Psychophysiologie: Stress-Mechanismen

Stress-Reaktion
Psychophysiologie:
Stress-Mechanismen
erfolgt mit dem Ziel
z
z
z
Brigitte Litschauer
Institut für Physiologie
⇒
⇒
positive Ziele erreichen
negative Ereignisse verhindern
Sicherheit herstellen
Veränderung der Umwelt,
Anpassung an die Umwelt
[email protected]
Psychische Stressfolgen
kurzfristig
langfristig
Kontrollverlust, fehlende Kontrolle
erfolglose Beanspruchung
{
{
{
{
{
{
{
Angst
Ärger
Frustration
Erschöpfung
Genuß/Suchtmittel
{
{
{
{
{
{
{
gelernte Hilflosigkeit
Angst-Störungen
PTSD
Depression
Burn out
Chron. Fatigue
Sucht
Destabilisierung
Sensitivierung
z
Unsicherheit, Angst, Irritierbarkeit
Chronische Belastungen
{ erhöhte Stresshormone (insbes.
Cortisol),
z
z
z
gelernte Hilflosigkeit,
Depression
erhöhte Suchtgefährdung
1
Kontrollierbare Belastungen
= Reaktion beseitigt Störung
Stress
Zeitachse
{
Akutstress: msec bis Stunden
z
wiederholtes Erleben
Effizienzsteigerung, Routinisierung,
Habituation
⇒ über Lernen, Ausbildung eines
stabilen „Selbstwertgefühls“
⇒
Hypothesen zu Stress-Effekten
{
{
phasische Aktivierung –
Problemlösung
Repetitiver Stress
Chronischer Stress
z
tonische Aktivierung – chron.
Problem
Voraussetzungen für Stress-Prozess
{
Afferenzen ⇒ Wahrnehmen
{
frühere Erfahrungen (Gedächnis)
{
⇒
bewußte und unbewußte Verarbeitung
⇒
Bedeutungszuschreibung
Efferenzen ⇒ Antworten
2
Psychosozialer Stress
Funktion von Umwelt und Person
• psychosoziales u.biologisches Phänomen
• abhängig v. Wahrnehmung u. Bewertung d.
Individuums
{
⇒ aktiv handelnd und gestaltender Mensch,
mit Vergangenheit und Zukunft
{
•
{
{
{
{
{
{
{
{
{
{
{
{
{
ZNS-Kreisprozesse bei Stress
Hypothalamus
PräFront.C
Amygdala
BedNcStriaTerm
Hippocampus
Ncl accumbens
Septumkerne
CRH
Cortisol
(Nor)adrenalin
Dopamin
Serotonin
Acetylcholin
{
{
{
{
Aktivierung u. Aufmerksamkeit
Wahrnehmung
Bewertung, Kognition
Emotion
Motivation
Lernen und Gedächnis
Bed Ncl Stria Terminalis (BNST)
Kreisprozeß Amygdala, Hippocampus,
Hypothalamus, Hirnstamm
{ Regulation der CRH-Freisetzung durch
Integration unterschiedlicher Eingänge
Eingänge
{
z
z
z
Hippocampus (Glutamat)
PFC (Glutamat?)
Amygdala (GABA)
Ausgänge
z
Ncl paraventricularis (PVN) (GABA)
3
Periphere Gewebe
Cortisolrezeptoren
{
Cortisol-Circadianrhythmik
Glucocorticoid-Rez (Typ II) (Hippocampus,
Amygdala, PFC)
z
{
phasische Kontrolle, fast-feed back
Mineralocorticoid-Rez (Typ I) (Hippocampus,
Amygdala)
z
tonische Kontrolle, slow feed back
⇒ 11β-Hydroxysteroid-Dehydrogenase
4
Cortisolwirkung im ZNS
{
z
z
z
{
{
{
{
{
{
Hippocampus
u.a. emotionalle Labilität ⇒ Steroid-Psychose
psychomotor. Aktivität ↑, Irritierbarkeit ↑,
Gedankenflucht ↑
Appetit ↑,
Schlaf ↓
{
deklaratives Gedächnis:
z
z
z
Aufmerksamkeit ↑↓
gestörtes Arbeitsgedächnis (PFC)
verbessert inhibitorisches Vermeidungslernen
(Amygdala),
verbessert Abruf emotionaler, aber nicht
neutraler Bilder
gestörtes deklaratives Gedächnis
Reaktionszeit ↑↓ + Fehler ↑
Vergleich Vergangenes –Gegenwärtiges
Strategie-Auswahl
Kontext
{
Räumliche Orientierung
{
Cortisol feedback
z
z
z
Basalspiegel
Streßantwort
Streßbeendigung
Cortisolwirkung im Hippocampus
{
{
Cortisol
LTP optimal, wenn Cortisol leicht erhöht ist,
d.h. MR/GR ratio ↑
LTP vermindert, wenn
z
z
{
Cortisol sehr niedrig d.h. MR nicht gesättigt
oder Cortisol sehr hoch und GR gesättigt
bzw.MR/GR ratio niedrig
? Speichern/Konsolidierung, Abrufen
5
Akut-Effekt von Cortisol auf Gedächtnis
Quervain, NatureNeurosci3(4),2000
Langfristige Cortisolwirkung auf Gedächtnis
Lupien et al Nature Neurosci 1:1998
Einfluss von Cortisol auf Orientierung
Kognitive Leistungsabnahme
durch Cortisol
Lupien et al Nature Neurosci 1:1998
6
CRH-Rezeptor 1
CRH-Rezeptor 1
Müller et al Nat.Neurosci 6(10)1100-7,2003
Müller et al Nat.Neurosci 6(10)1100-7,2003
Catecholamine
CRH-Rezeptor 1
{
Noradrenerge Bahnen
{
Hypothalamus, Amygdala, Hippocampus,
Neocortex ⇒ Aktivierung
z Sympathikus
Adrenerge Bahnen zum PVN
{
Dopaminerge Bahnen
z
z
z
mesocortical zum PFC ⇒ Antizipation,
Kognition, Aufmerksamkeit
mesolimbisch zum Ncl accumbens ⇒
Motivation, Belohnung
Müller et al Nat.Neurosci 6(10)1100-7,2003
7
Noradrenalin/Adrenalin
{
{
{
{
BF – Basales Vorderhirn
z
NTS – Ncl. tractus solitarii
z
PGi – Ncl. paragigantocellularis (Kern der
formatio reticularis)
{
{
Arousal
ƒ hohe Spiegel verschlechtern (über post
α1-AR)
Aufmerksamkeit, Konzentration…
tonische Aktivität ⇒ Arousal
phasische Aktivität ⇒
Aufmerksamkeit
Catecholamine: Aufmerksamkeit &
Gedächtnis
LC/Noradrenalin
Aktivierung ⇒ Fokusierung
ƒ niedrige Spiegel verbessern (über post
α2-AR)
Wachheit, Vigilanz, Orientierung
selektive Aufmerksamkeit
Gedächnis für emotionale, inbes.
aversive Ereignisse
löst furchtabh. Verhalten aus
Aktivierung senkt die Erregungsschwelle
⇒ beschleunigt Verarbeitungsprozesse
LC ⇒ Hippocampus ⇒ Gedächtnis
(Abrufen/Speichern)
LC ⇒ basales Vorderhirn ⇒ Info-Verarbeitung
LC ⇒ Amygdala ⇒ Emotionen
8
β-AR und emotionales Gedächtnis
Adrenalin und Stress
Stress und Amygdala
• Adrenalin ohne Stress ⇒ keine Wirkung
• Stress + Placebo vs Adrenalin-Infusion
⇒ gesteigerte Stresswahrnehmung +
Stressreaktion auf Adrenalin
(Schachter&Singer 1962)
9
Angst
Amygdala
{
Affektive Tönung:
z
z
z
{
Erkennen von Gefahren
z
{
{
emotionale Analyse der Situation
Abrufen/Abspeichern von Gedächnisinhalten
Aktvieren der Stressachsen
Auslösen von Angst/Furcht
Aufmerksamkeit
Episodisches Gedächnis, cues
Angstkonditionierung, Panik
Nature Neurosci 9:1999
Startle-Reflex bei geringer/ausgeprägter
Angst vor Schlangen
350
300
250
200
erotica
neutral
snakes
150
100
50
0
low
high
aus: Lang et al 1998
10
Präfrontaler Cortex (PFC)
Präfrontaler Cortex
PFC-Einfluss auf Raphé-Kerne
kontrollierbarer vs. unkontrollierbarer Stress
Verhalten unter Zuhilfenahme d. Arbeits-gedächnis, ⇒
erleichtert Planung u. Ausführung
z Arbeitsgedächnis u. Aufmerksamkeit, hemmt
irrelevante Stimuli/Antworten
z Erkennen von bedrohlichen Situationen
z hemmend auf Amygdala
z positives Verstärkungslernen
z Genese u. Ausdruck von Emotionen
inescapable stress
escapable stress
Aufmerksamkeitsprobleme, Irritierbarkeit unter
Stress, Intrusion
GABA-Agonist
in PFC
DRN: Ncl. Dors. Raphé
GABA-Agonist
in PFC
Amat et al. Nature Neurosci.8:2005
11
5-HT in dorsalen Raphe-Kernen
PFC-Regulation d. serotoninergen
Outputs
Kontrolllwahrnehmung
erhöht Aktivität im PFC
GABA-Agonist in PFC
Amat et al. Nature Neurosci.8:2005
DRN: Ncl. Dors. Raphé
Robbins, Nature Neurosci. 8:2005
Persönlichkeit
geformt durch früheren Erfahrungen,
beeinflußt als Prädisposition individuelle
Antwortmuster
{ Stress-Widerstandsfähigkeit i.S. v.
Ressourcen
z
z
z
{
Konsistente Erfahrungen, Geborgenheit,
Mastery-Erfahrungen,
Positive Vorbilder
Stress-Anfälligkeit i.S. v. Vulnerabilität
z
z
Hilflosigkeit, Ausgeliefertsein,
Trauma
12
Epigenetische Einflüsse auf Verhalten
Vulnerabilität - Resistenz
Tiermodell (Ratten):
{ wiederholte Trennung ⇒ vulnerabel
(Drogen, erhöhte Reaktivität, ängstlicher)
{ Handled ⇒ Hardy (verringerte Reaktivität,
geringes Suchtpotential)
{ Non-handled
⇒ Frühe Belastungen können Dysfunktion des
Belohnungssystems bewirken
Dopamin
z
mesocortical zum PFC
⇒ Antizipation, Kognition, Aufmerksamkeit
z
mesolimbisch zum Ncl accumbens
⇒ Motivation, Belohnung
13
Tierexperimentelle Ergebnisse
{
{
Sensitivierung
Kontrollierbare Stressoren ⇒ über NA-Ausschüttung
⇒ Bahnung/ Stabilisierung
„enriched environment“ (=kontrollierbare
Belastungen)
z Juvenile Ratten: dickeren Cortex, verzweigtere
Dentritenbäume, später altersassozierte ZNSVeränderungen
z Affen: komplexeres, sozial kompetenteres
Verhaltensrepertoir, raschere Problemlösung
z Wüstenrennmäuse: doppelt so starke
dopaminerge Innervation des PFC assoziert mit
verbesserter Impulskontrolle u. Lernfähigkeit
{
{
{
{
Cortisol in Abhängikeit des
Sozioökonomischen Status (SES)
tierexperimentell: inescapable footshock ⇒ langandauernd
erhöhte Angst u. Reaktivität (CRF↑)
in uteri gestresst Ratten reagieren auf Unbekanntes stärker,
zeigen verminderte Neurogenese im Hippocampus
bei juvenile Affen bewirkt häufige Trennung v. Mutter
z erhöhte Ängstlichkeit, Irritierbarkeit, stärkere
Abhängigkeit v. Mutter,
z verstärkte noradrenerge u. verminderte serotonerge
Reaktion
b. Menschen assoziert mit ↑ basalen Cortisolspiegel,
erleichterter NA- u. CRF-Freisetzung
Stress und Gedächnis
{
{
{
{
{
{
Arbeitsgedächnis
deklaratives Gedächnis
Episodisches Gedächnis
Priming
Abspeichern,
Konsoldieren, Abrufen
Vergessen/Extinktion,
Sensitivierung vs.
Habituation
14
Gedächnis
Gedächnis und Stress
{
Lernen moduliert Stress-Antwort
⇒ Assoziation eines Stimulus mit
negativen Emotionen ≅
konditionierter Reiz,
Stressor löst zukünftig vorbereitete
Antwort aus
⇒ Extinktion bes. schwierig für
Vermeidungshandlungen
⇒
Explizites Gedächnis
z
z
{
↓ Erinnern neutraler Ereignisse
↑Erinnern emotional-konotierter
Ereignisse (Biographisches Gedächnis)
gestörtes deklaratives Gedächnis u.
Arbeitsgedächnis
Gedächnis: Dysfunktionen bei Stress
Gedächnis und Stress
Extremer Stress und Verstärkerschleife
{ Trauma-Amnesie: Cortisol hemmend
auf Hippocampus
{ Encodierung emotionaler Inhalte
erhöht durch: Noradrenalin
Präfrontaler Cortex
z Hemmung irrelevanter
Stimuli/ Antworten
z Arbeitsgedächnis
z Hemmung d. Amygdala
z Aufmerksamkeit
Hippocampus
z Deklaratives Gedächnis
z Integration in Raum und
Zeit
Amygdala
z Emotionales Gedächnis
z Angst-Konditionierung
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
unfähig irrelevante Kognitionen
zu unterdrücken
Gestörtes Arbeitsgedächnis,
Intrusion
gestörte Aufmerksamkeit,
Konzentration
gestörtes Faktengedächnis
Fragmentierung d. Erinnerung,
(Amnesie)
Verstärkte emotionsbezogene
Erinnerung
Konditionierung, Sensitivierung
15
Posttraumatic Stress
Disorder
(PTSD)
Definitionen von T R A U M A
WHO:
„Kurz- oder langanhaltende Ereignisse oder
Geschehen von außergewöhnlicher Bedrohung
mit katastrophalem Ausmaß, die nahezu bei
jedem tiefkreifende Verzweiflung auslösen
würden.“
DSM IV:
{ Potentielle oder reale Todesdrohung
{ Ernsthafte Verletzung
{ Bedrohung der körperlichen Unversehrtheit bei
sich oder anderen, auf die mit intensiver Furcht,
Hilflosigkeit oder Schrecken reagiert wird
Symptome der PTSD nach DSM IV
{
{
{
{
{
{
Ereigniskriterium
Symptomgruppe
Erinnerungsdruck/Intrusion
Symptomgruppe Vermeidung/emotionale
Taubheit
Symptomgruppe chronische Übererregung
Dauer länger als 1 Monat
Klinisch bedeutsame Belastungen in
wichtigen Funktionsbereichen
Symptomgruppe
Erinnerungsdruck/Intrusion
{
{
{
{
Belastende Träume, Alpträume
Nachhallerlebnisse
Belastung durch Auslöser
Physiologische Reaktionen bei
Erinnerung
16
Symptomgruppe
Vermeidung/emotionale Taubheit
{
{
{
{
{
{
{
Gedanken- und Gefühlsvermeidung
Aktivitäts- und Situationsvermeidung
(Teil-) Amnesie
Entfremdungsgefühl
Interessensverminderung
Eingeschränkter Affektspielraum
Eingeschränkte Zukunftsperspektiven
Gedächnis und PTSD
{
Implizites Gedächnis
z
z
{
{
{
{
Priming Trauma-assozierter Inhalte
Konditionierte emotionale Reaktionen
Intrusive Memories (Wiedererleben) durch
noradrenerge Aktivierung der Amygdala u.
weiterer Areale für assoziatives Gedächnis
Trauma-cues deactivieren PFC
Aufmerksamkeitsprobleme, Irritierbar
Verminderte Reaktionszeiten, schlechter b.
Diskriminationstests
Symptomgruppe chronische
Übererregung
{
{
{
{
{
Schlafstörungen
Erhöhte Reizbarkeit
Konzentrationsprobleme
Hypervigilanz
Starke Schreckhaftigkeit
PTSD
{
{
{
erhöhte NA (Harn), insbes. Nächtl.
Anstieg
α2-AR Dichte an Thrombos ↓
α2- Antagonist löst bei 70% d. PTSDPatienten Panikattaken u. b. 40%
flash backs aus, nicht bei Gesunden
17
PTSD
PTSD
bei gleichen Baselines zeigen 2/3 der Kriegsveteranen mit PTSD eine erhöhte Reaktivität auf
sensorische Stimuli die mit Kampf assoziert sind
{ erhöhte Schreckreaktion, verminderte Habituation
{
Modell:
Sensitivierung u. Angstkonditionierung
hohes NA+A bewirken Überkonsolidierung
traumarelevanter Cues im Gedächnis
Depression
{
{
{
{
{
{
{
{
{
{
{
{
{
{
⇒
niedrige, basale Cortisolspiegel
Erhaltene Circadianrhythmik
erhöhte GR-Rez. (Lymphozyten)
CRH erhöht
ACTH nach Stimulation erniedrigt
Super-Suppression nach Dexamethason
stärkere ACTH-Freisetzung nach Metyrapon
CRH↑+ Hypocortisolismus, neg.feedback↑
Cortisol-Aufwachantwort
bei milder Depression
hohe, basale Cortisolspiegel
Circadianrhythmik variabel
erniedrigte GR-Rez. (Lymphozyten)
CRH erhöht
ACTH nach Stimulation erniedrigt
verminderte bis non-Suppression nach
Dexamethason
stärkere ACTH-Freisetzung nach Metyrapon
⇒ CRH↑+ Hypercortisolismus,
neg.feed-back↓
Bhagwagar et al.: Psychopharmacol. 182: 54–57, 2005
18
Saliva-Cortisol bei burn out
Grossia et al.: Journal of Psychosomatic Research 59, 103–111, 2005
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