Die CHRIS-Teilnehmerin versucht, die Geruchsprobe zu identifizieren.
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Zu den Untersuchungen der großen CHRIS-Bevölkerungsstudie im Vinschgau gehören auch Riechtests. Anhand der Daten von über 13 000 Menschen kann analysiert werden, wie eine reduzierte Riechfähigkeit mit der Genetik oder mit bestimmten Diagnosen zusammenhängt.

© Eurac Research | Tiberio Sorvillo

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„Der Geruchssinn könnte als Frühwarnsystem für Parkinson und Alzheimer dienen“

Ein Interview mit dem Neurowissenschaftler Johannes Frasnelli

by Barbara Baumgartner

Der Neurowissenschaftler Johannes Frasnelli, derzeit Gastprofessor am Institut für Biomedizin, erforscht die Zusammenhänge zwischen Gehirn und Geruchssinn. Im Interview erklärt er, wie Riechstörungen bei der Früherkennung neurodegenerativer Erkrankungen helfen könnten, weshalb Düfte uns oft auf eine Zeitreise schicken, und warum die Daten aus der CHRIS-Bevölkerungsstudie für seine Forschungsarbeit ein „Schatz“ sind.

Herr Frasnelli, was passiert in unserem Gehirn, wenn wir riechen?

Johannes Frasnelli: Bei jedem Atemzug strömen Duftmoleküle in unsere Nase, die dann in Kontakt mit den Riech-Rezeptorzellen im obersten Teil der Nase treten und diese auf eine Art und Weise verändern, dass ein elektrisches Signal entsteht. Dieses wird ins Gehirn weitergeleitet, wo der Reiz verarbeitet wird und in unser Bewusstsein gelangt. Wie das im Einzelnen funktioniert, verstehen wir in mancher Hinsicht sehr gut, manche Aspekte sind aber noch völlig unbekannt.

Ist der Geruchssinn denn weniger gut erforscht als andere Sinne?

Frasnelli: Im Vergleich zum Sehen oder Hören weiß man über das Riechen tatsächlich immer noch relativ wenig, wenn auch sehr viel mehr als vor ein paar Jahrzehnten. Einen großen Schub erhielt die Forschung 2004, als für die Entdeckung der Funktionsweise der Riechrezeptoren der Nobelpreis vergeben wurde. Durch COVID, mit dem Verlust des Geruchssinns als dem spezifischsten Symptom einer Infektion, hat das Interesse noch einmal zugenommen.

95 Prozent der Patienten mit Parkinson oder Alzheimer leiden an einer Riechstörung.

Johannes Frasnelli

Ein Schwerpunkt Ihrer Forschung zum Geruchssinn ist der Zusammenhang mit der Alzheimer- und Parkinson-Erkrankung. Was weiß man dazu schon?

Frasnelli: Im Allgemeinen verbinden wir diese wichtigsten neurodegenerativen Erkrankungen mit ganz bestimmten Symptomen – bei Alzheimer ist das die Demenz, bei Parkinson das charakteristische Zittern. Bei beiden Erkrankungen ist aber auch der Geruchssinn sehr stark beeinträchtigt: 95 Prozent der Patienten mit Parkinson oder Alzheimer leiden an einer Riechstörung. Und diese Störung tritt zehn bis fünfzehn Jahre vor den anderen Symptomen auf. Das ist natürlich sehr interessant, denn damit tut sich hier eine Möglichkeit der Früherkennung auf. Das Problem aber ist: Man kann den Geruchssinn aus vielen verschiedenen Gründen verlieren. Etwa 20 Prozent der Bevölkerung haben einen beeinträchtigten Geruchssinn, doch die meisten dieser Menschen werden nicht an Alzheimer oder Parkinson erkranken. Deshalb versuchen wir mit unserer Forschung, spezifische Beeinträchtigungsmuster zu entdecken, die in typischer Weise bei Alzheimer oder Parkinson auftreten.

Gibt es schon erste Hinweise auf solche Muster?

Frasnelli: Bei Alzheimer-Kranken scheint vor allem das Erkennen von Gerüchen beeinträchtigt – also dass man etwas riecht und den Geruch richtig identifizieren kann. Parkinson-Kranke haben dieses Defizit ebenfalls, bei ihnen ist dazu aber auch die Wahrnehmungsschwelle deutlicher verändert, das heißt, sie nehmen Gerüche erst dann wahr, wenn sie relativ stark sind.
Diese Beeinträchtigungsprofile gilt es nun noch viel genauer zu erforschen. Ziel ist, dass man irgendwann beim Hausarzt einen Riechtest machen kann, aus dem zu erkennen ist, ob jemand ein erhöhtes Risiko hat, an Parkinson oder Alzheimer zu erkranken. Dann könnte man schon in einem ganz frühen Stadium eingreifen und versuchen, die Krankheit aufzuhalten oder zu verlangsamen. Darauf arbeiten wir hin.

Welche besonderen Forschungsmöglichkeiten haben Sie da am Institut für Biomedizin?

Frasnelli: Die Daten aus der CHRIS-Gesundheitsstudie sind ein Schatz. An rund 13.000 Menschen aus der allgemeinen Bevölkerung wurde eine große Zahl Untersuchungen durchgeführt, darunter eben auch Riechtests. Man kann also auf die Allgemeinheit bezogen wirklich analysieren, inwiefern eine Reduktion der Riechfähigkeit mit der Genetik zusammenhängt, oder mit bestimmten Diagnosen.

Kann der Zusammenhang zwischen Geruchssinn und neurodegenerativen Erkrankungen auch Hinweise auf Entstehung oder Entwicklung dieser Krankheiten geben?

Frasnelli: Wir wissen bei Alzheimer und Parkinson zwar, was im Gehirn passiert – welche Proteine akkumulieren und wie dies zum Absterben von Nervenzellen führt – , aber wir wissen nicht, was die Erkrankungen auslöst; dazu gibt es verschiedene Theorien. Bei Parkinson ist eine Theorie, dass, was immer die Krankheit auslöst, womöglich über die Nase eindringt und von dort dann langsam seinen destruktiven Weg durch das Gehirn macht: Aus diesem Grund hätten Betroffene schon relativ früh eine Riechstörung, weil die Veränderungen im Riechkolben beginnen und sich von dort in jene Gehirnareale ausbreiten, die für das motorische Geschehen verantwortlich sind. Wie gesagt, das ist eine Hypothese. Relativ gesichert ist aber, dass die pathologischen Veränderungen im Gehirn schrittweise auftreten, zuerst in den riechbezogenen Bereichen des Gehirns, und erst später in anderen. Das könnte eben darauf hinweisen, dass etwas von außen in die Nase eindringt.

Wie gut riecht ein gesunder Mensch?

Frasnelli: Die Zahl der unterscheidbaren Gerüche ist unbekannt. Vor ein paar Jahren haben Forscher in einem Artikel vertreten, der Mensch könne eine Billion Gerüche unterscheiden; nach Kritik an der Studie haben sie dann von ein paar hundert Milliarden gesprochen, aber natürlich hat das niemand durchgetestet. Sicher ist es aber eine unvorstellbar große Zahl an Düften, die man mit einem normalen Geruchssinn unterscheiden kann. Was ein „normaler“ Geruchssinn ist, das ist in gewisser Weise natürlich auch eine philosophische Frage. Selbst wenn wir beide keine besonderen Beeinträchtigungen haben, sind unsere Riechwelten trotzdem mit Sicherheit ganz unterschiedlich, weil unser Rezeptorenrepertoire unterschiedlich ist.

Die Bereiche des Gehirns, in denen die Riechreize verarbeitet werden, sind auch für das Gedächtnis und die Emotionen zuständig.

Johannes Frasnelli

Kann man seinen Geruchssinn verbessern?

Frasnelli: Ja, durch Riechtraining kann man seinen Geruchssinn grundsätzlich verbessern, und zwar in jedem Alter. Wir haben Studien mit Spitzensommeliers durchgeführt, mit angehenden Sommeliers, mit Psychologiestudenten und mit Menschen, die den Geruchssinn verloren haben, und bei allen hat sich gezeigt, dass das wiederholte Riechen, Schnüffeln – es gibt da verschiedene Aufgaben – längerfristig zu einem verbesserten Geruchssinn führt. Und dieses Training wirkt sich nicht nur auf den Geruchssinn aus, sondern tatsächlich auch auf die Struktur des Gehirns.

Inwiefern?

Frasnelli: Die Bereiche des Gehirns, die für das Riechen zuständig sind, werden dicker. Das Gehirn lässt sich trainieren wie ein Muskel, wenn man zum Beispiel das Jonglieren übt, dann verändert das die dafür zuständigen Gehirnbereiche, und genauso bei anderen Fertigkeiten. Das Besondere am Geruchssinn jedoch ist: Die Bereiche des Gehirns, in denen die Riechreize verarbeitet werden, sind auch für das Gedächtnis und die Emotionen zuständig. Deshalb stellt sich die Frage: Kann man durch Riechtraining womöglich auch die emotionale Stabilität oder das Gedächtnis verbessern? Das müssen wir noch herausfinden.

Wecken Gerüche deshalb so häufig Erinnerungen – weil die gleichen Gehirnbereiche für Riechreize, Erinnern und Emotionen zuständig sind?

Frasnelli: Genau. Man nennt das den Proust-Effekt, nach Marcel Proust, den der Duft einer in Lindenblütentee getauchten Madeleine in seine Kindheit zurückversetzte. Wo im Gehirn Riechinformationen und Emotionen verarbeitet werden, sind auch die Gedächtnisinhalte gespeichert, und aus diesem Grund kann jeder von uns Anekdoten darüber erzählen, wie ein bestimmter Geruch eine ganz starke emotionale Erinnerung auslöste, sozusagen eine Zeitreise. Diese Erinnerungen können positiv sein, wie bei Proust, oder auch negativ: Es gibt etwa Beispiele von Menschen, die einen Verkehrsunfall überlebt haben, bei dem jemand verbrannt ist, und die danach keinen Grillabend ertragen können, weil der Geruch verbrannten Fleisches diese traumatische Erfahrung zurückbringt.

Was einen Apfel und eine Ananas für uns unterschiedlich „schmecken“ lässt, sind die Duftmoleküle, die in die Nase aufsteigen und die wir mit dem Geruchssinn wahrnehmen.

Johannes Frasnelli

Sie haben dem Geruchssinn ein ganzes Buch gewidmet, wo sie ihn einen „unterschätzten“ Sinn nennen – was meinen Sie damit?

Frasnelli: Vor die Wahl gestellt, einen ihrer Sinne aufzugeben, wählen die meisten Menschen den Geruchssinn. Das hat schon eine gewisse Berechtigung, denn natürlich ist der Geruchssinn für uns Menschen nicht so wichtig ist wie das Sehen und das Hören. Wir kommunizieren über Sprache und Gesten, wir schauen uns an, hören uns zu, wir riechen nicht aneinander. Also man kann sich verlieben, ohne dass man sich jemals gerochen hat, das ist durchaus möglich. Allerdings spielt der Geruchssinn eben eine wichtigere Rolle, als man gemeinhin annimmt, wobei sich vieles unbewusst abspielt: Wenn wir Zuhause sind, riecht es zum Beispiel nach Zuhause; wir merken es gar nicht, aber wenn wir bei jemand anderem sind, dann riecht es dort auch anders, wir fühlen uns nicht Zuhause, wir fühlen uns fremd. Ein wichtiger Aspekt, und ein Beispiel, wie wir den Geruchssinn unterschätzen, ist auch der Geschmack: Was wir in der Umgangssprache als Geschmack bezeichnen, ist ein Zusammenspiel von mehreren Sinnessystemen, bei dem der Geruchssinn die wichtigste Rolle spielt, weil nämlich die Duftstoffe auch von hinten über den Nasen-Rachenraum in die Nase aufsteigen. Mit der Zunge können wir nur fünf Geschmacksqualitäten unterscheiden – süß, sauer, salzig, bitter und umami. Was einen Apfel und eine Ananas für uns unterschiedlich „schmecken“ lässt, sind die Duftmoleküle, die in die Nase aufsteigen und die wir mit dem Geruchssinn wahrnehmen. Haben wir einen Schnupfen, dann findet zwischen Mundhöhle und Nasenhöhle viel weniger Austausch statt, und auf einmal schmeckt alles gleich, wie Karton. Ist der Geruchssinn beeinträchtigt, macht Essen und Trinken keinen richtigen Spaß mehr.

Welche Bedeutung hat der Geruchssinn in zwischenmenschlichen Beziehungen?

Frasnelli: Über die Duftstoffe, die wir über die Schweißdrüsen abgeben, wirken wir Menschen aufeinander ein, oft unbewusst. Bei der Anziehung zwischen Partnern spielt der Körpergeruch eine große Rolle. Aber dies ist nicht vergleichbar mit der Kommunikation über Botenstoffe, sogenannte Pheromone, wie sie im Tierreich stattfindet: Dort wird ein Duftstoff ausgesandt, der bei einem anderen Individuum derselben Spezies wie auf Knopfdruck eine Reaktion auslöst. Es gibt bei Tieren sehr viele Arten von Pheromonen – Territoriumspheromone, Alarmpheromone usw. Wenn dagegen beim Menschen von Pheromonen gesprochen wird, geht es dagegen offenbar immer nur um das Eine, nämlich wie ein Mann eine Frau anziehen kann. Es sind aber beim Menschen keine Pheromone bekannt, die auch wirklich als Pheromone wirken, also ein bestimmtes Verhalten auslösen – dafür sind wir einfach zu kompliziert gebaut. Aber der Mensch A mag den Körpergeruch des Menschen X angenehm finden, während der Mensch B den Geruch von X nicht ausstehen kann.

Also die Redensart, dass man jemanden nicht riechen kann, hat eine wissenschaftliche Grundlage?

Frasnelli: Auf jeden Fall. Aber wie genau das funktioniert, ist nicht ganz klar, und es ist auch nicht klar, was zuerst kommt: Findet man einen Menschen unangenehm wegen seines Geruchs, oder ist der Chef einfach ein so unangenehmer Mensch, dass man ihn nur zu riechen braucht und schon kommt einem die Galle hoch?

Johannes Frasnelli - Lecture zum Thema Pheromone

Johannes Frasnelli, geboren in Luzern und aufgewachsen in Algund, ist Neurowissenschaftler und Professor für Anatomie an der Universität Quebec in Trois-Rivières. Er erforscht den Geruchssinn und dessen umfassende Wirkung auf das menschliche Gehirn.

Am 14.2.2023 hält er im Auditorium von Eurac Research eine Public Lecture für Ober- und Berufsschüler zum Thema: „Du riechst so gut – ich kann dich nicht riechen. Gibt es Pheromone beim Menschen?“

In seinem preisgekrönten Buch „Wir riechen besser als wir denken“ beschreibt er für ein breites Publikum, wie der Geruchssinn funktioniert, welchen Einfluss er auf unsere Emotionen und unser Verhalten hat und was die neuesten Erkenntnisse der Forschung mit unserem Alltagsleben zu tun haben.

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