Wie greifen unsere neurologischen Systeme selbstregulierend in die Wahrnehmung von Schmerz ein? Welchen Einfluss haben Angst und Schmerz darauf, wie wir kognitiv Lernaufgaben lösen? Und wie wirken Gerüche? Mit Fragen wie diesen beschäftigt sich Prof. Christian Büchel am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf.
Professor Dr. Christian Büchel, Direktor des Instituts für Systemische Neurowissenschaften am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf der Universität Hamburg und Projektleiter des SFB/TRR289 in Projekt A02
Für mich ist immer wieder überraschend, wie stark die Erwartungseffekte bei Schmerz wirken.
Professor Dr. Christian Büchel, Direktor des Instituts für Systemische Neurowissenschaften am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf der Universität Hamburg und maßgeblich verantwortlicher Wissenschaftler des Sonderforschungsbereichs „Treatment Expectation“ (SFB/TRR 289)
Ich bin in erster Linie Neurowissenschaftler, aber auch Mediziner, und ein besonderer Schwerpunkt meiner Arbeit liegt auf der Schmerzforschung. Im Prinzip trage ich zwei Hüte: Als Institutsdirektor bin ich für zwölf Arbeitsgruppen verantwortlich, die sich mit den Themen Lernen, Gedächtnis, der affektiven Verarbeitung und Erwartungen beschäftigen; und ich bin einer der Arbeitsgruppenleiter im Bereich Schmerzforschung mit dem besonderen Fokus auf Erwartungseffekte.
Großes Interesse gilt dabei den absteigenden Modulationssystemen des Menschen: das ist unser Gehirn mit seinen kortikalen Bestandteilen (da haben wir einige bereits identifiziert), dann der Hirnstamm und schließlich das Rückenmark. Wie greifen diese Systeme selbstregulierend sozusagen von oben nach unten in die Wahrnehmung von Schmerz ein?
Mich interessieren aber auch andere Bereiche wie das Atmungssystem und kognitives Enhancement. Wie beeinflussen zum Beispiel Angst und Schmerz, wie wir kognitiv Lernaufgaben lösen? Welche Auswirkungen bestehen auf Lernen und Gedächtnis? Wie wirken Gerüche? Das sind nur einige meiner Fragestellungen.
Von den Anfängen der Gehirnbildgebung zum Bayesianischen Integrationsmodell
Meine während des Studiums der Humanmedizin in Heidelberg, vor allem in der Psychiatrie, noch weitgestreuten Interessen haben sich nach meiner Promotion auf die Neurowissenschaften konzentriert. Als junger Assistenzarzt am Universitätsklinikum Essen erlebte ich, wie die Neurobildgebung Mitte der 1990er Jahre gerade in den Startlöchern steckte.
Nach kurzen Forschungsaufenthalten in Philadelphia und Roskilde in Dänemark folgte ein langer Aufenthalt in London, wo ich die Aufbruchstimmung der funktionellen Hirnbildgebung miterleben durfte. Am University College London ergab sich die Chance, mit dem von mir sehr geschätzten Karl Friston in der großen Zeit des „Brain Mapping“ zu arbeiten. Friston war einer der Pioniere dieser Techniken, und seine Gruppe hatte die ersten hochauflösenden Geräte, um sichtbar zu machen, was wo in unserem Gehirn geschieht. Das war so spannend, dass ich vier Jahre blieb.
In London beschäftigte ich mich mit Lernen und klassischer Konditionierung. Schmerz ist immer auch ein Lernprozess – das Schmerzlernen. So ergab sich eine Fokussierung auf das Thema Schmerz. Bei Schmerzen entstehen in Menschen immer auch Erwartungen, und da war der Weg nicht mehr weit zum Sonderforschungsbereich Treatment Expectation (Behandlungserwartung.)
Zum Beispiel interessierte uns 2017 die Frage: Beeinflusst der Preis eines Medikaments als Nocebo-Effekt das Auftreten von Nebenwirkungen? Und welche Hirnareale sind dabei involviert? Wir konnten zeigen, dass neben höheren kognitiven Arealen im Kortex auch der Hirnstamm und das Rückenmark beteiligt sind. Diese Netzwerke sind wiederum an der Schmerzverarbeitung beteiligt.
Drei persönliche Aspekte möchte ich hervorheben:
- Seit mehr als 20 Jahren beschäftige ich mich mit den zerebralen Mechanismen der Interaktion von Kognition und Emotion im Bereich der Schmerz-, Angst und Suchtforschung, aber auch bei Lern- und Entscheidungsprozessen. Das ist ein weites Feld, das immer spannend bleibt, und es gibt noch viele Mechanismen und neuronale Netzwerke zu entschlüsseln.
- Ich bin ein großer Befürworter des Bayesianischen Integrationsmodells. Dieses mathematisch-statistische Modell ist eine relativ simple Idee, die viele Aspekte bei Schmerz beschreiben kann. Es ist ein universelles Prinzip, mit dem viele Studien über das gleiche Modell zu erklären sind. Das Bayesianische Modell bringt zum Beispiel beim Schmerz die Erwartung und den Schmerzstimulus (z.B. Hitze) zusammen. Wir haben das Modell 2014 entwickelt und sind stolz, dass es heute von vielen ForscherInnengruppen verwendet wird.
- Für die nächsten 10 Jahre wünsche ich mir einen 7-Tesla-Kernspintomographen, bislang haben wir nur 3 Tesla. Der Preis für das Gerät liegt leider bei 7,5 Millionen Euro. Aber die hohe Auflösung würde es uns ermöglichen, noch dunkle Flecken bei der Entschlüsselung von Hirnfunktionen und Hirnarealen zu erleuchten.
Prof. Christian Büchel: „Erfolgreiche Forschungsverbindungen entstehen manchmal auch durch Zufall“
Wie ich als Mediziner zu diesem Forschungsbereich gekommen bin.
Ich glaube, viele Zufälle haben sich in meiner Laufbahn letztendlich zusammengefügt und mein Forschungsgebiet und mein Interesse geprägt. So erhielt ich in Hamburg 2005 die Chance, das überregionale Bildgebungszentrum NeuroImage Nord zu gestalten, das am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf geschaffen wurde. Allerdings gab es in dieser Zeit in Hamburg nur einen einzigen Kernspintomographen, mit dem es nicht möglich war, den Menschen während der Untersuchung Bilder zu zeigen, um die Reaktionen im Gehirn zu studieren. Dafür gab es aber einen Schmerzsimulator – und so fingen wir an, uns für die kognitive Modulation von Schmerz zu interessieren. Prof. Ulrike Bingel, die jetzige Sprecherin des SFB „Treatment Expectation“ an der Universitätsmedizin Essen, war damals in Hamburg Assistenzärztin der Neurologie. So entstehen sehr erfolgreiche Forschungsverbindungen: eben manchmal auch durch Zufälle.
Etwas, das ich an der Placeboforschung faszinierend finde.
Unser Wissen über neuronale Zusammenhänge entsteht normalerweise so: Eine Wissenschaftlerin oder ein Wissenschaftler entdeckt im Mausmodell ein Detail, und dann untersucht man, ob das auch im Menschen so sein kann. Bei uns lief das anders: Die ersten Arbeiten über beteiligte Hirnareale und neuronalen Netzwerke machten wir ab 2006 bei Menschen – und dann erst begann die Forschung an Tieren, um zu sehen, ob es dort genauso funktioniert. So entwickelte sich der Forschungsbereich in diesem Fall andersherum als üblicherweise: Die Impulse kamen aus dem Humanbereich und gingen dann in der tierexperimentellen Forschung weiter. Darauf sind wir stolz.
Was mir Freude im Leben bereitet.
In einem tollen Team mit schlauen Leuten zusammenzuarbeiten – das ist für mich das A und O. Kluge, motivierte Mitarbeiter machen mir wirklich Freude, und zwar jeden Tag. Außerdem habe ich viele Hobbys, fahre gerne Fahrrad und baue auch selbst an Rädern, vom Restaurieren alter italienscher Rennräder bis zu modernen Gravel Bikes. Bei drei Kindern war das auch praktisch, so konnt ich sie alle mit guten Rädern versorgen. Darüber hinaus betreibe ich eine eigene Kaffeerösterei. Ich bekomme die grünen Bohnen und röste selbst. Ich bin ein großer Espresso-Freund, brauche aber auch koffeinfreie Varianten, weil ich viel Espresso trinke. Und da gab es auf dem Markt nicht das, was mir geeignet schien. Deshalb bin selbst eingestiegen und röste heute Kaffee. Außerdem macht es mir viel Freude alte Kaffeemaschinen und Kaffeemühlen zu restaurieren.