Schizophrenie mit mathematischen Modellen verstehen

Ist es eine alte Frau oder eine junge Dame? Jeder kennt diese optischen Täuschungen, bei denen zwei Bilder in einem dargestellt sind. Dabei wechselt das Gehirn zwischen den beiden Wahrnehmungen hin und her und sieht mal das eine, mal das andere Motiv dieser Kippfiguren. In der Fachsprache nennt man dieses Phänomen bistabile Perzeption. Man hat festgestellt, dass bei Schizophrenie-Patienten diese Umschaltung zwischen den Bildern anders funktioniert. Das nutzen Mathematiker aus Frankfurt und Neurowissenschaftler der Charité, um die Prozesse der Schizophrenie-Erkrankung anhand der mathematischen Beschreibung dieses Vorgangs besser zu verstehen.

Schizophrenie ist eine psychiatrische Erkrankung, bei der die Wahrnehmung der Umwelt verändert ist und die Patienten unter anderem an Wahnvorstellungen, Halluzinationen oder Realitätsverlust leiden können. Welche Mechanismen im Gehirn der Patienten verändert sind, ist weithin ­ungeklärt. Man vermutet, dass neuronale Prozesse gestört sind, die für die Angleichung der inneren an die äußere Wahrnehmung verantwortlich sind. Um das zu untersuchen, werden oft diese zweideutigen Figuren verwendet. Dr. Katharina Schmack und ihr Team an der Charité Berlin haben vielen Patienten und gesunden Probanden solche Bilder gezeigt. Dabei haben sie gesehen, dass der Wechsel zwischen den Wahrnehmungen der einzelnen Bilder bei Patienten verändert war. An der Universität Frankfurt haben die Mathematiker Professor Dr. Gaby Schneider und Dr. Stefan Albert diese Daten genutzt und daraus ein mathematisches Modell entworfen, um die zugrundeliegenden neuronalen Prozesse verstehen zu können. Es beschreibt Muster im Gehirn, die bei dieser bi-stabilen Wahrnehmung entstehen könnten. Das Modell ist so aufgebaut, dass es die Unterschiede zwischen Patienten und Probanden erkennt und gleichzeitig direkt in der Praxis bei Probanden angewendet werden kann. Der e:Med Juniorverbund hat damit eine charakteristische Eigenschaft gefunden, die schizophrene von gesunden Probanden unterscheidet.

Das Modell erlaubt es, die Mechanismen der Erkrankungen besser zu verstehen und kann auch auf andere visuelle Illusionen oder psychiatrische Krankheiten angewendet werden. Zukünftig könnte dieses Modell auch dazu beitragen, die sonst schwierige und uneindeutige Diagnose von Schizophrenie zu erleichtern.

Spotlight aus dem Juniorverbund PsychoSys - Die Rolle des Neuromodulators Dopamin bei perzeptueller Inferenz und Wahn: ein systemmedizinischer Ansatz zur Pathophysiologie psychotischer Störungen, aus der Broschüre "Systemmedizin - Von Big Data zur personalisierten Medizin".