungen von Ketamin auf das Gehirn zu befassen. Es ist ein dissoziatives Anästhetikum, das ein Analogon von Phencyclidin ist. Bei beiden Drogen handelte es sich um Designerdrogen, Anästhetika. Wissen Sie, sie wurden dafür entwickelt. Sie entdeckten jedoch unter anderem, dass sie propsychotisch waren.

Wenn man sie also einem normalen Menschen gibt, lösen sie zwar eine Dissoziation aus, verursachen aber einen psychotischen Zustand. Und so versuchte ich, die Wirkungsweise dieser Droge zu verstehen. Und wir haben herausgefunden, dass es eine Art langanhaltende Wirkung hat. (Wir sprechen immer von Mäusen. Und das können wir kontrollieren – bei den erwachsenen Mäusen.) Und diese Effekte würden etwa eine Woche anhalten. Und dann erholte sich das System und erzeugte einen Zustand, der der psychotischen Episode ähnelte, die bei Menschen Schizophrenie darstellt. Als ich das untersuchte, wurde mir klar, dass man zwar einen psychotischen Zustand hervorrufen kann, aber das Tier bleibt nicht psychotisch, wie es beispielsweise bei einer schizophrenen Person der Fall ist. Und so sage ich: Nun ja, das betrifft einen sehr wichtigen Zelltyp im Gehirn. Und wann geschieht das und können wir einen dauerhaften Zustand herstellen? Und so bin ich schon früh zurückgegangen, um zu sehen, wann diese Neuronen aktiv werden, wann sie anfangen, ihre Verbindungen herzustellen. Und das hat mich in die frühe Perinatalperiode gebracht. Denn während dieser Phase, die beim Menschen dem zweiten, dritten Trimester entspricht…

Allie Akmal:
Behrens erklärt, dass Mäuse weniger entwickelt geboren werden als Menschen. Wenn wir also untersuchen, wie sich das Gehirn von Mäusen kurz nach der Geburt entwickelt, können wir besser verstehen, wie sich das menschliche Gehirn kurz vor der Geburt entwickelt.

Marga Behrens:
Aber als wir uns diese Zeit ansahen, begannen wir, uns mit den Regeln zu befassen, die die Art und Weise bestimmen, wie dieses System heranreift. Und das brachte uns zu den genetischen Netzwerken, die die Reifung dieser Neuronen steuern. Und das hat uns zum Epigenom geführt, das ich studiere.

Allie Akmal:
Epigenom bedeutet wörtlich „über dem Genom“. Es handelt sich um das Muster chemischer Markierungen an der DNA, die steuern, wann Gene aktiv sind. Sie sind wie Post-its, auf denen steht: Schalten Sie dieses Gen ein oder lassen Sie es aus. Obwohl sich unser Genom im Laufe unseres Lebens nicht verändert, verändert sich unser Epigenom; und Wissenschaftler stellen fest, dass die Untersuchung, wie sich diese Muster im Laufe der Zeit verändern, sehr nützlich sein kann, um beispielsweise zu verstehen, wie wir altern oder wie sich eine Krankheit entwickelt.

Marga Behrens:
So ist es … irgendwie sind wir vom Verhalten über die Gehirnnetzwerke zu den Neuronen zu den molekularen Signaturen übergegangen, die bestimmen, wie sich diese Neuronen entwickeln und wie sie ihre Identität erlangen. Heutzutage wissen wir, dass jedes Neuron ein eigenes epigenetisches Muster hat. Und es ist so definierend, dass wir jetzt das gesamte Gehirn auf der Grundlage dieser Muster abbilden. Und diese Muster sind dynamisch, während das Tier heranreift, bis hin zur Pubertät. All diese Veränderungen ermöglichen es Ihnen zu verstehen, dass eine Menge Dinge passieren, die dazu führen, dass sich diese Neuronen in dieser Region des Gehirns so verhalten, wie sie es tun.

Allie Akmal:
Neurowissenschaftler wie Behrens kartieren nicht nur epigenetische Muster insgesamt, sondern untersuchen auch, welche spezifischen Gene ein- oder ausgeschaltet werden, denn diese Gene produzieren Proteine, die die Funktion von Neuronen und anderen Gehirnzellen unterstützen. So können die Forscher molekulare Werkzeuge verwenden, um bestimmte Gene in einem Neuron ein- oder auszuschalten und zu sehen, wie sich die Aktivität des Neurons ändert oder wie es sich über Verbindungen, sogenannte Synapsen, mit anderen Neuronen verbindet.

Marga Behrens:
Man geht also einen Schritt nach dem anderen vor und sagt dann: Okay, es gibt Veränderungen in diesem Protein – führt das zu einer Veränderung der Art der Verbindungen, die das Neuron herstellt? Man schaut sich also die Synapsen an und sagt dann: Okay, die Synapsen sind verändert – können wir noch einen Schritt weiter gehen und sehen, wie sich die Funktion dieses Neurons auswirkt? Denn manchmal führt eine Veränderung eines Proteins nicht zu einer Veränderung des elektrischen Musters des Neurons. Man macht also eine Elektrophysiologie und dann sieht man Veränderungen in der Elektrophysiologie. Führt dies zu einer Änderung im System? Man macht ein EEG, um zu analysieren, wie das Gehirn funktioniert, und dann fragt man sich: Hat das einen Einfluss auf das Verhalten? Führt dies zu einer Veränderung in der Art und Weise, wie das Tier seine Umgebung wahrnimmt und darauf reagiert? Und so verhalten Sie sich.

Man geht also von einem Verhaltensoutput aus, das man sieht, und geht zurück – was nicht immer erfolgreich ist – wir verlieren uns normalerweise in der Mitte – aber im Allgemeinen ist das der richtige Weg. Und daher wissen wir vor allem bei Autismus und Schizophrenie, was ich zu untersuchen versuche, dass wir bestimmte charakteristische Verhaltensänderungen haben und viel über die Funktionsweise der Konnektivitätsmuster wissen.

Allie Akmal:
So können Sie Verhaltensdetails über jemanden mit Schizophrenie erkennen und diese dann mit tatsächlichen Veränderungen in den Gehirnmustern oder der Epigenetik seiner Gehirnzellen in Verbindung bringen.

Marga Behrens:
Ja, das ist es, was wir versuchen.

Allie Akmal:
Wie sind Sie auf die Naturwissenschaften aufmerksam geworden?

Marga Behrens:
Nun ja, die gab es, also wie würdest du es sagen? Da meine Eltern beide Wissenschaftler waren, gab es eine Vorgabe. Ich wollte Architekt werden. Ich habe zwei Jahre Architektur studiert und mich dann entschieden, nein, und bin in die Naturwissenschaften gegangen.

Allie Akmal:
Lag das daran, dass Sie gegen den Einfluss Ihrer Eltern rebellierten?

Marga Behrens:
Nein. Nein, weil ich es liebe. Und ich liebe es immer noch. Es gab zwei Lieben und ich musste mich für eine entscheiden. Und ich kam zu dem Schluss, dass die Herausforderungen der Wissenschaft spannender seien. Die Aufregung, Wissenschaft zu betreiben, ist… größer.

Allie Akmal:
Größere Fragen vielleicht?

Marga Behrens:
Größere Fragen und es ist die Aufregung, ich weiß es nicht. Lösen Sie gerne Rätsel? Es ist das.

Allie Akmal:
Welchen Rat würden Sie also Menschen geben, die über eine Karriere in der Wissenschaft nachdenken oder daran interessiert sind, sich möglicherweise der Wissenschaft zu widmen?

Marga Behrens:
Im Allgemeinen ist der Rat, den ich den Studenten, die vorbeikommen, gebe: Es wird Ihnen nicht gefallen, aber ja, das ist ein Priestertum. Man muss es wirklich lieben, denn die Zahl der Rückschläge beträgt 9 von 10. Es erfordert enorm viel Arbeit und Belastbarkeit, weil man emotional wird, wissen Sie. Sie haben eine Idee, und unglücklicherweise lieben Sie sie am Ende, und dann sagen Ihnen die Fakten, dass Sie falsch liegen, und Sie müssen akzeptieren, dass Sie falsch liegen.

Denk darüber nach. Überlegen Sie, ob Sie für den Rest Ihres Lebens wie ein Student weiter lernen möchten und ob Sie um drei Uhr morgens aufstehen und ins Labor gehen möchten, weil gerade ein Experiment läuft. Es ist also eine Verpflichtung. Es ist eine echte Verpflichtung. Ich sage den jungen Leuten, vor allem den Studenten, die ich von der UCSD bekomme, immer, dass man eine enorme Portion Leidenschaft braucht, denn wenn nicht … quält sich niemand gern.

Allie Akmal:
Aber es hört sich auch so an, als hätte ich gehört, dass Belastbarkeit und Mut etwas sind, das man lernen kann. Sie müssen sich also nicht fragen: Bin ich von Natur aus belastbar? Man kann lernen, widerstandsfähiger zu sein, oder?

Marga Behrens:
Nein, ja, natürlich. Aber man muss den Antrieb haben. Wenn nicht, ist es – wissen Sie, Sie lernen Resilienz, ja, aber wozu? Für mich ist es der Antrieb, weiterzumachen.

Allie Akmal:
Die Neugier und das Interesse, Antworten zu finden.

Marga Behrens:
Genau.

Allie Akmal:
Nun, es sieht so aus, als ob man bei der Herangehensweise an Probleme ein Verhalten sieht, wie das Verhalten bei Schizophrenie, und dann geht man bei Mäusen zurück zu Zellen und dann zu Netzwerken von Zellen und dann zu epigenetischen Mustern. Das ist die Arbeit Ihres Lebens. Weil es so viele Gehirnzellen gibt und es so komplex ist.

Marga Behrens:
Aber ich bin jemand, der fest davon überzeugt ist, dass Wissenschaft Teamarbeit ist. Ich würde zum Beispiel den Nobelpreis verbieten. Verbieten Sie es völlig, denn das schätzt den Einzelnen und Wissenschaft ist Teamarbeit. Und so arbeite ich, wie Sie gesehen haben, nicht alleine. Ich versuche nicht, alles selbst zu lernen. Okay, wir haben ein Problem – welche Experten auf ihrem jeweiligen Gebiet können bei der Lösung dieses Problems helfen? Und so arbeite ich mit allen zusammen, weil ich eine Frage habe – oder weil sie eine Frage haben. Und das ist einer der schönsten Teile unserer Arbeit – die Fähigkeit, gemeinsam einer Frage nachzugehen. Und ich denke, wenn wir das öfter tun würden, wäre es viel erfolgreicher und unterhaltsamer.

Allie Akmal:
Und auch unterhaltsam? Teil eines Teams zu sein, eines kooperativen Teams …

Marga Behrens:
Exakt. Ja. Stellen Sie sich vor, jede Situation, in der Sie etwas tun müssen – wenn Sie einen Partner, einen Kumpel oder einen Kumpel haben, wird es viel interessanter.

Ich sage immer, es ist, als ob der Mensch die einzige Spezies wäre, die denselben Fehler zweimal macht. Nicht einmal Esel machen denselben Fehler zweimal, wir neigen dazu, ihn oft zu machen. Und wenn man also ein Team hat, das alle zusammenarbeitet, ist es schwieriger, zweimal in denselben Fehler zu stolpern. Und es bringt eine neue Sichtweise mit sich, die zum Beispiel eines der Dinge ist, die ich kleinen Kindern sage: Habt keine Angst. Die Frage stellen. Wenn nicht, erhalten Sie keine Antwort. Und es mag albern klingen, aber Sie verstehen es nicht, also fragen Sie so lange, bis Sie es verstehen. Und in diesem Fall ist es dasselbe: Wir sind erwachsen und so weiter, aber hören nie auf, Fragen zu stellen, glauben nie etwas, bis man es tiefgreifend versteht.

Meine Tochter begleitete mich immer ins Labor und eines Tages bat sie mich – sie war etwa sechs Jahre alt –, durch das Mikroskop zu schauen, und so stellte ich ihr eine Platte mit Neuronen hin. Und so schaute sie durch das Mikroskop, sagte nicht viel, und auf dem Heimweg, auf dem Rücksitz des Autos, sagte sie: „Nun Mama, wie hast du es geschafft, all diese Mücken in diese kleinen Brunnen zu stecken? ?“

Und ich sagte: „Das sind keine Mücken.“ Das sind Neuronen. Die Zellen deines Gehirns.“ Und sie sagt: „Oh, komm schon, willst du mir sagen, dass unser Kopf jetzt voller Mücken ist!?!“ Akzeptieren Sie Dinge nicht als Tatsachen, ohne wirklich zutiefst zuzustimmen. Und seien Sie vorbereitet. Es ist ein Kampf.

Allie Akmal:
In der Wissenschaft im Allgemeinen werden Ihre Ideen immer wieder in Frage gestellt.

Marga Behrens:
Die Infragestellung von Ideen ist die Grundlage der Wissenschaft. Wir brauchen es. Es ist, wie mein verstorbener Mann immer sagte: „Es ist eine wohlüberlegte Vermutung.“ Wenn also andere Leute zu der gleichen wohlüberlegten Vermutung kommen, ergibt es irgendwie Sinn, dass es wahr sein könnte. Aber Sie müssen sich immer darüber im Klaren sein, dass die Art und Weise, wie Sie die Dinge betrachten, eine intrinsische Voreingenommenheit in der Art und Weise hat, wie Sie eine Tatsache betrachten, und manchmal liegen Sie falsch – oft. Aber seien Sie dafür aufgeschlossen. Heiraten Sie nicht mit Ihrer Idee, denn dann wird jemand kommen und sagen: „Nun, Sie haben es nicht aus diesem Blickwinkel betrachtet“, und es stellt sich heraus, dass dem nicht so ist. Denn am Ende wird die Wahrheit ans Licht kommen.

Allie Akmal:
Ich mag das! Scheint ein guter Abschluss zu sein. Vielen Dank, dass Sie sich uns angeschlossen haben. Das war ein faszinierendes Gespräch und ich freue mich darauf, mehr über das zu erfahren, was Sie entdecken.

Marga Behrens:
Nun, es hat wie immer viel Spaß gemacht, mit Ihnen zu chatten, obwohl ich mehr chatte als Sie.

Allie Akmal:
Du hast noch mehr Interessantes zu sagen.

Marga Behrens:
Nein, nein, ich wette, das hast du auch. Danke schön.