Unsere Erwartungen haben einen großen Einfluss darauf, wie wir unseren Körper und seine Umgebung wahrnehmen. Was dabei in unserem Gehirn passiert und wie diese Erwartungen von Kontextfaktoren und Kontrollüberzeugungen abhängen, untersucht der Neurowissenschaftler Dr. Andreas Strube als assoziiertes Mitglied in Projekt A02 unseres Sonderforschungsbereichs.
Ein besonderer Schwerpunkt seiner Arbeit liegt dabei auf der Frage, wie diese Mechanismen für klinische Symptome wie chronischen Schmerz, Depression oder Fatigue relevant werden könnten. Derzeit arbeitet Dr. Strube als Walter-Benjamin-Fellow der DFG am McLean Hospital der Harvard Medical School. Seine bisherige Arbeit bewegt sich an der Schnittstelle von Psychophysiologie, Schmerzforschung und Computational Psychiatry. Sein komplexes Forschungsgebiet erklärt er im Interview.
Ausgezeichnete Forschung: Für sein Forschungsprogramm zum Thema „Predictive Coding of Perception: From Pain to Transdiagnostic Psychiatry“ hat Dr. Andreas Strube im Juni 2026 den DGPA Early Career Award der Deutschen Gesellschaft für Psychophysiologie und ihre Anwendung erhalten.
Herr Strube, Sie beschäftigen sich mit Vorhersagen, die unser Gehirn trifft. Worum geht es dabei?
Unser Gehirn ist kein passives Organ, sondern eine sehr aktive und effiziente Vorhersagemaschine. Es vergleicht permanent die eigene Vorhersage für Ereignisse mit der Realität, also den eintreffenden Reizen. Das funktioniert wie eine Art statistische Maschine. Das ist ein Überlebensmechanismus. Das Gehirn lernt so, wie es am Leben bleibt, was also gut und was schlecht ist, und zwar über alle Sinne. Es schaut sich von innen an und prüft: Wie geht es meinem Körper, meinen Emotionen? Und es schaut nach außen, zum Beispiel, wenn ein Patient mit Depressionen eine soziale Zurückweisung erfährt.
Ein besonders spannendes Phänomen ist die sogenannte aktive Inferenz. Damit ist gemeint, dass das Gehirn seine Vorhersagen nicht nur anpasst, sondern auch durch Handeln zu bestätigen versucht – es verändert die Welt so, dass sie zur Erwartung passt.
Beim Schmerz zeigt sich das deutlich: Eine negative Erfahrung – etwa den Auslöser für einen Schmerz – speichern wir blitzschnell ab, verlernen sie aber nur sehr schwer. Wenn eine bestimmte Bewegung zum Beispiel Rückenschmerz auslöst, sagt das Gehirn bei dieser Bewegung Schmerz voraus, und wir vermeiden sie. Genau diese Vermeidung ist eine Form aktiver Inferenz: Wir handeln so, dass die Schmerzerwartung gar nicht erst widerlegt werden kann. Kurzfristig fühlt sich das schützend an. Langfristig aber hält genau dieses Vermeidungsverhalten möglicherweise einen chronischen Schmerz mit aufrecht, weil das Gehirn nicht die Erfahrung macht, dass die Bewegung auch ohne Schmerz möglich wäre.
„Wenn Sie einen Zahnarzttermin in einer Woche oder in einem Monat bekommen können, rate ich Ihnen: Buchen Sie den mit der kürzeren Wartezeit“
Das Gehirn hat also bestimmte Erwartungen daran, was dem Körper Schmerzen bereitet, und wie sich diese vermeiden lassen. Was beeinflusst denn diese Erwartungen?
Es gibt wirklich unzählige Faktoren, die unsere Erwartungen beeinflussen und damit auch den Erfolg einer Therapie. Sehr spannend finde ich beispielsweise den so genannten Dread-Effekt (engl. dread = Furcht, Grauen): Der beschreibt die Tendenz von Menschen, gegenüber negativen Ereignissen wie etwa Schmerz eine umso stärkere Abneigung und Angst zu entwickeln, je weiter das Ereignis in der Zukunft liegt. Nehmen wir an, Sie können einen Termin beim Zahnarzt in der kommenden Woche oder im kommenden Monat bekommen. Sie als Patientin oder Patient nehmen dann eine emotionale Bewertung vor. Ich würde Ihnen raten, den Termin mit der kürzeren Wartezeit zu buchen, weil unsere Forschung zeigt, dass die Wartezeit selbst zwar keine Rolle spielt, aber die Erwartung, einen Monat warten zu müssen, ein starker Faktor für das Schmerzerleben ist. Das zeigt: Die Erwartung greift sehr früh in Prozesse bei zu erwartendem Schmerz ein. Unser Fokus auf Schmerz ist evolutionär sehr tief verankert. Es reicht die Vorstellung vom Surren des Zahnarztbohrers, um die Kaskade zu starten.
Sie erforschen auch, inwieweit Kontrollüberzeugungen in diesem Zusammenhang eine Rolle spielen. Worum geht es dabei?
Wir haben in verschiedenen therapeutischen Situationen unterschiedliche Kontrolle. Zum Beispiel entscheiden wir zu Hause selbst, wann wir eine Tablette einnehmen, im Krankenhaus aber bekommen wir sie zu einem bestimmten Zeitpunkt, ebenso eine Infusion. Es gibt aber auch Geräte, bei denen der Patient oder die Patientin entscheidet, wann er oder sie sich etwa Morphium als Schmerzmittel zuführt. Genau das haben wir getestet: Was passiert in diesem Fall mit meinen Erwartungen?
Das Ergebnis war eindeutig. Das aktive Eingreifen interagiert so mit den Erwartungen, dass der Schmerz als geringer wahrgenommen wird. Aktive Kontrolle bedeutet also weniger Schmerz, und das ist eine Verbesserung. Allerdings haben wir auch herausgefunden: Je mehr Kontrolle ich habe, desto präziser wird meine Erwartung. Genau das sollte man sich zunutze machen und Patienten und Patientinnen am Therapieplan beteiligen. Das nennt man patientenkontrollierte Analgesie. Also statt einer Pflegefachkraft Bescheid zu sagen, dass man ein Schmerzmittel benötigt, drückt man selbst auf einen Knopf, und das Mittel kommt in den Körper. Mit diesem Ansatz benötigen Patienten eine geringere Dosis an Morphium.
„Wenn ich als Patient eine Behandlung selbst initiiere, passiert das gleiche, wie wenn ich mich selbst kitzle: Ich nehme den Reiz weniger stark wahr.“
Woran liegt das?
Das Gehirn kann eine präzisere Vorhersage über den zu erwartenden Schmerz abgeben, wenn eine eigene Handlung damit verknüpft ist. Wenn ich als Patient eine Behandlung selbst initiiere, erlebe ich dasselbe Phänomen, das es mir auch unmöglich macht, mich selbst zu kitzeln: Unser Gehirn nimmt selbst erzeugte Sinneseindrücke als weniger intensiv wahr als dieselben Reize von außen. Das nennt man sensorische Attenuation.
Ich nehme also den gleichen Schmerz unterschiedlich wahr. Funktioniert das auch, wenn ich mir ein zweites Mal an einem Bettpfosten das Bein stoße?
Das Beispiel klingt einfach, ist aber sehr komplex. Das erste Mal ist der Schmerz unerwartet, ein starker, überraschender Schmerz. Beim zweiten Mal ist die Situation anders. Wir haben Erwartungen und gelernt, wie der Schmerzverlauf sein wird. Deswegen empfinden wir den Schmerz beim zweiten Mal wahrscheinlich als nicht so schlimm, weil wir mehr Kontrolle haben, weil wir mehr wissen. Unser Gehirn kann eine präzisere Vorhersage machen.
In Ihrer Forschung gehen Sie diesen Vorgängen sehr tief auf den Grund. Welche Hirnregionen spielen dabei eine Rolle spielen?
Das für mich wichtigste Erwartungsnetzwerk besteht aus der anterioren Insula und dem anterioren cingulären Cortex. Die Insula ist eine Art Schnittstelle zwischen Körperwahrnehmung und Emotionen, der cinguläre Cortex ist vor allem an der emotionalen Bewertung von Schmerz beteiligt, aber auch an der belohnungsbasierten Entscheidungsfindung und an Lernprozessen sowie an der Erkennung und Bewertung von sozialen Prozessen. Nicht nur beim Schmerz, auch bei der Depression ist dieses neuronale Netzwerk entscheidend. Hier finden auch Rechenoperationen zu Erwartungen statt.
Wie genau untersuchen sie diese Prozesse?
Mithilfe moderner Bildgebung mit EEG, MRT und Magnetoenzephalographie können wir Veränderungen detektieren. Auch gute Experimente lassen sich so konzipieren. Wie verändert sich das Gleichgewicht zu Erwartung und sensorischer Information? Positiv oder negativ? Dabei werden alle Reize von innen und außen berücksichtigt. Wir möchten untersuchen, wie sich das Gleichgewicht verändert. Bei der Computational Psychiatry wollen wir sehen, wie Rechenprozesse bei der Erwartungsbildung ablaufen und was falsch läuft. Den Prozess kann man mathematisch erfassen, und zwar, wie das Gehirn Statistiken bildet. Vereinfacht gesagt: Das Gehirn arbeitet wie ein Statistiker, der ständig Wahrscheinlichkeiten abschätzt – wie sicher eine Erwartung ist und wie verlässlich ein neuer Reiz. Aus diesem Verhältnis berechnet es, welchem Signal es mehr glaubt. Und genau dieses Abwägen lässt sich in mathematischen Modellen nachbilden, sodass wir messen können, an welcher Stelle es bei einer Erkrankung aus dem Gleichgewicht gerät.
„Armut, soziale Ausgrenzung, belastende Erfahrungen – all das sind aus Sicht des Gehirns statistische Regelmäßigkeiten, aus denen es seine Vorhersagen formt.“
Ab Oktober 2026 sind sie am Einstein Center für Youth Mental Health an der Charité in Berlin. Dort geht es um psychische Krankheiten speziell junger Menschen zwischen 12 und 25 Jahren. Inwiefern wird hier ihre bisherige Forschungsarbeit aus Hamburg und den USA dort wichtig sein?
Das ist der nächste Schritt für mich, denn in der Jugend reift das Gehirn in einer entscheidenden Phase. Und hier entscheidet sich oft, ob auch psychiatrische Erkrankungen im Laufe des Lebens auftreten werden. Die Vorhersagemodelle im Gehirn formen sich quasi in dieser Zeit. Wann wird aber die Vorhersage pathologisch? Es könnte möglich sein, dass wir mit Messungen der neuronalen Aktivität im Gehirn feststellen, wie man präventiv dagegenarbeiten könnte. Eine Frage ist: Bewerten zu Psychosen neigende Jugendliche sensorische Informationen anders?
Und hier kommt ein zweiter Punkt hinzu, der mir besonders wichtig ist: Diese Statistiken bildet das Gehirn ja nicht im luftleeren Raum. Es lernt sie aus der Umwelt, in der ein Mensch aufwächst. Armut, Unsicherheit, soziale Ausgrenzung, belastende Erfahrungen – all das sind aus Sicht des Gehirns nichts anderes als statistische Regelmäßigkeiten, aus denen es seine Vorhersagen formt. Man fasst diese Gesamtheit der Umwelteinflüsse über ein Leben hinweg unter dem Begriff „Exposom“ zusammen, als Gegenstück zum Genom. Wer in einer Umgebung aufwächst, in der die Welt unberechenbar oder bedrohlich ist, dessen Gehirn lernt genau das – und bildet entsprechend pessimistischere oder ängstlichere Vorhersagemodelle. Die spannende Konsequenz ist, dass die soziale Umwelt und die Hirnprozesse gar nicht zwei getrennte Dinge sind: Das Exposom liefert die Statistik, aus der das Gehirn seine Erwartungen rechnet. Wenn wir das ernst nehmen, dann heißt Prävention nicht nur, früh im Gehirn zu messen, sondern auch, die Umwelt mitzudenken, aus der diese Vorhersagen überhaupt entstehen.
Genau das reizt mich an Berlin: Hier kann ich beides zusammenbringen – die feinen Messungen der Hirnprozesse und den Blick auf die Lebensumstände junger Menschen. Wenn wir verstehen, wann und warum eine Vorhersage aus dem Gleichgewicht gerät, können wir hoffentlich früh genug ansetzen, um zu helfen, bevor aus einem Risiko eine Erkrankung wird. Das ist es, was mich an dieser Arbeit antreibt.