Autismus

Röntgenbild eines menschlichen Schädels mit darüber gelegten EEG-Wellen.

Hirnforschung

Autismus

Von Ursula Götz und Katrin Ewert

Ein Lächeln erkennen, eine Berührung genießen, eine beiläufige Geste verstehen – diese alltäglichen Dinge sind für Menschen mit Autismus oft sehr schwierig. Gesichtsausdrücke, Gesten und Berührungen erscheinen ihnen wie eine fremde Sprache.

Unklare Ursachen

Der Betroffene Jim Sinclair schreibt: "Jeder von uns, der lernt, mit euch zu sprechen, jede von uns, die lernt, in eurer Gesellschaft zu funktionieren, jeder von uns, der die Hand ausstreckt, um eine Verbindung zu euch herzustellen, bewegt sich auf außerirdischem Territorium und nimmt Kontakt zu außerirdischen Wesen auf".

Autismus ist eine Entwicklungsstörung und hat viele Gesichter. Mediziner fassen die verschiedenen Ausprägungen und Schweregrade unter "Autismus-Spektrum-Störungen" zusammen.

Betroffene haben meist wenig Interesse an sozialen Kontakten und es fällt ihnen schwer, mit anderen zu interagieren. Bei einigen ist die Sprachentwicklung gestört. Andere lieben Rituale und führen bestimmte Bewegungen immer wieder aus – sie schaukeln zum Beispiel ihren Oberkörper hin und her.

Das Phänomen "Autismus" wird inzwischen sehr gut beschrieben. Warum ein Mensch eine Störung aus dem Autismus-Spektrum hat, lässt sich jedoch nicht einfach beantworten.

Spiegel im Gehirn

Hirnforscher haben sich ausgiebig mit den Ursachen von Autismus beschäftigt. Die Grundlage bildete der italienische Wissenschaftler Giacomo Rizzolatti, der Anfang der 1990er-Jahre eine besondere Art von Nervenzellen entdeckte.

Rizzolatti hatte eine hauchdünne Elektrode ins Gehirn eines Affen eingesetzt, um damit etwas über Hirnaktivitäten bei Bewegungen herauszufinden. Griff der Affe nun zu einer Nuss, sendete die Zelle viele Signale, denn sie war offenbar auf die Steuerung von Greifbewegungen spezialisiert.

Illustration eines neuronalen Netzwerks, das die Kommunikation von Gehirnzellen visualisiert.

Das Gehirn – ein neuronales Netzwerk

Für Rizzolattis Forscherteam war das nichts Neues. Dann aber geschah das Erstaunliche. Während einer Versuchspause, als einer der Wissenschaftler selbst zu etwas Essbarem griff, schlug das Messgerät erneut aus. Die Hirnzelle des Affen war aktiv, obwohl der Arm des Affen schlaff am Körper herabhing.

Nach mehreren Versuchen stand fest: Hirnzellen, die eigene Bewegungen steuern, reagieren auch auf das Verhalten von anderen. Rizzolatti taufte diese bis dato unbekannte Art von Nervenzellen "Spiegelneurone", denn offenbar konnten sie fremde Handlungen widerspiegeln.

Doch nicht nur das: Die Spiegelzellen waren auch dann aktiv, wenn der Affe den Griff in die Schale zwar beobachtete, das Ergreifen der Nüsse aber durch einen Sichtschutz verdeckt war. Er konnte also erahnen, was der Beobachtete tat.

Nervenbrücke zwischen Du und Ich

Auch im menschlichen Gehirn fanden Forscher in der Folge Spiegelzellen in allen Zentren des Gehirns, die das Erleben und Verhalten steuern. Ihre zentrale Funktion scheint zu sein, das zu reflektieren, was in unseren Mitmenschen vor sich geht. Wir teilen all das, was unser Gegenüber macht, indem wir ein Simulationsprogramm im eigenen Kopf starten.

Nervenzellen im Gehirn könnten also dafür verantwortlich sein, dass wir intuitiv Handlungen vorausahnen, noch bevor sie geschehen. Der Anblick, wie sich ein anderer einen Splitter unter den Fingernagel rammt, lässt auch uns den Schmerz wahrhaft mitfühlen.

Wahrscheinlich liegt es an den Spiegelneuronen, dass wir gesehenes Verhalten imitieren: ob als Baby das Lächeln der Mutter, ob als Erwachsene, meist unbewusst, die Gesichtszüge, Stimmungen und Körperhaltungen unseres Gegenübers.

Spiegelneurone in der Autismusforschung

Wissenschaftler wie Vilayanur Ramachandran sahen in Spiegelneuronen lange Zeit einen Schlüssel für viele offene Fragen in der Autismusforschung. Der Forscher versuchte zu erklären, warum sich bei einer Person mit Autismus im Inneren nichts regt, wenn er beispielsweise jemanden lachen sieht. Liegt das vielleicht daran, folgerte Ramachandran, dass sein Gehirn seine Mitmenschen nicht spiegelt?

Um die Hirnaktivität von Menschen mit Autismus zu messen, benutzte Ramachandran die Elektroenzephalografie (EEG). Dabei zeichnet das EEG die Hirnwellen über äußere Messfühler auf. Ein besonderes Augenmerk legte der Forscher bei seinen Studien auf die sogenannten "My-Wellen" (sprich mü, nach dem griechischen Buchstaben µ), eine spezielle Komponente des EEG.

Schon lange war bekannt, dass die My-Welle jedes Mal unterdrückt wird, wenn eine Person eine Muskelbewegung ausführt – zum Beispiel ihre Hand öffnet und schließt. Interessanterweise wird diese Komponente auch dann blockiert, wenn die Person dem Gegenüber bei der gleichen Handlung zusieht.

Ramachandran fand nun heraus, dass bei Menschen mit Autismus die My-Welle nur bei eigener Bewegungsausführung unterdrückt wird, nicht jedoch, wenn sie beobachten, wie ein anderer die Bewegung ausführt. Der Forscher folgerte, dass Menschen mit Autismus defekte Spiegelzellen haben.

Eine geballte Faust in Nahaufnahme.

Wenn ein anderer die Hand ballt, reagiert bei Nicht-Autisten das Gehirn

Gesichter als Schlüssel zum Verstehen

Bildgebende Verfahren unterstützten die Hypothese zunächst. Die Kernspintomographie bildet beispielsweise anhand von elektromagnetischen Feldern den Zustand von Gewebe und Organen ab. Damit können Forscher bildlich darstellen, welche Bereiche unseres Denkorgans bei einer Aufgabe besonders aktiv sind.

Erblicken wir zum Beispiel einen Menschen, so wird das "Gesichts-Erkennungs-Areal" im Gehirn aktiviert. Betrachtet eine Person mit Autismus hingegen ein Gesicht, bleibt dieses Areal stumm.  

Stattdessen schaltet sich ein anderer Bereich ein, den Gesunde zur allgemeinen Objekterkennung nutzen. Dies würde erklären, warum viele Menschen mit Autismus Schwierigkeiten haben, Gesichter zu interpretieren und wiederzuerkennen.

Mädchen schreit wütend in Kamera.

Nicht immer lässt sich Mimik so einfach deuten

Reizüberflutung und extreme Emotionen

Mithilfe der Spiegelzellen lassen sich aber nicht alle Aspekte von Autismus erklären, wie zum Beispiel das typische Vermeiden von Blickkontakt, das stereotype Wiederholen von Bewegungen oder eine allgemeine Überempfindlichkeit, insbesondere gegen bestimmte Geräusche. Nicht-autistische Menschen schützt ein ausgeklügeltes Filtersystem im Gehirn vor Reizüberflutung.

In den Nervenzellen ist eine Art Skala hinterlegt, die angibt, welche Vorgänge Gefahr bedeuten und wie ein Mensch angemessen darauf reagiert. Beim Anblick einer Bedrohung wird der Körper zum Beispiel in höchste Alarmbereitschaft gesetzt: Das Herz schlägt schneller, die Muskeln arbeiten verstärkt, die Haut schwitzt.

Autistische Menschen reagieren auf eigentlich unbedeutende Ereignisse oder Objekte oft mit extremen Emotionen. Forscher vermuten dahinter eine fehlerhafte Verarbeitung der Sinnesdaten im Gehirn, eine falsche Kommunikation der Nervenzellen untereinander.

Das würde erklären, warum Personen mit Autismus Blickkontakte meiden, auf gleiche Abläufe bestehen oder stereotype Bewegungen ausführen. Sie möchten dadurch einen seelischen Aufruhr verhindern und sich selbst beruhigen.

Bewertung der Hirnforschung zu Autismus

Die Entwicklungsstörung Autismus ist sehr vielschichtig und äußerst komplex. Hinzu kommt, dass bei den Patienten oft ganz unterschiedliche Hirnregionen betroffen sind. Die Forscher sind daher von einer Erklärung noch weit entfernt.

Auch die anfängliche Euphorie, mithilfe der Spiegelneuronen die Autismus-Spektrum-Störungen erklären zu können, ist mittlerweile verflogen. Im Laufe der Jahre kamen Forscher zu widersprüchlichen Ergebnissen. Einige Studien bescheinigten Menschen mit Autismus etwa gesunde Spiegelneuronen.

Eine Untersuchung von einem internationalen Forscherteam aus Deutschland, Frankreich und Australien von 2018 kam zu dem Schluss, dass es nicht genügend Evidenz dafür gibt, um die Spiegelneuronen als alleinige Täter schuldig für Autismus-Störungen zu sprechen.

Ein DNA-Strang.

Ist der Auslöser die veränderte DNA?

Laut der Forscher ist es vielmehr ist es ein ganzes Netzwerk an Nervenzellen, die für Autismus verantwortlich sind. Die Spiegelneuronen machen dabei nur eine Schicht von vielen aus. Auch eine Studie von britischen Forschern von 2020 unterstützt diese erweiterte Spiegelneuronen-Hypothese.

Aber: Auch wenn die neue Hypothese die Ursache für Autismus erklärt, wissen Forscher noch nicht, welche Risikofaktoren dazu führen.

Verschiedene Studien deuten darauf hin, dass Autismus genetisch bedingt ist. Hat der Vater oder die Mutter eine Autismus-Störung, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass auch das Kind betroffen ist Unterschiedliche Studien identifizieren jedoch jeweils andere Erbgut-Abschnitte als autismusverdächtig – zum Beispiel das Fehlen oder eine Verdopplung bestimmter Abschnitte der Chromosomen.

Eine bekannte und gut erforschte Veränderung ist das sogenannte fragile-X-Syndrom. Dabei ist ein Abschnitt des X-Chromosoms verändert. Nicht alle Menschen mit einem fragilen-X-Syndrom haben jedoch auch eine Autismus-Störung. Forscher vermuten daher, dass erst ein komplexes Zusammenspiel aus genetischen und umweltbedingten Faktoren zu Autismus führt. Welche Faktoren das sind und wie sie zu gewichten sind, gilt es noch zu entschlüsseln.

WDR | Stand: 03.03.2021, 11:10

Darstellung: