Mein Vater erklärt mir jeden Samstag unsere sieben Neurotransmitter. Statt der Planeten. Wäre das so abwegig?
Planeten gehören zwar nicht in die Rumpelkammer nutzlosen Wissens. Ihre Bewegung steht für den bemerkenswertesten wissenschaftlichen Wandel, den Übergang von der Kinetik zur Dynamik durch Newton. Damit wurde erstmals nicht mehr bloß beschrieben sondern erklärt, wie etwas funktioniert.
Doch allein die Diskussion um Pluto ist Beleg dafür, dass dies als Sinnbild für den bis heute physiker_innenherzerwärmenden Wandel irgendwann in Vergessenheit geraten sein muss und selbst wenn dem nicht so gewesen wäre, ein populäres Wissen über Neurotransmitter ist immer noch für den Alltag nützlicher. Neurotransmitter sind die Variablen des Gehirns und Geistes.
Neurotransmitter und Gehirnzellen spielen nur zusammen
Wie aber erklärt man Neurotransmitter?
Man kann folgendes vorab festhalten: Neurotransmitter und Gehirnzellen voneinander unabhängig in einer Gehirntheorie einzuführen ist gar nicht möglich. Um dann zunächst einen Schwenk zu den Theorien der klassischen Physik zu machen. Hans-Jürgen Borchers, mein Thermodynamiklehrer, drückte das Problem, dem man bei der Lehre der klassischen physikalischen Theorien gegenübersteht, so aus:
Every time one has to lecture a course on classical theoretical physics one faces the problem of introducing pairs of new variables simultaneously.1
Er führt weiter aus, dass in der Newtonschen Lehre entsprechend Masse und Kraft eingeführt werden. Dass wir neue Größen einführen können, liegt wiederum an der Tatsache, dass wir uns auf andere Größen verlassen, die zuvor definiert wurden. In der Mechanik setzen wir auf Bewegung von Punkten im Raum und Zeit, mit anderen Worten auf Kinematik. In der Elektrodynamik, die elektrische Feldstärke und magnetische Flussdichte einführt, wiederum auf den Begriff der Kraft. Und schließlich in der Thermodynamik wird ausgehend von der Mechanik, Elektrodynamik, Chemie und anderen Bereichen, die Energieformen kennen, Temperatur und Entropie eingeführt.1
Wer Neurowissenschaft lernt, kommt nicht herum Gehirnzellen und Neurotransmitter im Zusammenspiel kennenzulernen. Man erkennt den Wert dieser Feststellung vielleicht erst, wenn man versteht, was man nicht erklären muss. Chemische Strukturformeln oder eine Einteilung nach Stoffklassen sind letztlich so wichtig, wie die Information aus welchen Holz das erste Rad geschnitzt wurde. Sie haben nicht wirklich etwas mit der Funktion zu tun. Stattdessen sollten die systemischen Zusammenhänge von Ursprung und Zielgebiet im Gehirn im Vordergrund stehen für ein erstes Verständnis der Neurotransmitter. Darüber kommt man zu den Gehirnfunktionen und dem was wir Geist nennen, auch wenn das ein langer, unbekannter Weg ist.
Bemerkenswert ist da, dass die deutsche Wikipedia dennoch die Stoffklassen listet, über Ursprung und Zielgebiete von Neurtransmitter aber schweigt, die englische Wikipedia macht es richtig, nämlich umgekehrt.
Popularisieren und weiterentwickeln
Neurotransmitter sind Botenstoffe zwischen Zellen. Als Gruppe stehen sie insofern auch für den Übergang der Theorie von Golgi über das Gehirn als ein durchgehendes Netzwerk zu der Theorie der autonomen Cajal’schen Zellen.
Nützlicher als Wissen über Planten sind Neurotransmitter aus zwei zugegeben subjektiven Gründen. Zum einem halte ich das Gehirn für grundlegender als die Welt. Jenes mag nur Teil dieser Welt sein, aber wir erfahren von ihr nur über das Gehirn.2 Dabei sind es weniger die Funktionsweisen des Gehirns, für deren Verständnis eine Grundkenntnis der Neurotransmitter hilfreich sein kann sondern dessen Fehlfunktionen in Form von neurologischen Krankheiten und psychiatrischen Störungen. Wahrscheinlich hatte jeder schon mal selbst, im Freundeskreis oder in der Familie damit zu tun gehabt – falls nicht ist es wohl leider nur eine Frage der Zeit.
Zum anderen gibt es mehr zu tun, ich meine wissenschaftlich zu tun. Wir haben noch keine Gehirntheorie á la Newton und wenn die Grundlagen falsch gelehrt werden, machen sich auch nur wenige auf den Weg.
Es waren nicht zufällig die Franzosen d’Alembert, Clairaut, Laplace und Lagrange, die, nachdem Voltaire die klassische Mechanik popularisierte, diese weiterentwickelten. Heute geht es bei der Gehirnforschung um disziplinäre Ausbreitung. Schon ein Grundverständnis über Gehirnfunktionen kann fachferne Wissenschaftler_innen anregen, Theorien mit und weiterzuentwickeln. Das Geschieht insbesondere, wenn dieses Grundverständnis in Resonanz zur eigenen Denkweise gerät.
Trotz der angeführten Ähnlichkeiten im Aufbau der jeweiligen Lehre ist die Situation am Ende nicht vergleichbar. Doch auch die klassische Thermodynamik ist mit der Newtonschen Lehre nicht vergleichbar. Hier muss (und kann) Temperatur über Entropie bzw. Entropie über Temperatur definiert werden – sie sind also nicht unabhängig.1 Das macht das Verständnis des Fundaments der klassischen Thermodynamik ein klitzekleines Stückchen komplizierter als das der anderen klassischen Theorien. Scheinbar unklare Fundamente schrecken Physiker_innen zuverlässig ab und Erfahrung zeigt, dieses Stückchen wird noch emotional überhöht. Viele mögen Thermodynamik nicht. Letztlich wohl allein weil in der Lehre Fehler gemacht werden. Aber Gehirnteorie ist nicht klassische Thermodynamik (sie ist moderne Thermodynamik). Denn darüberhinaus ist Gehirntheorie, wie die Biologie im allgemeinen, komplex und nicht “nur” kompliziert.
Hauptsächlich sieben Neurotransmitter des Gehirns gehören anerkannt
Man muss natürlich zuerst die Grundbausteine einer (noch zu erstellenden) Theorie beim Namen kennen.
Ein Merksatz hilft hier, wenn auch nicht mehr als das, denn schon eine Reihenfolge macht keinen rechten Sinn.
„Hauptsächlich sieben Neurotransmitter des Gehirns gehören anerkannt.“
Steht für: Histamin, Serotonin, Noradrenalin, Dopamin, Glutamat, GABA (Gamma-Aminobuttersäure) und Acetylcholin.
Wie gesagt, die Reihenfolge ist egal. Über Neuromodulatoren, Neuropetide und seltene Neurotransmitter könnte man dagegen wie über Zwerkplanten streiten. Stickstoffmonoxid, Adenosin, Opioide, Glycin, … lang ist die Liste. So ein Streit mag sogar sinnvoll sein, denn Neuromudulatoren, Neuropetide und seltene Neurotransmitter sind nicht aufgrund von Stoffklassen sondern systemischen Eigenschaften nicht aufgeführt.
Da sich Neurotransmitter nicht wie die Planeten des Sonnensystems aufreihen lassen, werden sie im Folgenden in einer anderen Reihenfolge kurz vorgestellt.
Acetylcholin, der Vagusstoff, der unser Herz augenblicklich langsamer schlagen lässt und Noradrenalin, sein Gegenspieler.
Dopamin, das Glückshormon und GABA (γ-Aminobuttersäure), der Hemmstoff.
Serotonin schnürt die Gefäße zu.
Glutamat, der Erreger, der Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Konzentration und Wahrnehmung aktiviert, und Histamin beteiligt sich am Schlaf-Wach-Rhythmus.
Sie alle sieben sind zentrale Botenstoffe im Gehirn und mindestens drei sollte man im Zusammenhang mit Migräne kennen. Das wäre ja kein Migräneblog, wenn ich darauf nicht hinweise. Serotonin, Glutamat und Noradrenalin gehören zu dem Arbeitsmodell von dem ich im letzten Beitrag schrieb.
Fußnoten
1 Vgl. Borchers, H. J. (1985). Some remarks on the second law of thermodynamics. Reports on mathematical physics, 22(1), 29-48.
2 Die Unterscheidung zwischen Gehirn und Körper ist hier rein didaktischer Natur. Das Gehirn ist das zentrale Nervensystem. Aber auch das periphere Nervensystem muss mit einbezogen werden. Nun lehren uns gerade Neurotransmitter und vielleicht noch mehr Neuropeptide dass es das Gehirn außerhalb der Anatomie gar nicht gibt. Es kann in seiner Physiologie nicht strikt funktionell – wie in der Anatomie strukturell – isoliert werden. Denn ihre Rezeptoren sind im ganzen Körper verteilt. Diese Stoffe bilden ein psychosomatisches Netzwerk. Man müsste daher korrekt vom Körper und Geist reden und nicht Gehirn und Geist. Was jedoch zu stark nach einen nicht gemeinten Dualismus klingt. Will man völlig strikt sein, dürfte man vermutlich Körper und Welt auch nicht funktionell isolieren, doch kann hier sicher immer ein ε zur Hilfe kommen.