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B978-3-437-21833-0.00007-3

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978-3-437-21833-0

Psychobiologische AnpassungAnpassung(sreaktion)psychobiologischePsychobiologische Anpassung als lebenslanger Prozess

(nach Ehlert 2013; BMI: Body-Mass-Index; GR: Glukokortikoid; DNA: Desoxyribonukleinsäure) [L231]

Mittels exosomatischer Messung erhobenes geglättetes EDA-Signal (elektrodermale Aktivität) einer Versuchsperson vor, während und nach einem Stresstest (Montreal Imaging Stress Task, MIST)Montreal Imaging Stress Task (MIST)PsychophysiologieStresstests

(aus Setz et al. 2010) [L231]

HR und RSATF (RSATF = RSA Transferfunktion; für die Atmung korrigiertes RSA-Maß) vor, während und nach einem StresstestPsychophysiologieStresstests (Montreal Imaging Stress Task, MISTMontreal Imaging Stress Task (MIST)) (durchgezogene Linie) bzw. einem Kontrolltest (gestrichelte Linie)

(aus La Marca et al. 2011) [L231]

Phasen der Stressreaktion (BL = Baseline)Stressreaktion/-reaktivitätPhasen

[L231]

Interkonnektivität der verschiedenen StresssystemeStresssystem(e)Interkonnektivität. Die verschiedenen Mediatoren beeinflussen sich reziprok und schaffen dadurch ein nicht lineares Netzwerk (in Anlehnung an McEwen 2006).

[L231]

Interaktion zwischen Umwelt, psychischen Merkmalen und physiologischer Regulation

Ulrike Ehlert

Roberto La Marca

  • 7.1

    Regulation, Gegenregulation und Dysregulation: Konzeptionalisierung und Operationalisierung physiologischer Anpassung77

    • 7.1.1

      Physiologische Bedeutung regulativer Prozesse78

    • 7.1.2

      Moderatoren physiologischer Regulationsprozesse78

  • 7.2

    Interaktive Modelle der physiologischen Anpassung an Umweltereignisse80

    • 7.2.1

      Das transaktionale Stressmodell80

    • 7.2.2

      Das Allostase-Modell80

    • 7.2.3

      Psychobiologische Adaptation als lebenslanger Prozess81

  • 7.3

    Grundlagen und Methoden der Psychophysiologie82

    • 7.3.1

      Psychophysiologische Messmethoden82

    • 7.3.2

      Messung der Stressreaktion84

  • 7.4

    Psychophysiologie in der Diagnostik, Therapie und Evaluation85

    • 7.4.1

      Psychophysiologische Messungen zu diagnostischen Zwecken85

    • 7.4.2

      Psychophysiologische Messungen zu therapeutischen Zwecken87

    • 7.4.3

      Psychophysiologische Messungen zur Evaluation von Interventionen88

Regulation, Gegenregulation und Dysregulation: Konzeptionalisierung und Operationalisierung physiologischer Anpassung

Umweltpsychische und physiologische RegulationOrganismen überleben aufgrund ihrer Anpassungsleistungen an ihre Umgebung. In Abhängigkeit von den individuellen Voraussetzungen und den jeweiligen Umweltbedingungen qualifizieren sie sich im Laufe ihres Lebens für eine optimale, suboptimale oder pessimale Anpassung. Im Humanbereich lässt sich diese AnpassungAnpassung(sreaktion)physiologische durch psychische und physiologische Prozesse beschreiben. Die historische Diskussion um die Reihenfolge bzw. die wechselseitige Abhängigkeit psychischer und physiologischer Reaktionen reicht von der Überlegenheit der physiologischen über die psychischen Komponenten (James-Lange Theorie) (James 1884; Lange und Slaby 2012) und umgekehrt (Cannon-Bard-Theorie; Bard 1928; Cannon 1927) zur Zwei-Faktoren-Theorie der EmotionEmotionenTheorien unter Einbeziehung kognitiver Bewertungen von Umweltereignissen (Schachter und Singer 1962) bis zu neojamesianischen Theorien wie Damásios Theorie der somatischen Marker, denen zufolge das Empfinden physiologischer Veränderungen ein bedeutsamer Bestandteil von Emotionen ist (Damásio 1994).
Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass psychische und physiologische Prozesse sich wechselseitig bedingen und regulieren. Die physiologische Aufrechterhaltung der körperlichen Funktionsfähigkeit, die sich z. B. durch die Kalorienzufuhr zur Deckung des Grundumsatzes oder einer Mindestschlafdauer objektivieren lässt, kann mit einem psychischen Equilibrium einhergehen, da körperliche Grundfunktionen und damit Grundmotive wie z. B. Hunger befriedigt sind. Somit werden regulatorische Prozesse wie die Aufnahme von Nahrungsmitteln als Folge von Hunger einerseits motivational und damit durch psychische Prozesse, andererseits durch eine Vielzahl endokriner, immunologischer, zentral- und periphernervöser Mechanismen beeinflusst. Auf endokriner Ebene führt u. a. das orexigene Hormon GhrelinGhrelin, dessen Konzentration vor der NahrungsaufnahmeNahrungsaufnahmeperiphere/zentrale Regelkreise am höchsten ist, zu einer Stimulation von Neuropeptid Y und Agouti-Related Protein (AgRP) im Ncl. arcuatus. Gegenregulatorisch kommt es zu einer inhibitorischen Wirkung auf die Nahrungsaufnahme u. a. durch das Peptid YYPeptid YY (PYY 3–36), das in verschiedenen Darmabschnitten produziert wird. Die Konzentration an PYY 3–36 variiert proportional zum Energiewert der aufgenommenen Nahrung, d. h., sie ist bei fettreichen Speisen höher als nach proteinreicher Nahrung (Drobnjak und Ehlert 2010). Bestehen physiologische Abweichungen vom gesunden Körpermilieu wie ein erhöhtes Körpergewicht in Relation zu Körpergröße (AdipositasAdipositasDysregulation, psychologische und physiologische), liegt eine psychologische und physiologische Dysregulation vor. Diese kann sich bei der Adipositas physiologisch u. a. durch erhöhte Ghrelinspiegel aufgrund von erfolglosen Diäten (Cummings et al. 2002) und psychisch durch einen Kontrollverlust bei der Nahrungsaufnahme oder einschlägige Lernerfahrungen mit einer Präferenz hochkalorischer Nahrungsmittel äußern (Platte und Meule 2016).
Regulation, Gegenregulation und Dysregulation physiologischer Prozesse sind deshalb für das Verständnis psychosomatischer Prozesse grundlegend, weil sich nur bei Berücksichtigung der Interaktion und Veränderung beider Systeme, also psychischer und physiologischer Vorgänge, Gesundheit, Gesundheitsabweichungen und manifeste Erkrankungen erklären lassen.

Physiologische Bedeutung regulativer Prozesse

Physiologische Regulationsprozessephysiologische BedeutungEine der Herausforderungen endokriner Substitution besteht bei pathologischen Vorgängen in der Qualität der Imitation physiologischer Prozesse. Liegt z. B. bei einem Patienten ein insulinpflichtiger DiabetesDiabetes mellitusinsulinpflichtiger vor, so besteht eine der Adhärenzschwierigkeiten darin, dass der Betroffene ein besonders gutes Verständnis für den Zusammenhang zwischen Nahrungsaufnahme und notwendiger hormoneller Substitution (Selbstverabreichung von Insulin) benötigt. Im gesunden Organismus führt die Aufnahme von Nahrungsmitteln zu einer Kaskade von zentralnervösen und peripheren, quasi automatisch ablaufenden Anpassungsleistungen, die neben der erlebten Sättigung zur Aufrechterhaltung der körperlichen Funktionsfähigkeit beitragen. Bei der Behandlung des Diabetes muss in diesen Regulationsprozess substituierend eingegriffen werden, um die physiologische Reaktion auf die Nahrungsaufnahme gewährleisten zu können. Die Qualität der gesunden Regulation physiologischer Prozesse wird dabei von dispositionellen Voraussetzungen, Verhaltensmerkmalen, stabilen und volatilen psychischen und soziokulturellen Merkmalen beeinflusst.

Moderatoren physiologischer Regulationsprozesse

Genetische Merkmale
Physiologische RegulationsprozesseModeratorenPhysiologische Regulationsprozessegenetische MerkmaleDie Bedeutung der genetischen Ausstattung eines Menschen für die physiologische Reagibilität unter Ruhe- und Belastungsbedingungen lässt sich einerseits mittels der genetischen Merkmale anhand von genomweiten Assoziationsstudien zur Erfassung spezifischer Polymorphismen und andererseits mittels epigenetischer Veränderungen wie Methylierung oder Histonmodifikationen infolge adaptiver Prozesse an die Lebensbedingungen abschätzen (Ehlert et al. 2013). In der Ursachenforschung z. B. zur Adipositas, die nachweislich kardiovaskuläre Erkrankungen, Typ-2-Diabetes und gewisse Krebserkrankungen begünstigt, wurde eine Vielzahl von krankheitsspezifischen Single-Nucleotide-Polymorphismen (SNPs)Single-Nucleotide-Polymorphismen (SNPs) auf verschiedenen Genen gefunden. Interessanterweise sind diese genetischen Merkmale jedoch nicht mit der Adipositas per se assoziiert, sondern mit spezifischen anthropometrischen Maßen wie z. B. der Waist-to-Hip-Ratio (WHR) oder dem Taillenumfang. Zu dieser Fragestellung wurden in einer Metaanalyse der Daten aus 22 Polymorphismenstudien 50 000 SNPs von 2 100 Genen untersucht. Dabei konnten erstens Unterschiede bei bereits bekanntem WHR- oder Taillenumfang-assoziierte Polymorphismen bestätigt werden, und zweitens fand sich ein eindeutiger geschlechtsspezifischer Effekt nur für Frauen. Allerdings zeigte sich auch eine Gen-Gen-Interaktion von mehr als 300 Genen (Yoneyama et al. 2014), was die Interpretation der genetischen Befunde deutlich erschwert.
Als Folge von kardiovaskulären Erkrankungen, Gestationsdiabetes, Adipositas oder Mangelernährung bei schwangeren Frauen lassen sich bei den Nachkommen als epigenetische Phänomene eine Hyper- oder Hypomethylierung in mehr als 5 000 Genen, die mehrheitlich mit dem Glukosemetabolismus und Inflammation assoziiert sind, nachweisen (El Hajj et al. 2014).
Für regulatorische Prozesse physiologischer Systeme sind sicherlich genetische Besonderheiten zu berücksichtigen. Allerdings ist der aufklärende Varianzanteil an der Verursachung pathophysiologischer Prozesse deutlich geringer als zu Beginn dieses Jahrtausends vermutet und die Gen-Gen-Interaktion noch weitgehend unerforscht. Epigenetische Prozesse nehmen per se keinen Einfluss auf die genetische Konstellation, sondern beeinflussen die Funktionsweise wie die Genexpression. Hier findet sich eine Reihe von bahnbrechenden Studien, bei denen SNP-Analysen, Methylierungsmuster spezifischer Genabschnitte, lebensgeschichtliche Variablen wie Traumatisierung oder aversive Lebensbedingungen in der Kindheit kombiniert erhoben wurden und pathophysiologische Mechanismen für Subgruppen von Patienten mit z. B. einer posttraumatischen Belastungsstörung (PTBS) oder Depression aufgezeigt werden konnten (Klengel et al. 2013). Kritisch anzumerken ist, dass derzeit die epigenetischen Messmethoden in den verschiedenen Laboratorien nur bedingt reliabel sind und bisher unbekannt ist, ob z. B. pränatal erworbene Hyper- oder HypomethylierungenEpigenetik/epigenetische MechanismenHyper-/Hypomethylierung durch veränderte Umweltbedingungen reversibel sind.
Biologische Moderatoren
Physiologische RegulationsprozesseModeratorenEine Vielzahl biologischer Variablen beeinflusst die Anpassungsleistung an Umweltbedingungen. Es steht außer Zweifel, dass Geschlechts- und Altersmerkmale auf die physiologische Verarbeitung von externen Reizen Einfluss nehmen. So sind Frauen aufgrund der endokrinen Variation und der gesamthaft erhöhten Östrogensekretion über den Lebenszyklus hinweg bis zur Menopause vor kardiovaskulären ErkrankungenKardiovaskuläre Erkrankungenbiologische Moderatoren besser geschützt als Männer, jedoch hebt sich dieser Vorteil nach der Menopause auf. Auch erhöhen schwangerschaftsabhängige Erkrankungen wie Präeklampsie oder Gestationsdiabetes das Risiko einer kardiovaskulären Erkrankung (Appelman et al. 2015), wobei beide schwangerschaftsbedingten Erkrankungen in einer engen Beziehung zu psychosozialen BelastungenBelastungenAnpassungsleistungen, physiologischeBelastungenpsychosoziale stehen (Silveira et al. 2014; Yu et al. 2013).
Bei biologischen Moderatoren psychophysiologischer Prozesse ist davon auszugehen, dass mehrere Merkmale durch ihre Interaktion spezifische gesundheits- oder krankheitsbezogene Wirkungen zeigen. Eine gute parasympathische Regulation, die z. B. durch die Aktivität des Vagusnervs auf das kardiale System abgebildet werden kann, geht mit einer hohen subjektiv und objektiv messbaren Schlafqualität einher (Werner et al. 2015). Eine Störung der zirkadianen RhythmikZirkadianer RhythmusStörungen, wie sie bei Schichtarbeitern gegeben ist, führt jedoch zu einer Abnahme der parasympathischen Aktivität und ist mitverursachend für kardiovaskuläre Erkrankungen (Lee et al. 2015). So zeigte sich, dass eine reduzierte vagale Aktivität (erniedrigte Herzratenvariabilität) mit einem verlangsamten Absinken des diastolischen Blutdrucks, des Kortisols und proinflammatorischer Biomarker nach akuter psychosozialer Belastung einhergeht (Weber et al. 2010) (Abb. 7.5).
Verhaltensmerkmale und Stressbewältigung
Physiologische RegulationsprozesseVerhaltensmerkmalePhysiologische RegulationsprozesseStressbewältigungUngünstige Effekte auf physiologische Prozesse infolge einer Störung der zirkadianen Rhythmik sind nicht nur bei Schichtarbeitern oder bei Flugreisenden über mehrere Zeitzonen hinweg zu beobachten, sondern auch im Zusammenhang mit social jet lag. Diese Form des JetlagsJetlagsozialer bezieht sich auf Personen, die aufgrund ihrer individuellen Chronobiologie zu den Spätaufstehern und Nachtmenschen gehören, infolge ausbildungsbedingter, beruflicher oder familiärer Pflichten morgens jedoch früh aufstehen müssen. Bei nicht wenigen dieser Personen kommt es zu einem chronischen Schlafmangel (< 6 h pro Nacht), wodurch das Risiko eines Diabetes mellitusDiabetes mellitusSchlafmangel, chronischer deutlich erhöht ist (Larcher et al. 2015). Im Ncl. suprachiasmaticus des Hypothalamus, der als „Zeitgeber“ via Lichtexposition wirkt, erfolgt die Expression der sog. Clock-GeneClock-Gene. Diese beeinflussen u. a. die zirkadiane Rhythmik des Kortisols, und umgekehrt beeinflusst ein Kortisolanstieg infolge psychosozialer Stressexposition die Genexpression (Abbruzzese et al. 2014). Eine Beurteilung gesundheitsbezogenen Verhaltens wie dem Schlaf ist also von unterschiedlichsten biologischen und verhaltensbezogenen Merkmalen abhängig und stellt ein gutes Beispiel für die Multikausalität psychosomatischer Prozesse dar.
Anpassung(sreaktion)physiologischeStressStressbewältigung/-managementphysiologische AnpassungVerhaltensmerkmale umfassen körperliche Aktivierung wie Alltagsbewegung oder Sport, Ernährungsverhalten, den Konsum psychotroper Substanzen, das Sozialverhalten und das Ausmaß an erlebter sozialer Unterstützung oder den sozioökonomischen Status. Besondere Bedeutung für die Regulation physiologischer Prozesse besitzt die Fähigkeit zur Anpassung an akuten und chronischen Stress sowie Traumata, welche unten genauer beschrieben werden. Die Bewältigung individuell erlebter Belastungen und damit die physische Konstitution wird jedoch auch von psychischen Merkmalen beeinflusst, die im Folgenden exemplarisch aufgezeigt werden.
Stabile psychische Merkmale
Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass PersönlichkeitsmerkmalePersönlichkeitsmerkmalephysiologische Anpassung, aber auch das Ausmaß an Intelligenz oder Spiritualität als relativ stabile Konstrukte anzusehen sind, die den psychophysiologischen Anpassungsprozess an die jeweiligen Lebensbedingungen beeinflussen. So wurde z. B. das Kontinuum von NegativismusNegativismus zu OptimismusOptimismus mit einer Vielzahl physiologischer Anpassungsleistungen in Beziehung gesetzt. Neuere Befunde sprechen dafür, dass es einen indirekten Effekt von Optimismus auf günstige Gesundheitsentwicklungen gibt. So wird die Überlebenszeit bzw. Rezidivrate bei Krebserkrankungen nicht direkt durch Optimismus beeinflusst, sondern eine optimistische Grundeinstellung fördert die Sinnfindung im Leben mit einer Krebserkrankung, und diese steht in einer positiven Relation zu verschiedenen Biomarkern (Pascoe und Edvardsson 2013).
Stressbewältigung/-managementResilienzIm Kontext von Optimismus ist das ResilienzkonstruktResilienz(entwicklung)Stresbewältigung zu betrachten, das als die Fähigkeit zum Erhalt psychischer Belastbarkeit und innerer Stärke beschrieben werden kann (Bonanno et al. 2011). Auch bei diesem Konstrukt ist davon auszugehen, dass es einen indirekten Vermittlungsweg zwischen psychischer Widerstandfähigkeit und physischer Stabilität gibt. So konnten wir in einer Untersuchung an jungen gesunden Frauen ohne Einnahme oraler Kontrazeptiva zeigen, dass es keinen direkten Zusammenhang zwischen subjektiv erlebtem Stress und der Regelmäßigkeit des Menstruationszyklus gibt, dass ein Zusammenhang zwischen diesen beiden Merkmalen jedoch dann gegeben ist, wenn das Ausmaß an Resilienz als Moderator in die Datenanalyse einbezogen wird. Das heißt, die Zyklusregelmäßigkeit wird nur dann beeinträchtigt, wenn hoher Stress bei niedriger Resilienz vorliegt (Palm und Ehlert 2014).
Anpassung(sreaktion)physiologischeEmotionsregulationEmotionsregulationEmotionsregulation stellt eine weitere bedeutsame Einflussgröße der physiologischen BelastungenAnpassungsleistungen, physiologischeAnpassungsleistung auf Belastungssituationen dar (Gross 1998). Das Konstrukt dient der Erfassung von Strategien zur emotionalen Up- oder Downregulation und zeigt Effekte auf unterschiedlichste Biomarker. So konnten z. B. die Gesichtsmuskulatur und ereigniskorrelierte Potenziale im EEG durch die Wahl der jeweiligen Emotionsregulationsstrategie manipuliert werden (Baur et al. 2015). In Abhängigkeit von der emotionalen Bewältigungsstrategie wie der hedonistischen Emotionsregulation lassen sich übermäßige physiologische Stresseffekte bei akutem Stress dämpfen, wobei dieser Effekt nicht nur bei Normo-, sondern auch bei medikamentös unbehandelten Hypertonikern zu beobachten ist (Wirtz et al. 2006a).
Soziokulturelle Faktoren
Anpassung(sreaktion)physiologischesoziokulturelle FaktorenFrühe LebenserfahrungenLebenserfahrungen, frühe, die u. a. durch sozioökonomische Verhältnisse und das elterliche Verhalten beeinflusst werden, haben nachweislich langanhaltende psychophysiologische und epigenetische Konsequenzen für Gesundheit und KrankheitKrankheitfrühe LebenserfahrungenGesundheitfrühe Lebenserfahrungen. Kulturelle Besonderheiten wie die aversiven epigenetischen Effekte des niederländischen Hungerwinters im Zweiten Weltkrieg auf die Nachkommen stellen ein Beispiel für die dramatischen Konsequenzen von Mangelernährung bei Schwangeren dar (Tobi et al. 2014; Kap. 3.1.8).
Die Bedeutung einer stabilen familiärenFamilienbedingungen/-beziehungenAnpassungsleistungen, physiologische Struktur für das seelische Wohlbefinden der Ehepartner und Kinder wird von der Art des Zusammenlebens beeinflusst. In einer Stichprobe von türkischen Frauen, die sich in einer monogamen oder einer polygamen Ehe befanden, wurde gerade für die älteren Frauen der polygamen Partnerschaften eine deutlich erhöhte depressive Gestimmtheit gefunden (Özer et al. 2015). Die Partnerschaftsqualität scheint jedoch auch in monogamen Beziehungen einen moderierenden Effekt auf Pathophysiologien zu nehmen. So werden Merkmale des metabolischen Syndroms wie Hüftumfang, Blutdruck, Triglyzeride, HDL-Cholesterin nicht direkt durch die Partnerschaftsqualität, jedoch indirekt durch den moderierenden Effekt depressiver Gestimmtheit bei männlichen und weiblichen Partnern beeinflusst (Henry et al. 2015). Kinder zeigen körperliche (z. B. reduzierte Immunfunktion) und seelische Fehlanpassungen (Verhaltensauffälligkeiten) infolge elterlicher Konflikte, weniger aufgrund einer erfolgten Scheidung als vielmehr aufgrund der vorausgehenden familiären Belastungen wie elterliche Konflikte, inkongruenter Erziehungsstil, psychopathologische Auffälligkeiten der Eltern und nachfolgenden Belastungen wie einer sozioökonomischen Verschlechterung (Nunes-Costa et al. 2009).

Resümee

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass physiologische Prozesse durch eine Vielzahl Anpassung(sreaktion)physiologischebiologische Moderatorenbiologischer, psychologischer und soziokultureller Faktoren beeinflusst werden. Die Herausforderung der psychosomatischen Forschung und der praktischen Arbeit besteht darin, theoriegeleitet experimentelle Untersuchungsstrategien einzusetzen, um die wechselseitige Beeinflussung und die Effekte oben skizzierter Faktoren in ihrer Bedeutung adäquat abbilden zu können.

Interaktive Modelle der physiologischen Anpassung an Umweltereignisse

Anpassung(sreaktion)physiologischeinteraktive ModelleIm letzten Jahrhundert gab es eine intensive wissenschaftliche Auseinandersetzung mit den individuellen physiologischen Reaktionen auf Belastungen, die im Folgenden als StressStress bezeichnet werden. Ging es zu Beginn des Jahrhunderts noch um die Klärung der Frage, welche physiologischen Reaktionen infolge einer Bedrohung auftreten (Cannon 1929), entwickelte Selye (1956) ein physiologisches Anpassungsmodell an länger andauernden StressStressAnpassungsmodelle. Diesem Modell zufolge wird kurzfristig eine erhöhte physiologische Widerstandskraft gezeigt (Alarmreaktion), langfristig sind jedoch körperliche Fehlanpassungen (Widerstandsstadium) und Schädigungen bis hin zum Tod (Erschöpfungsstadium) zu beobachten. Grundannahme dieser frühen Modelle und ihrer wissenschaftlichen Weiterentwicklungen ist die Interaktion zwischen Umweltgegebenheiten, ihrer Wahrnehmung und der daraus resultierenden psychophysiologischen Reaktion.

Das transaktionale Stressmodell

Anpassung(sreaktion)physiologischetransaktionales StressmodellTransaktionales StressmodellLebensbedingungen, die von einem Individuum als Stress erlebt werden, hängen zum einen von den objektiven Merkmalen der Situation ab. Zum anderen wird dieses Erleben (a) stark von der individuellen Wahrnehmung der Situation, (b) den Möglichkeiten ihrer kognitiven und emotionalen Verarbeitung, (c) dem individuell verfügbaren Verhaltensrepertoire und (d) der daraus resultierenden abschließenden Bewertung der Belastung beeinflusst.
Das Zusammenspiel von objektiven und subjektiven Faktoren beschreiben Lazarus und Folkman (1984) in ihrem transaktionalen Stressmodell. Danach wird jede Situation, in der sich eine Person befindet, bzgl. ihres Ausmaßes an Bedrohung (Primärbewertung) und den zur Verfügung stehenden Bewältigungsmöglichkeiten (Sekundärbewertung) beurteilt. Als Resultat dieser Bewertungsprozesse werden Kognitionen wie automatische Gedanken, Annahmen, Erwartungen oder Einstellungen aktiviert, die wiederum mit Emotionen und physiologischen Vorgängen einhergehen und in sichtbares Verhalten einmünden. In Abhängigkeit von den Ergebnissen dieser komplexen Vorgänge und von den Konsequenzen aus manifestem Verhalten kommt es zu einer abschließenden Bewertung der Situation und des Erfolgs ihrer Bewältigung, die mittel- oder langfristig das BewältigungsverhaltenBewältigung(sstrategien/-verhalten)Einflussfaktoren in vergleichbaren Situationen beeinflussen wird.
Die körperlichen Vorgänge, die mit der Bewertung einer Stress-Situation in Zusammenhang stehen, lassen sich u. a. anhand charakteristischer hormoneller Veränderungen beschreiben. Dazu gehören die KatecholamineKatecholamineStress des sympathiko-adrenomedullären (SAM) Systems und die Hormone der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HHNA). In einer Reihe von Studien konnten wir nachweisen, dass die subjektive Belastung durch einen standardisierten psychosozialen Stressor (im Sinne der o. g. Primär- und Sekundärbewertung) in einem eindeutigen Zusammenhang mit physiologischen Stressmarkern stand. Je höher das Ausmaß der wahrgenommenen Bedrohung und je geringer die Überzeugung, dass die zur Verfügung stehenden Mittel geeignet seien, die Situation erfolgreich zu bewältigen, desto höher war der Anstieg des Stresshormons KortisolKortisolStressreaktion und verschiedener hämodynamischer Parameter (Gaab et al. 2005; Hammerfald et al. 2006; Wirtz et al. 2006b). Den physiologischen Anpassungsleistungen wird im folgenden Stressmodell besondere Rechnung getragen.

Das Allostase-Modell

Anpassung(sreaktion)physiologischeAllostase-ModellAnpassung(sreaktion)physiologischeAllostase-ModellAllostase-ModellSterling und Eyer (1988) verwendeten erstmals den Begriff der Allostase, um die physiologischen Fähigkeiten der Anpassung an sich verändernde Umweltbedingungen zu beschreiben. Diese Anpassung geht über das Homöostasekonzept hinaus. HomöostaseHomöostase bedeutet, dass der Organismus bestrebt ist, nach einer Anstrengung in ein physiologisches Gleichgewicht zurückzukehren. Beispielsweise führt eine körperliche Anstrengung zu einem Blutdruckanstieg, wobei sich der Blutdruck nach Eintreten der Ausgangsbedingungen wieder auf seinem Basisniveau einpendelt.

Allostase bezieht sich auf die gegenregulatorischen Prozesse, mit denen darauf abgezielt wird, länger anhaltenden oder gravierenderen äußeren Belastungen physiologisch entgegenzuwirken, wobei es zu funktionellen und/oder morphologischen körperlichen Veränderungen kommt.

Eine allostatische Aktivierung als Folge einer Überbelastung wird auch als allostatische LastAllostatische Last aufgrund der physiologischen Veränderungen beschrieben. Nach McEwen (1998) ist diese allostatische Last dann zu erwarten, wenn Stress wiederholt auftritt, homöostatische Anpassungsprozesse fehlen (inadäquate StressreaktionenStressreaktion/-reaktivitätinadäquate) oder die Stressantwort prolongiert auftrittStressreaktion/-reaktivitätprolongierte. Indikatoren der allostatischen Last sind neben abweichenden Stresshormonspiegeln, erhöhten Entzündungsparametern, veränderten Blutfettwerten und einem erhöhten Wert des Glykohämoglobins HbA1C, erhöhte Hautfaltendickenwerte oder eine ungünstige WHR (Juster et al. 2010; s. auch Kap. 4.1).
Am Beispiel der AdipositasAdipositasallostatische Last lässt sich dieser Vorgang wie folgt skizzieren: Übergewichtige Menschen beschreiben häufig, dass sie unter Stress leiden, und es wurde gezeigt, dass sie eine länger anhaltende Stimmungsverschlechterung als Folge von Stress zeigen als normalgewichtige Personen (Adam und Epel 2007; Epel et al. 2009). Physiologisch ist sowohl die Baseline-Aktivität verschiedener physiologischer Systeme verändert als auch ihre Stressreaktivität prolongiert (Bensons et al. 2009; Brydon 2011; Brydon et al. 2008; Jones et al. 2012). Diese ungünstige immunologische, endokrine und kardiovaskuläre Stressreaktivität führt zu einem erhöhten Risiko für DepressionDepression/depressive StörungenStress(reaktivität), Diabetes mellitusDiabetes mellitusStressreaktivität, kardiovaskuläreKardiovaskuläre ErkrankungenStressreaktivität oder inflammatorische Erkrankungen.

Psychobiologische Adaptation als lebenslanger Prozess

AdaptationpsychobiologischeAnpassung(sreaktion)psychobiologischeDie bisherigen Erklärungsmodelle beziehen sich primär auf die (Fehl-)Anpassung an akuten oder chronischen Stress bzw. an LebensereignisseLebensereignissebelastende mit belastenden Auswirkungen auf die psychische und physische Verfassung. Darüber hinausgehend ist jedoch zu berücksichtigen, dass bereits pränatale Stressoren weitreichende Konsequenzen für die spätere postnatale Entwicklung haben können (La Marca-Ghaemmaghami und Ehlert 2015). Entsprechend der fetalen ProgrammierungshypotheseProgrammierungshypothese, fetale von Barker kann z. B. eine maternale Fehlernährung während der Schwangerschaft ein metabolisches SyndromMetabolisches Syndromfetale Programmierung und/oder Koronarerkrankungen im Erwachsenenalter begünstigen (Barker und Thornburg 2013).

Es lässt sich festhalten, dass Stress und Trauma zu physiologischen Veränderungen wie der Freisetzung von Stresshormonen, epigenetischen Anpassungen wie Hyper- oder Hypomethylierung oder Neurotransmitter-Up- oder Downregulationen via Rezeptorsensitivierung oder Rezeptorreduktion führen können. Einfluss auf diese Anpassungsprozesse nehmen genetische oder Persönlichkeitsmerkmale, Copingstrategien wie die Art der Emotionsregulation sowie physische Voraussetzungen wie altersbedingte körperliche Veränderungen. Auch ist inzwischen nachgewiesen, dass prä-, peri- und postnatale Konstellationen die psychophysische Anpassung an das weitere Leben beeinflussen können.

Inwiefern ein Mensch auch nach subjektiv als sehr ungünstig erlebten Belastungen psychophysisch Resilienz zeigtResilienz(entwicklung)LebensereignisseResilienz oder mit Fehlanpassungen wie einem BurnoutBurnout-SyndromReaktion auf Belastung oder mit einer Krankheit oder Störung reagiert, hängt von der Vielzahl und der Interaktion der oben skizzierten Einflussgrößen ab. Bedeutsam ist jedoch die Tatsache, dass die Anpassung, Fehlanpassung oder Krankheit die weitere Entwicklung auch eines bereits erwachsenen oder älteren Menschen beeinflusst. Deshalb ist die psychophysiologische Adaptation an materielle und immaterielle Umweltbedingungen als ein lebenslanger Prozess zu verstehen (Abb. 7.1).

Grundlagen und Methoden der Psychophysiologie

Die PsychophysiologiePsychophysiologie befasst sich mit den Zusammenhängen zwischen psychischen und physiologischen Prozessen, beschränkt sich dabei auf den Humanbereich und verwendet nichtinvasive Messmethoden, wobei Psychophysiologen diese „Grenze“ oft überschreiten. Unter den psychischen Prozessen kann dabei das ganze Spektrum menschlichen Erlebens und Verhaltens erforscht werden. Auf physiologischer Ebene interessieren primär die physiologischen Effekte oft unbewusster psychischer Prozesse, wobei zentral- und periphernervöse, endokrine und immunologische Prozesse Inhalt dieser Untersuchungen sein können.

Psychophysiologische Messmethoden

PsychophysiologieMessmethodenIm Folgenden wird primär auf Messmethoden mit Bezug zum zentralen, autonomen und somatischen Nervensystem eingegangen. Zusammenhänge psychischer Prozesse mit dem endokrinen und Immunsystem werden in Kap. 5 bzw. Kap. 6 behandelt.
Zentrales Nervensystem
NervensystemzentralesZentrales Nervensystempsychophysiologische MessmethodenPsychophysiologieMessmethodenPsychophysiologieNervensystemzentralesDas zentrale Nervensystem (ZNS) setzt sich aus Gehirn und Rückenmark zusammen. In der Psychophysiologie hat das Elektroenzephalogramm (EEG)Elektroenzephalografie (EEG), bei dem mittels Elektroden auf der Kopfoberfläche elektrische Potenzialunterschiede zwischen jeweils zwei Ableitungsorten erfasst werden, eine lange Tradition. Die gemessenen Potenzialunterschiede können verschiedenen Frequenzbändern zugeordnet werden. Oft werden in psychophysiologischen Untersuchungen auch ereigniskorrelierte Potenziale (ERP)Ereigniskorrelierte Potenziale (ERP) ermittelt, wobei physiologische Reaktionen auf einen wiederholt präsentierten Zielreiz erfasst und gemittelt werden.
So untersuchten Kolassa et al. (2005) in einer Studie zu zentralnervösen Indikatoren von SpinnenphobieSpinnenphobiezentralnervöse Indikatoren, ob bei Spinnenphobikern im Vergleich zu Patienten mit einer sozialen Phobie bzw. Gesunden Unterschiede im ERP vorlagen. Dabei mussten die Teilnehmer Bilder bzgl. Objekt (Blume, Vogel, Spinne) oder Farbe (die Objekte waren rot oder blau eingefärbt; emotionaler Stroop-Task, wobei ein Konflikt zwischen Druckfarbe und Objekt besteht) identifizieren und mittels Tastendruck so schnell wie möglich rückmelden. Die Autoren konnten zeigen, dass die Spinnenphobiker die Spinnen signifikant schneller als die neutralen Bilder und schneller als die Kontrollgruppen erkannten. Des Weiteren wiesen die Spinnenphobiker bei der Identifikation der Spinnenbilder im Vergleich zu den neutralen Bildern eine signifikant erhöhte Amplitude der parietalen P300 und P400 auf, wobei die Amplitude im Vergleich zu den beiden Kontrollgruppen bzgl. P300 im Trend und bzgl. P400 signifikant erhöht war. Der Befund einer erhöhten kortikalen Aktivität bei Konfrontation mit visuellen Angststimuli spiegelt vermutlich eine effizientere Aktivierung eines ganzen Angstnetzwerkes wider, was wiederum eine raschere Verhaltensantwort ermöglicht, die sich in schnelleren Reaktionszeiten zeigte.
Zusätzlich zum EEG bzw. ERP gibt es eine Reihe von neueren Forschungsansätzen, bei denen indirekte Indikatoren zentralnervöser Prozesse z. B. mit Positronenemissionstomografie (PET) oder funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) untersucht werden (La Marca 2016).
Autonomes Nervensystem
NervensystemautonomesAutonomes Nervensystempsychophysiologische MessmethodenPsychophysiologieNervensystemautonomesDas autonome Nervensystem (ANS) spielt in der Psychophysiologie eine wesentliche Rolle, vor allem wenn die Thematik Stress und Entspannung im Fokus der Aufmerksamkeit liegt. Das ANS setzt sich aus dem sympathischen (SNS), dem parasympathischen (PSNS) und dem enterischen NervensystemNervensystementerisches (ENS) zusammen, wobei sich die meisten Untersuchungen auf die ersten beiden Teilsysteme beschränken.
Die inneren Organe, Muskeln und Drüsen werden dabei durch das SNS (z. B. Schweißdrüsen), das PSNS (z. B. M. detrusor vesicae, zur Kontraktion der Harnblase) oder durch beide Teilsysteme (z. B. Herz) innerviert. Die Aktivität des SNS steht dabei mit der Kampf-oder-Flucht-Reaktion in Zusammenhang, die Aktivität des PSNS hingegen mit Ruhe und Verdauung. Beide Teilsysteme arbeiten synergistisch zusammen, d. h. auf das gleiche Ziel hin, und können unabhängig voneinander aktiviert sein (Kap. 7.3.2, „Interindividuelle stressphysiologische Unterschiede“). Nachfolgend sollen einige für die Psychophysiologie wesentliche Aktivitätsmaße vorgestellt werden (ausführlich dazu s. Cacioppo et al. 2007).
Aktivität der Schweißdrüsen
PsychophysiologieSchweißdrüsenaktivitätPsychophysiologieAktivitätsmaßeVon den beiden Arten von SchweißdrüsenSchweißdrüsenaktivität, apokrinen und ekkrinen, sind in der Psychophysiologie die kurzfristig stressreaktiven ekkrinen Schweißdrüsen relevant. Diese befinden sich vorwiegend an den Händen und Füßen und werden ausschließlich durch den Sympathikus innerviert.
Der häufigste Ableitungsort sind die Hände, wobei zwei Elektroden platziert werden, die entweder beide auf einem aktiven (bipolar) oder eine auf einem aktiven und eine auf einem passivem Ort (unipolar) angebracht werden. Bei der ersten, sog. exosomatischen Messung wird ein schwacher Strom appliziert und die Hautleitfähigkeit (skin conductance, SC) erfasst. Bei der zweiten, sog. endosomatischen Messung wird ohne die Anwendung von Strom das Hautpotenzial (skin potential, SP) erhoben. Bei beiden Methoden lassen sich sowohl Ruhewerte (level; SCL bzw. SPL) als auch Reaktionen (response; SCR bzw. SPR) auf Reize messen. Unter StressStressHautleitfähigkeit nimmt die Hautleitfähigkeit aufgrund erhöhter Aktivität des SNS zu (Abb. 7.2).
Wahbeh und Oken (2013) untersuchten Kriegsveteranen mit einer posttraumatischen Belastungsstörung (PTBS)Posttraumatische Belastungsstörung (PTBS)Stresstests bzgl. der SCR beim Betrachten unangenehmer Bilder aus dem International Affective Picture System (IAPS) und verglichen ihre Antworten mit denjenigen von Kriegsveteranen ohne PTBS bzw. Veteranen ohne Kriegserfahrung und ohne PTBS. Die gezeigten IAPS-Bilder beinhalteten Kriegsbilder, aber auch andere unangenehme Bilder (z. B. Spinnen). Die Auswertung ergab, dass Kriegsveteranen mit PTBS die höchste Anzahl SCR während der Bilderpräsentation zeigten. Diese Anzahl korrelierte zudem signifikant mit dem selbst berichteten Cluster-Wert für Vermeidung/Betäubung, der mittels klinischem Interview ermittelt wurde (Clinician-Administered PTSD Scale, CAPS; Blake et al. 1995). Dieser Befund unterstützt PTBS-Therapien, welche die Reduktion von Vermeidungsverhalten, Akzeptanz und Exposition mit Triggern beinhalten.
Herzaktivität
Herzaktivität, MessungPsychophysiologieHerzaktivitätDas Herz unterstützt den Körper bei Kampf- oder Fluchtverhalten und optimiert im Sinne homöostatischer und allostatischer Prozesse ein optimales Funktionieren des Körpers unter unterschiedlichen Anforderungen. Das Herz schlägt zwar auch ohne Stimulation durch das ANS, es wird aber in seiner Aktivität durch das ANS moduliert.
Der Goldstandard zur Messung der HerzaktivitätStressHerzaktivität bildet das Elektrokardiogramm (EKG)Elektrokardiografie (EKG). Die aus dem EKG ableitbare Herzrate (HR) stellt ein beliebtes psychophysiologisches Maß dar, das der kombinierten Kontrolle des SNS und PSNS unterliegt. Unter Ruhe dominiert der parasympathische Einfluss, weshalb der Ruhewert als Indikator für die Aktivität des VagusnervsVagale Aktivität herangezogen werden kann. Hierfür ist aber insbesondere die Herzratenvariabilität (HRV)Herzratenvariabilität (HRV) von großem Interesse. Sie beschreibt die Schwankungen der Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen. Die HRV kann u. a. mittels Spektralanalysen ausgewertet werden und Informationen zur vagalen Aktivität liefern (Reyes del Paso et al. 2013; Task Force 1996). Ein weiteres Maß für die vagale Aktivität stellt die respiratorische Sinusarrhythmie (RSA)Respiratorische Sinusarrhythmie (RSA) dar, also Schwankungen, die in Zusammenhang mit der Atmung auftreten. Sowohl die HR als auch die HRV bzw. RSA schwanken in Reaktion auf akuten Stress (Abb. 7.3).
Während das SNS und die HHNA schon früh als Stresssysteme erkannt und erforscht wurden, erhielt das PSNS bzw. der Vagusnerv erst spät die verdiente Aufmerksamkeit (Porges 1995).
Menschliche Stimme
PsychophysiologieStimmparameterEine zunehmend untersuchte Quelle, die Daten über biopsychosoziale Phänomene liefert, ist die menschliche StimmeStimme, menschliche. Verschiedene Eigenschaften der menschlichen Stimme (u. a. die Grundfrequenz) wurden mit StressStressStimmparameter und physiologischem ArousalArousal in Zusammenhang gebracht. Stress scheint z. B. die Grundfrequenz zu erhöhen (Giddens et al. 2013). Des Weiteren konnten Zusammenhänge zwischen Stimmparametern und der (Re-)Aktivität der HHNA, des SNS und PSNS aufgezeigt werden (Bermudez de Alvear et al. 2013; Stewart et al. 2013; Weusthoff et al. 2013). Dies ist u. a. deshalb interessant, weil die menschliche Stimme einfach und nichtintrusiv erhoben werden kann. Zukünftige Forschung muss die Bedeutung der Stimme als Indikator für emotionale Zustände und physiologisches Arousal jedoch noch weiter beleuchten.
Somatisches Nervensystem
NervensystemsomatischesPsychophysiologieNervensystemsomatischesSomatisches Nervensystem psychophysiologische MessmethodenPsychophysiologiesomatisiches NervensystemDas somatische Nervensystem innerviert die Skelettmuskulatur. Die efferente Steuerung erfolgt im Gegensatz zu der des ANS mehrheitlich willentlich. Mittels Elektroden auf der Haut lässt sich ein Oberflächen-Elektromyogramm (EMG)Elektromyografie (EMG) erfassen, das die summierte elektrische Aktivität wiedergibt, die durch motorische Einheiten, welche unter den Elektroden liegen, erzeugt werden (La Marca 2016).
In einer Studie von Woda et al. (2013) wurde u. a. das Schmerzerleben und die Muskelaktivität bei Patienten mit FibromyalgieFibromyalgie(-Syndrom)Schmerzerleben (FM), bei Patienten mit myofaszialem SchmerzsyndromMyofasziales Schmerzsyndrom (MFS) (MFS) und schmerzfreien Kontrollen untersucht. Dabei wurde eine bipolare, jeweils beidseitige EMG-Ableitung u. a. über dem M. masseter vor, während und nach einem Stresstest (Trier Sozialer Stress TestTrier Sozialer Stress Test (TSST), TSST; Kirschbaum et al. 1993) durchgeführt. Im EMG konnte ein signifikanter Zeiteffekt auf die Muskelaktivität festgestellt werden, wobei die höchste Ausprägung unmittelbar nach dem TSST auftrat. Während der gesamten Untersuchung zeigte die FM-Gruppe gemittelt höhere EMG-Werte als die Kontrollgruppe, dafür schwankte die Muskelaktivität kaum im Verlauf der Stressprovokation (schwacher Anstieg und kaum erkennbare Recovery). Die Muskelaktivität veränderte sich lediglich bei der Kontroll- und der MFS-Gruppe signifikant.

Messung der Stressreaktion

Stressreaktion/-reaktivitätMessung/MessgrößenPsychophysiologieStressreaktion, MessungDie Erhebung der Stressreaktivität erlaubt einen Einblick in die Funktionsfähigkeit einzelner Organe, Organsysteme und des gesamten Organismus und stellt somit eine wesentliche Bereicherung für das Verständnis von Gesundheit und Krankheit dar.
Phasen der Stressreaktion
Stressreaktion/-reaktivitätPhasenNach einer Habituationsphase, bei der eine Person sich an das Untersuchungssetting gewöhnen kann, beginnt eine StressuntersuchungStressUntersuchung mit der Erhebung einer Baseline (Abb. 7.4; alternativ: Ausgangswert oder Tonus), die einem möglichst stressfreien Zustand ohne experimentelle Reizung entspricht (z. B. Fragebogen ausfüllen oder neutrales Videomaterial betrachten).
Wird eine Person darüber informiert, dass sie in Kürze einen Stresstest absolvieren soll, geben die anschließenden Messungen eine antizipierte Stressreaktion wider. Die Stressantwort aufgrund der Antizipation soll eine bessere bzw. schnellere Reaktion auf den eigentlichen Zielreiz hin ermöglichen. Analog dazu zeigen z. B. auch Muskeln oder Nervenzellen nach einem Signalreiz eine vorausgehende, für die eigentliche nachfolgende Aktivität hilfreiche Aktivitätsverschiebung in Richtung des erwünschten Zielzustands, ohne aber die intendierte Aktion auszulösen.
Mit dem Beginn des Stresstests setzt die eigentliche stressbezogene Aktivierung ein. In einer ersten Welle erreichen zunächst die neuronal vermittelten Reaktionen ihr Maximum (z. B. Anstieg von Herzrate oder Katecholaminspiegel), während in einer zweiten Welle endokrin vermittelte Reaktionen verzögert ihre stärkste Ausprägung erreichen (z. B.: Kortisol erreicht Maximum mit 20- bis 30-minütiger Verzögerung) (Dickerson und Kemeny 2004; Ehlert 2011).
Nach dem Ende des Stresstests bzw. nach Erreichen des Zenits der Stressantwort, auch als Peak-Antwort bezeichnet, beginnt die Erholungs- bzw. Recovery-Phase. Je nach Biomarker kann der Abfall (bzw. Anstieg) unterschiedlich schnell erfolgen. Zeitlich verzögert tritt eine Restaurations- bzw. Erhaltungsphase auf, bei der die vorangehenden Anstrengungen kompensiert werden (z. B. durch vermehrten oder tieferen Schlaf).
Maße zur Charakterisierung der Stressreaktion
Es gibt verschiedene Maße, um eine Stressreaktion zu beschreiben. Neben Rohwerten werden auch Maße berechnet, die Aktivitätsänderungen z. B. während der Stressphase wiedergeben. Die einfachste Variante stellen Differenz- bzw. Δ-Werte dar, also das Ergebnis von Subtraktionen. Diese werden absolut oder relativ (im Verhältnis zur Baseline) angegeben. Des Weiteren haben sich Formeln zur Bestimmung der Fläche unter der Kurve (Area Under the Curve, AUC; Pruessner et al. 2003) bewährt. Es gibt dabei verschiedene AUCs, z. B. die Berechnung der Gesamtfläche unter der Kurve (AUC with respect to the ground; AUCg), eine veränderungssensitive AUC, bei der die Baseline mitberücksichtigt wird (AUC with respect to increase; AUCi) oder AUCs, die nur spezifische Phasen der Stressreaktion berücksichtigen (z. B. AUCrecovery; Nierop et al. 2006). Die Wahl der adäquaten Messgröße hängt dabei von der zugrunde liegenden Fragestellung ab.
Ginty et al. (2012) untersuchten den Zusammenhang zwischen kognitiven Fähigkeiten (allgemeine mentale Fähigkeit und Gedächtnisleistung) und der endokrinen und kardiovaskulären Reaktion auf drei Stressoren: (a) einem Stroop-Test (Kap. 7.3.1, „Zentrales Nervensystem“), (b) einem Mirror Tracing Task, bei dem mit einem Stift einem über einen Spiegel ersichtlichen Stern nachgefahren werden muss, wobei ein Alarm ertönt, sobald man mit dem Stift von der Figur abweicht, und (c) einer auf Video aufgenommenen Rede, bei der man sich verteidigen soll, nachdem man fälschlicherweise des Taschendiebstahls beschuldigt wurde. Die Stressreaktion von Kortisol wurde als AUCg, die kardiovaskuläre (HR, SBP, DBP) Stressreaktion hingegen als Differenzwert zwischen der Baseline und dem durchschnittlichen bzw. maximalen Wert während den drei Stresstests operationalisiert.
Zusammenfassend wurden unter Kontrolle verschiedener Kovariaten (u. a. sozioökonomischer Status, Geschlecht, Kortisol-Baseline) signifikante positive Zusammenhänge gefunden. Eine höhere Stressreaktion ging also mit einer besseren kognitiven Funktionsfähigkeit einher.
Interindividuelle stressphysiologische Unterschiede
Stressreaktion/-reaktivitätinterindividuelle UnterschiedeNicht alle Individuen reagieren gleich auf Stress. Einerseits zeigen sich Unterschiede im Ausmaß der Reaktion, wobei subjektive Selbstberichte und physiologische Reaktionen oft nicht übereinstimmen (Campbell und Ehlert 2012). Anderseits unterscheiden sich Individuen in der Dominanz der aktivierten Systeme: So kann z. B. jemand bei Stress mit einem HR-Anstieg reagieren, der eher durch einen Aktivitätsanstieg des SNS zustande kommt, während jemand anderes mit einem ähnlichen HR-Anstieg reagiert, der durch einen Aktivitätsabfall des PSNS erreicht wird. In Bezug auf das ANS wurde der Begriff der autonomen BalanceAutonome Balance eingeführt, die einem eher unidimensionalen Konstrukt entspricht (Wenger und Cullen 1972). Berntson et al. (1994) führten hingegen den Begriff des autonomen Raums ein (autonomic space). Damit sollte verdeutlicht werden, dass das SNS und PSNS nicht in einem reziproken unidimensionalen Verhältnis zueinander stehen, d. h., dass die Aktivität des einen Systems also nicht automatisch abnimmt, nur weil die Aktivität des anderen Systems zunimmt. Personen können sich dabei typsicherweise im Dominanzverhältnis zwischen den beiden Ästen voneinander unterscheiden.
Da nicht nur das ANS auf Stress reagiert, sondern alle stresssensitiven Systeme interagieren (Abb. 7.5), kann der Begriff des autonomen Raumes theoretisch auf alle Systeme ausgeweitet werden. Zutreffender ist somit wohl die Einordnung jeder Person in einem „multidimensionalen StressachsenraumStressachsenraum, multidimensionaler“.
Die multidimensionale Charakterisierung ist jedoch insbesondere deshalb schwierig, weil von nicht linearen Zusammenhängen auszugehen ist. Nichtsdestotrotz haben sich verschiedene Autoren mit der Balance zwischen unterschiedlichen StresssystemenStresssystem(e)Balance beschäftigt. Ali und Pruessner (2012) betonen z. B. die Bedeutung des Verhältnisses zwischen der Stressreaktion von Alpha-Amylase im Speichel (sAA; Indikator des SNSs) und der von Kortisol (als Indikator der HHNA). Sie konnten zeigen, dass eine Dominanz von sAA gegenüber Kortisol mit dem Erleben früher kritischer Lebensereignisse assoziiert war. Solche mathematischen Verhältnisse müssen statistisch jedoch korrekt verwendet und interpretiert werden (Sollberger und Ehlert 2016).

Psychophysiologie in der Diagnostik, Therapie und Evaluation

Nachdem die verschiedenen stressrelevanten physiologischen Systemen und einige Grundlagen psychophysiologischer Messungen behandelt wurden, sollen darauf aufbauend ein paar hilfreiche Hinweise für eine adäquate psychophysiologische DiagnostikDiagnostikpsychophysiologische, TherapieTherapiepsychophysiologische Messungen und Evaluation gegeben werden. Dabei geht es primär um den Nachweis intra- oder interindividuell auffälliger Ausgangs- bzw. Reaktionswerte und den Einsatz individuell angepasster Interventionen, um eine Verbesserung der vor der Behandlung gemessenen Messwerte zu erreichen.

Psychophysiologische Messungen zu diagnostischen Zwecken

PsychophysiologieMessungendiagnostische ZweckeDas Ziel dieses Unterkapitels ist die frühzeitige Erkennung dysfunktionaler Prozesse, die einen Risikofaktor für die Gesundheit darstellen. Von Interesse sind einerseits Messungen von BiomarkernBiomarkerallostase-/stressrelevante, um direkt Einsicht in die Aktivität bzw. „Gesundheit“ der zugrunde liegenden physiologischen Systeme zu erhalten. Andererseits können Provokationstests Einblicke in dysfunktionale psychophysiologische Zusammenhänge geben (z. B. inadäquate StressreaktionenStressreaktion/-reaktivitätinadäquate). Des Weiteren stellen Biomarker Indikatoren für assoziierte physiologische oder psychologische Konstrukte dar. So konnten z. B. Jarczok et al. (2015) zeigen, dass eine Vielzahl von Biomarkern, die Informationen über den autonomen, inflammatorischen, glykämischen und Lipidstatus lieferten, u. a. mit selbst berichteter Gesundheit assoziiert waren. Von allen Biomarkern war dabei die HRV am stärksten mit der selbstberichteten Gesundheit korreliert.
Biomarker können aber nicht nur Informationen über die aktuelle psychophysiologische Gesundheit liefern, sondern auch zur Früherkennung bzw. zur prognostischen Risikoeinschätzung herangezogen werden. So konnte dieselbe Arbeitsgruppe (Jarczok et al. 2014) nachweisen, dass die HRV den CRP-Spiegel 4 Jahre später vorhersagte. Ähnlich konnte ein prognostischer Zusammenhang zwischen der Kortisol-StressreaktionStressreaktion/-reaktivitätKortisolKortisolStressreaktion und der Entwicklung von Bluthochdruck (Hamer und Steptoe 2012) oder der Progression von Koronararterienverkalkung (Hamer et al. 2012) nachgewiesen werden.
Stressparameter
PsychophysiologieStressparameterNachfolgend werden stress- und allostaserelevante BiomarkerBiomarkerallostase-/stressrelevante aus der Literatur zusammengetragen, um die Vielfalt potenziell zu erhebender Marker aufzuzeigen.
Parameter der akuten Stressreaktion
Stressreaktion/-reaktivitätakuteIn einem Übersichtsartikel konnten Dedovic et al. (2009) zeigen, dass verschiedene Stresstests unterschiedliche zentralnervöse Aktivierungs- und Deaktivierungsmuster hervorriefen. Studien, die den Montreal Imaging Stress Task (MISTMontreal Imaging Stress Task (MIST); Dedovic et al. 2005) anwandten (einen für Bildgebungsuntersuchungen entwickelten Stresstest), fanden mehrheitlich eine Deaktivierung des orbitofrontalen Kortex, des präfrontalen Kortex (PFC) und des Hippokampus.
Chida und Hamer (2008) haben psychophysiologische Stressstudien zusammengetragen, in denen neuroendokrine, autonome und kardiovaskuläre Marker berücksichtigt wurden. Das Ziel der Arbeit war die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen akuter physiologischer Stressreaktivität mit chronischen psychosozialen Faktoren. In den 729 berücksichtigten Studien an nichtklinischen Populationen wurden die Ergebnisse für Kortisol, Noradrenalin, Adrenalin, Hautleitfähigkeitsniveau (SCL), Herzrate (HR), diastolischen Blutdruck (DBP), systolischen Blutdruck (SBP), mittleren arteriellen Blutdruck (MBP), Präejektionszeit (Indikator des SNS) und Herzratenvariabilität (HRV) berichtet. Es stellte sich u. a. heraus, dass Feindseligkeit, Aggression und Typ-A-Verhalten positiv, Angst, Neurotizismus und negativer Affekt negativ mit der kardiovaskulären StressreaktionStressreaktion/-reaktivitätkardiovaskuläre zusammenhingen. Die letzten drei psychosozialen Faktoren gingen zudem auch mit einer schwächeren kardiovaskulären Recovery einher. In einem Übersichtsartikel unserer Arbeitsgruppe (Campbell und Ehlert 2012) wurden 49 Studien berücksichtigt, die Zusammenhänge zwischen den psychischen und physiologischen Effekten des Trier Social Stress Tests (TSST) untersuchten. Die verschiedenen Studien verwendeten dabei am häufigsten Kortisol, ACTH, HR, SBP, DBP, sAA, Noradrenalin und Adrenalin. Es zeigte sich, dass u. a. Post- und Prä-Post-Differenz-Messungen der momentanen Befindlichkeit (z. B. Angst) kaum mit der kardiovaskulären Stressreaktion zusammenhingen.
Steptoe et al. (2007) führten eine Metaanalyse zu inflammatorischen Effekten von akutem StressStressreaktion/-reaktivitätZytokine durch, wobei 30 Studien die Einschlusskriterien der Autoren erfüllten. Sie durchsuchten die Literatur nach Effekten auf verschiedene Zytokine (TNF-α, IFN-γ, IL-1β, IL-1ra, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10) und CRP, wobei nur für TNF-α, IL-1β, IL-6 und CRP genügend Studien für eine metaanalytische Auswertung vorlagen. Signifikante oder zumindest grenzwertig signifikante Effekte fanden sie für die drei letztgenannten Marker.
Messung allostatischer Last
Allostatische LastPsychophysiologieallostatische LastStressallostatische LastMit allostatischer Last sind die Langzeitkosten gemeint, die bei misslungener oder langanhaltender Anpassung an chronisch bestehenden Belastungen auftreten (Kap. 7.2.2). Während das theoretische Konzept der Allostase gut nachvollziehbar ist, stellt die Messung der allostatischen Last eine Herausforderung dar. Als primäre Mediatoren führt McEwen (2003) Glukokortikoide, Dehydroepiandrosteron (DHEA), Katecholamine und Zytokine an. Diese wurden um sekundäre Parameter ergänzt, die allostatische Änderungen aufzeigen, die der Reaktion der primären Mediatoren folgen, wie z. B. metabolische (z. B. Insulin und Glukose), kardiovaskuläre (z. B. SBP und DBP) und immunologische Parameter (z. B. CRP und Fibrinogen) (Juster et al. 2010). In Studien zu allostatischer Last werden nach Häufigkeit des Auftretens metabolische (34 %), neuroendokrine (25 %), kardiovaskuläre (20 %), anthropometrische (11 %) und immunologische Parameter (10 %) erhoben (Juster et al. 2010). Dabei werden jeweils für jeden aufgeführten Biomarker Quartile berechnet, wobei das ungesündere Quartil jeweils mit 1 codiert wird, während die anderen drei Quartile mit 0 codiert werden. Eine höhere Summe entspricht dabei einem höheren allostatischen Belastungsindex („Allostatic Load Index“).
Grundlagen psychophysiologischer Diagnostik
  • PsychophysiologieDiagnostikEine wiederholte Erhebung eines Biomarkers während psychischer Prozesse erlaubt Einblick in verschiedene Eigenschaften und besitzt eine größere Aussagekraft über die Funktionsweise eines Biomarkers bzw. des zugrunde liegenden physiologischen Systems als eine Einzelmessung. So konnten z. B. Yaroslavsky et al. (2013) Depression nur unter Berücksichtigung einer Kombination der RSA-Baseline und -Reaktion auf einen traurigen Filmausschnitt vorhersagen, nicht jedoch bei einer Einzelauswertung der Maße.

  • Die Aggregation von Messungen eines BiomarkersBiomarkerMessungen, psychophysiologische zu ein und demselben Zustand oder Prozess ist genauer als eine einmalige Messung. In diesem Zusammenhang sind ambulante Messungen im Gegensatz zu Labormessungen von Vorteil, da in der realen Umgebung des Patienten Reaktionen auf eine Vielzahl von StressorenStressorenMessungen, psychophysiologische ermittelt werden können, womit eine zutreffendere Aussage über mögliche psychophysiologische Dysfunktionen erlaubt.

  • Bezüglich der Anzahl der Biomarker bzw. Indikatoren eines physiologischen Systems empfiehlt es sich, mehrere Biomarker zu berücksichtigen, da mehrheitlich nur mittlere Korrelationen zwischen Indikatoren desselben physiologischen Systems vorliegen (z. B. Brindle et al. 2014). Entsprechend groß ist allerdings der Aufwand, sodass Art und Menge der Messparameter je nach Fragestellung und Machbarkeit adäquat gewählt werden müssen.

  • Bezüglich der Anzahl der zu untersuchenden physiologischen Systeme, die zur „Diagnosestellung“ herangezogen werden sollen, empfiehlt sich basierend auf Kap. 7.3.2 („Interindividuelle stressphysiologische Unterschiede“) eine multidimensionale Stressachsenerhebung, um z. B. das Ungleichgewicht zwischen verschiedenen Systemen oder deren reziproken Beeinflussung zu erfassen.

Funktionstests
PsychophysiologieFunktionstestStressreaktion/-reaktivitätFunktionstestsNebst standardisierten Stresstests können im Labor auch spezifische Funktionstests eingesetzt werden, die physiologische Systeme gezielt stimulieren oder hemmen und zur Diagnose dieser Systeme herangezogen werden können. Als Beispiel sei hier der Cold Face Test (CFTCold Face Test (CFT); Khurana et al. 1980) genannt. Dieser Test stellt ein diagnostisches Verfahren zur Untersuchung der Funktionsfähigkeit des Vagusnervs dar. Dabei wird durch die Applikation eines Kältereizes im Gesicht eine vorübergehende trigeminal-vagal vermittelte Abnahme der Herzrate induziert (= Imitation des Tauchreflexes). In einer Studie unserer Arbeitsgruppe (La Marca et al. 2011) konnten wir nachweisen, dass Personen mit guter vagaler Funktionsfähigkeit, also einem raschen Abfall der Herzrate, im Vergleich zu Probanden mit einer schlechten Funktionsfähigkeit eine verminderte Kortisolreaktion und eine geringere Stimmungsverschlechterung nach akutem psychosozialen Stress zeigten. Dieser Befund deutet darauf hin, dass einerseits die psychophysiologischen Effekte von akutem Stress von der Funktionsfähigkeit des Vagusnervs abhängen, andererseits sprechen die Ergebnisse für eine funktionale Interkonnektivität zwischen dem PSNS und der HHNA (Abb. 7.5).

Psychophysiologische Messungen zu therapeutischen Zwecken

PsychophysiologieMessungentherapeutische ZweckeBiofeedbackBiofeedback stellt die Rückmeldung biologischer Informationen dar. In der Regel beinhaltet diese psychophysiologische Methode die visuelle oder auditorische Rückmeldung elektrophysiologisch erhobener Daten, die Informationen über die (Re-)Aktivität des zentralen und autonomen Nervensystems oder muskulärer Anspannung liefern. Neue Technologien ermöglichen auch die kontinuierliche Rückmeldung endokriner Marker (z. B. Phillip et al. 2012: „real-time continuous glucose monitoring“, für Diabetiker). Es ist eine Frage der Zeit, bis auch inflammatorische oder genetische Informationen (z. B. die RNA-Konzentration) automatisiert und in Echtzeit rückgemeldet werden können. Die Idee hinter dem Biofeedback ist einerseits die Rückmeldung und damit Wahrnehmung bzw. Bewusstwerdung mehr oder weniger unbewusster körperlicher Signale und andererseits deren Beeinflussung. Patienten können lernen, sich bzw. ihren Körper zu kontrollieren und im Sinne operanter Konditionierung z. B. besser und schneller zu entspannen. Dadurch werden neben Veränderungen physiologischer Prozesse auch zahlreiche kognitive Vorgänge (z. B. SelbstwirksamkeitSelbstwirksamkeit(serfahrungen)Biofeedback) beeinflusst. Entsprechend wurde die Effektivität von Biofeedback bei zahlreichen psychischenPsychische StörungenBiofeedback Störungsbildern und somatischen Erkrankungen nachgewiesen (s. Crevenna 2010).
Um eine sinnvolle Anwendung sicherzustellen, sollten vor der BiofeedbackBiofeedbackIndikationen-Behandlung folgende Fragen beantwortet werden:
  • 1.

    Welches physiologische System ist betroffen bzw. unterstützt die Behandlung des vorliegenden Problems am besten?

  • 2.

    Welches psychologische Phänomen (Stress, Ärger, Anspannung, Entspannung etc.) liegt dem vorliegenden Problem zugrunde?

  • 3.

    Welche Phasen des identifizierten psychologischen Phänomens (Kap. 7.3.2, „Phasen der Stressreaktion“) sind besonders betroffen?

Je nach Ergebnis der psychophysiologischen Diagnostik und je nach Antwort auf die o. g. Fragen können unterschiedliche therapeutische Implikationen resultieren.
InterventionenpsychophysiologischeBeispielsweise wurden bei Patienten mit Bluthochdruck verschiedene nichtpharmakologische Interventionen zur Senkung des Blutdrucks erforscht. Neben der Wirksamkeit von Biofeedback wurde die Effektivität von entspannungsassoziiertem Biofeedback, progressiver Muskelrelaxation, Stressmanagement-Training, autogenem Training und verschiedenen meditationsbasierten Interventionen untersucht. Eine Metaanalyse (Rainforth et al. 2007; Einschlusskriterium: Studiendauer von mindestens 8 Wochen, von Baseline- zu Post- oder Follow-up-Messung) ergab keinen signifikanten blutdrucksenkenden Effekt von Biofeedback, progressiver Muskelrelaxation oder sonstiger Stressmanagement-Trainings. Einzig transzendentale Meditation konnte den Blutdruck nachweislich senken. Der Einsatz verschiedener Meditationsformen erfolgt in neuerer Zeit bei der Behandlung psychischer Störungen und/oder körperlicher Erkrankungen immer häufiger. MeditationMeditation ist dabei nicht mit Entspannung gleichzusetzen, auch wenn Entspannungsreaktionen wiederholt nachgewiesen werden. Vielmehr wird ein verändertes Bewusstsein (z. B. für die Einheit von Körper und Geist) betont. Gemäß einer aktuellen Arbeit (Nagele et al. 2014; Einschlusskriterium: Studiendauer von mindestens 24 Wochen) weisen, anders als in der Analyse von Rainforth et al. (2007), verschiedene Stressreduktionstechniken auf einen langfristigen blutdrucksenkenden Effekt bei HypertonieHypertonieMeditation hin. Die inkonsistente Befundlage zwischen den Metaanalysen kann auf zahlreiche methodische Schwächen der verschiedenen Studien zurückgeführt werden.
Psychophysiologische Methoden können weiter auch im Kontext von Expositionen bei phobischen Stimuli eingesetzt werden. Hierbei können die psychobiologischen Vorgänge bewusst gemacht und die Effekte der therapeutischen Interventionen optimiert werden. Während solcher Konfrontationen können zusätzlich Entspannungstechniken erlernt werden (angewandte Entspannung; Clark et al. 1994), um das autonome Gleichgewicht wohl schneller und effektiver in Richtung einer parasympathischer Dominanz zu verschieben. Eine Metaanalyse zu Entspannungstrainings bei AngstAngst(störungen)Entspannungstraining konnte die besten Effekte für angewandte Entspannung, Meditation, progressive Muskelrelaxation und autogenes Training nachweisen (Manzoni et al. 2008).
Allgemein können Effekte psychophysiologischer Interventionen potenziell auf die Ausgangsaktivität und/oder die Reaktivität der interessierenden Systeme erfolgen, wobei ein zusätzlicher Wirkmechanismus in der Beeinflussung kognitiver Prozesse der Patienten zu sehen ist. In Anlehnung an das transaktionale Stressmodell von Lazarus wäre somit eine positive Veränderung auf der Ebene der primären und sekundären Bewertung denkbar, was eine reduzierte Stressreaktivität und damit möglicherweise auch eine Reduktion der Grundaktivität (z. B. durch die Abnahme perseverativer Kognitionen) nach sich ziehen könnte.

Psychophysiologische Messungen zur Evaluation von Interventionen

Ein Behandlungserfolg ist nur dann ein Behandlungserfolg, wenn er sich auch im Bereich der physiologischen Ebene nachweisen lässt.“

Birbaumer (1982: 301)

InterventionenEvaluationPsychophysiologieEvaluation von TherapieerfolgPsychophysiologische Messungen können für die Evaluation von Interventionen herangezogen werden. Hierbei stellt die Messwiederholung mit einer Messung vor Beginn der Behandlung und einer weiteren nach dem Ende das einfachste Evaluationsvorgehen dar (Prä-Post-Vergleich). Oft erfolgen Messungen häufiger, z. B. um den Interventionserfolg engmaschiger zu erheben oder nicht erfolgreiche Behandlungen zu modifizieren. Messungen nach Beendigung einer Intervention (Follow-up) werden ebenfalls empfohlen, um die Nachhaltigkeit eines TherapieerfolgsBehandlungserfolg siehe Therapieerfolg zu überprüfen. Ein BehandlungserfolgTherapie kann dabei als eine Verbesserung bzw. Normalisierung der Ausgangswerte und/oder der Stressreaktion (z. B. schwächere Stressreaktion oder schnellere Recovery) definiert werden. Am wichtigsten bleibt eine Linderung der eigentlichen Beschwerden.
Im Kontext von Untersuchungen der Stresssysteme ist die Wiederholung von Stressprovokationstests zur Evaluation des Behandlungserfolgs problematisch. Faktoren wie Neuartigkeit, Unvorhersehbarkeit, Unkontrollierbarkeit, soziale Evaluation, persönliche Betroffenheit und Leistungs- bzw. Zeitdruck sind zentrale Determinanten der StressreaktionStressreaktion/-reaktivitätDeterminanten (u. a. Dickerson und Kemeny 2004; Mason 1968), die bei einer Messwiederholung so anders ausfallen können, dass die Vergleichbarkeit der prä- und postinterventionellen Stresstests nicht immer gewährleistet werden kann. In verschiedenen Studien konnte gezeigt werden, dass das ANS weniger anfällig für Habituationsprozesse ist als z. B. die HHNA (Schommer et al. 2003). Somit erscheint eine leichte Anpassung von Stresstest (Boesch et al. 2014) und eine multidimensionale Erhebung sinnvoll.

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