Wenn Gefühle Verhalten steuern

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Warum fliehen wir vor einer Bedrohung – und stellen uns einer anderen? Warum treibt uns Neugier an, während Müdigkeit oder Hunger dazu führen können, dass wir nur noch mit gebremster Energie unterwegs sind? Verhalten ist das Ergebnis komplexer neuronaler Prozesse: Das Gehirn verknüpft Emotionen oder Bedürfnisse wie Angst oder Hunger mit äußeren Reizen und trifft daraus fortlaufend Entscheidungen. Diese Flexibilität steht im Zentrum der Forschung von Professorin Anna Schroeder. „Dieselben inneren Zustände können – je nach Kontext – zu ganz unterschiedlichen Verhaltensweisen führen“, erklärt die Professorin für Systemische Neurowissenschaften. „Ich will verstehen, wie unser Gehirn diese adaptiven Verhaltensweisen hervorbringt.“

Besonders richtet sie ihren Blick auf Verhaltensweisen, die durch Emotionen und Motivation gesteuert werden, wie etwa Abwehrreaktionen, Nahrungsaufnahme und soziale Interaktionen. Ob Flucht bei Angst oder Essen bei Hunger: Solche Verhaltensweisen beruhen auf inneren Zuständen, die das Gehirn selbst erzeugt. „Diese Zustände beeinflussen maßgeblich, wie wir die Welt wahrnehmen und auf sie reagieren“, sagt Schroeder. Während äußere Reize wie visuelle oder akustische Signale verarbeitet werden, beeinflussen interne Zustände gleichzeitig, wie wir diese Reize wahrnehmen und auf sie reagieren – und wirken sich dadurch auf die Entscheidungen aus, die wir treffen. Schroeder untersucht, wo im Gehirn diese Zustände entstehen und wie sie genutzt werden, um zwischen verschiedenen Alternativen zu wählen.

Aufgewachsen in New York, kam sie während ihres Studiums in Chicago erstmals mit Neurowissenschaften in Berührung – zunächst allerdings vor allem auf molekularer Ebene über die Biochemie. „Im Laufe meiner Karriere hat sich mein Fokus dann immer mehr hin zu neuronalen Schaltkreisen und Verhalten entwickelt.“

Ein rätselhafter Bereich im Gehirn

Die Neurowissenschaftlerin interessiert sich vor allem für einen bisher wenig erforschten Bereich des Gehirns: die Zona incerta. „Dieser Name – ‚Zone der Unsicherheit‘ – ist vor mehr als 100 Jahren vergeben worden, aber immer noch sehr passend, weil über die Funktion dieser Region nach wie vor wenig bekannt ist“, sagt Schroeder. Zunehmend gibt es aber Hinweise, dass diese Region eine wichtige Rolle bei der Auswahl und Koordination von Verhalten spielen könnte, indem sie innere Zustände mit externen sensorischen Informationen verknüpft. „Zu verstehen, wie diese mysteriöse Region Verhalten steuert, ist ein Schwerpunkt meines Labors.“

Mit ihrer Arbeitsgruppe verwendet sie ein breites Methodenspektrum, um neuronale Netzwerke auf molekularer, zellulärer und systemischer Ebene zu analysieren. Die Funktion dieser Netzwerke untersucht sie unter anderem mittels Optogenetik, einer Methode, bei der bestimmte Nervenzellen durch Licht aktiviert oder gehemmt werden. Ihre Untersuchungen führt sie vor allem an Mäusen durch, die gute Modelltiere für die Untersuchung der neuronalen Grundlagen von Verhalten sind.

„Mäuse verfügen über ein vielfältiges Repertoire angeborener und erlernter Verhaltensweisen“, betont Schroeder, „gleichzeitig können wir an ihnen klar definierte neuronale Schaltkreise mit großer Präzision untersuchen und manipulieren." Mit bildgebenden Verfahren wie Calcium-Imaging kann sie die Aktivität von Nervenzellen im lebenden Tier verfolgen. Diese Daten verknüpft sie mit detaillierten Verhaltensanalysen, die mithilfe von Machine Learning klassifiziert werden.

Perspektiven für die Medizin

Ihre Forschung hat auch einen translationalen Aspekt, das ist Schroeder wichtig. „Viele neurologische und psychiatrische Erkrankungen – von Angst- und depressiven Störungen bis hin zu neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson – gehen mit Veränderungen innerer Zustände einher“, sagt sie. Ein besseres Verständnis der neuronalen Mechanismen könnte daher wichtige neue Ansatzpunkte für zukünftige Behandlungen liefern. Bereits heute ist die Zona incerta ein etabliertes Ziel etwa bei der tiefen Hirnstimulation von Parkinson-Patienten – allerdings, ohne dass die zugrunde liegenden Wirkmechanismen vollständig verstanden werden. Schroeder hofft, dass ihre Forschung dazu beitragen kann, bestehende Therapien gezielter weiterzuentwickeln oder neue Behandlungsstrategien zu erschließen.

Über die Universität hinaus engagiert sie sich für Frauen in der Wissenschaft. „Gerade in meiner derzeitigen Position stelle ich fest, dass die Zahl der Professorinnen nicht die Vielfalt widerspiegelt, die ich in meinen Vorlesungen sehe.“ Deshalb ist es ihr ein Anliegen, Frauen zu ermutigen, an sich zu glauben und ihren Weg in der Wissenschaft zu verfolgen. Immer wieder nimmt sie an Veranstaltungen zur Förderung von Frauen teil und ist Mitglied im Auswahlkomitee für den L’Oréal-Preis „For Women in Science“. „Das ist eine schöne Gelegenheit, wirklich hervorragende Wissenschaftlerinnen hier in Deutschland zu unterstützen und ins Rampenlicht zu rücken“, sagt Schroeder.

Begeisterung weitergeben

Ihre Karriere hat sie in viele verschiedene wissenschaftliche und kulturelle Umgebungen geführt. Im Rückblick sagt sie: „Die akademische Welt ist anspruchsvoll und geht mit langen Arbeitszeiten, persönlichen Opfern und häufigen Umzügen einher – zugleich bietet sie die Möglichkeit, ein dynamisches und sinnstiftendes Leben zu führen und sich sowohl wissenschaftlich als auch persönlich kontinuierlich weiterzuentwickeln.“ Besonders in Erinnerung geblieben sind ihr spezielle Fortbildungskurse während ihrer Promotion, in denen bis spät in die Nacht experimentiert wurde. „Nach einem dieser Kurse habe ich beschlossen, dass ich unbedingt in der Wissenschaft bleiben möchte.“

Diese Begeisterung für die Wissenschaft möchte Schroeder heute auch an ihre Studierenden weitergeben. In der Lehre geht es ihr nicht nur um die Vermittlung von Inhalten, sondern ihr ist auch wichtig, den Studierenden die Neugier und Begeisterung nahezubringen, die wissenschaftliche Forschung antreiben. „Natürlich gibt es dabei Aspekte, die herausfordernd sind, etwa wenn man versucht, Probleme bei Experimenten zu lösen – aber gerade der Prozess des Problemlösens und Entdeckens macht Wissenschaft so erfüllend.“