Jimo Borjigin hat einen speziellen Humor. Wenn die Neurowissenschafterin davon erzählt, wie viele Anfragen sie von Menschen aus aller Welt erhält, die sich freiwillig für die Teilnahme an ihren Studien melden wollen, kann sie sich vor lachen kaum halten. Borjigin erforscht an der University of Michigan, was genau im Gehirn passiert, wenn Menschen sterben. Wirklich witzig ist dieses Forschungsgebiet nicht, vielleicht lacht Borjigin bei ihren Vorträgen gerade deshalb so oft. Schnell wird sie aber wieder ernst und betont, dass sie derartige Angebote aus ethischen Gründen selbstverständlich ablehne.

Beim Sterben durchläuft das menschliche Gehirn Prozesse, die noch viele Rätsel aufgeben.
Getty Images

Die Vorgänge im Gehirn und übrigen Nervensystem während des Todes beschäftigen Forschende seit langem. Was genau bedeutet Sterben aus neurobiologischer Sicht? Und was hat es mit sogenannten Nahtoderfahrungen auf sich, von denen etliche Überlebende berichten, die gerade noch reanimiert werden konnten? Diese Fragen sind längst nicht im Detail geklärt. Die Forschung ist auf diesem Gebiet aus nachvollziehbaren Gründen schwierig und heikel: Niemand, der wirklich gestorben ist, kann von seinen Erfahrungen berichten. Medizinerinnen und Mediziner haben wiederum die Aufgabe, den Tod ihrer Patienten zu verhindern, nicht zu beobachten, wie er abläuft. Lange galten deshalb Tierversuche als einzige verlässliche, ethisch aber ebenfalls zunehmend umstrittene Möglichkeit, um die neuronalen Prozesse des Sterbens zu untersuchen.

Sprunghafter Anstieg

Studien mit Ratten waren auch für Jimo Borjigin der Ausgangspunkt ihrer Forschung. Vor rund einem Jahrzehnt machte sie mit ihrem Team eine unerwartete Entdeckung. Beim Tod unter kontrollierten Laborbedingungen reißt die Gehirnaktivität der Tiere nicht etwa plötzlich und dauerhaft ab, im Gegenteil: Die Forschenden konnten nach dem Kreislaufstillstand einen sprunghaften Anstieg der Aktivität in bestimmten Hirnarealen der Tiere messen. Im Vorjahr legten Borjigin und Kollegen dann im Fachjournal PNAS eine noch aufsehenerregendere Studie vor: Sie hatten dasselbe Phänomen auch bei sterbenden Menschen im Detail beobachtet.

Natürlich handelte es sich bei den Untersuchten nicht um gesunde Freiwillige, die für die Forschung starben. Beobachtet wurden insgesamt vier Patientinnen und Patienten, die im Koma lagen und für die es keine medizinischen Behandlungsoptionen mehr gab. Sie wurden nur noch durch Beatmungsgeräte am Leben gehalten. Nach Zustimmung ihrer Angehörigen wurden die lebenserhaltenden Maßnahmen beendet, während die elektrische Hirnaktivität mittels Elektroenzephalogramm (EEG) überwacht wurde.

Synchrone Hirnaktivität

Zwei der Patienten verstarben nach dem Abschalten der Maschine ohne weitere Auffälligkeiten. Die beiden anderen durchliefen hingegen einen erstaunlichen Prozess. Ihre Herzfrequenz stieg kurzfristig an, gleichzeitig wurde eine deutliche Zunahme elektrischer Signale in einigen Hirnbereichen registriert, die während des Komas inaktiv gewesen waren: Die sogenannte Gammawellenaktivität nahm schubweise in Hirnarealen zu, die für Träume, Halluzinationen und die bewusste Verarbeitung von Wahrnehmungen zuständig sind.

Einige Minuten nach dem Kreislaufstillstand breitet sich eine neuronale Entladungswelle im Gehirn aus. Der Vorgang ist aber nicht grundsätzlich irreversibel.
Getty Images

Die Hirnaktivität lief in unterschiedlichen Hirnbereichen sogar synchron ab – und ließ sich insgesamt noch Minuten nach dem Ende der künstlichen Beatmung beobachten. "Wir haben keine Möglichkeit herauszufinden, was diese Patienten erlebt haben", sagt Borjigin. Auch sie starben, ohne ein von außen erkennbares Bewusstsein wiederzuerlangen. Könnte es aber sein, dass diese Menschen während des Sterbens dennoch bewusste Erlebnisse hatten, dass die beobachteten Vorgänge in ihrem Gehirn Nahtoderfahrungen auslösten? Das sei zwar Spekulation, sagt Borjigin. Doch die Hinweise darauf würden sich verdichten.

Etwa 15 Prozent der Menschen, die nach einem Kreislaufstillstand reanimiert werden können, berichten von intensiven Nahtoderlebnissen: Das berühmte Licht am Ende des Tunnels zählt ebenso dazu wie starke emotionale Erfahrungen oder das Gefühl, den eigenen Körper zu verlassen. "Die Erfahrungsberichte Überlebender sind sehr individuell, es gibt aber wiederkehrende Muster", sagt der Neurologe Jens Dreier von der Charité Berlin. "Interessanterweise berichten die Patienten in 90 Prozent der Fälle, positive Dinge erfahren zu haben."

Rätselhafte Nahtoderfahrungen

Lange wurden Berichte über Nahtoderfahrungen in der Wissenschaft wenig ernst genommen. Das liegt auch daran, dass ab den 1970er-Jahren Parapsychologinnen und Spiritisten das Thema verstärkt für sich entdeckten. Nahtoderfahrungen wurden als Hinweis darauf gewertet, dass das menschliche Bewusstsein unabhängig vom Gehirn existiert, manche leiteten aus den Berichten gar die Existenz einer Seele und eines Lebens nach dem Tod ab. Wenig überraschend war das Thema in der Wissenschaft bald sehr umstritten und galt vielen Neurowissenschafterinnen und Medizinern als unseriös.

Das hat sich dank der Fortschritte der Hirnforschung längst geändert. Fachleute gehen heute davon aus, dass Nahtoderfahrungen ein physiologisches Phänomen sind: ausgelöst vom Gehirn in der akuten Krisensituation des drohenden Todes. Nicht eine Seele, sondern Vorgänge im Nervensystem und biochemische Prozesse sind demnach für diese Erlebnisse verantwortlich. Ob sie auftreten und wie lange die Hirnaktivität bei sterbenden Menschen messbar ist, hängt aber stark von den Umständen des Todes ab, sagt Dreier. Es gebe zwar Grundelemente, die beim Sterben immer zu beobachten sind, aber die genauen Abläufe seien keineswegs immer gleich.

"Eine wichtige Rolle spielt, wie schnell der Herzstillstand einsetzt. Das ist typischerweise eher ein allmählicher Prozess – das Herz wird schwächer, die Pumpleistung nimmt ab", sagt Dreier. "Bei einem drastischen Sauerstoffabfall dauert es aber nur etwa sieben Sekunden, bis der Patient nicht mehr ansprechbar ist und keine Reaktion mehr zeigt. Das ist noch nicht der Tod, sondern erst einmal nur ein Notprogramm des Gehirns, um Sauerstoff zu sparen." Die Gehirnaktivität ist zu diesem Zeitpunkt sehr stark gehemmt, die Gehirnzellen sind aber noch voll funktionsfähig.

Flutwellen im Gehirn

Nach einigen Minuten setzt dann eine elektrochemische Welle ein, bei der die Nervenzellen entladen werden. In der Medizin spricht man dabei von der "Spreading Depolarization". Diese Entladungswelle breitet sich sich mit ungefähr drei Millimetern pro Minute über das gesamte Gehirn aus. Lange Zeit dachte man, dass dieser Vorgang irreversible Hirnschäden verursacht und das endgültige Ende einleitet.

Dreier hat diesen Prozess detailliert erforscht und gemeinsam mit seinem Team eine überraschende Entdeckung gemacht: Die Folgen der Entladungswelle sind nicht unumkehrbar. Wenn die Sauerstoffversorgung zeitnah wieder einsetzt, können sich die Nervenzellen wieder vollständig regenerieren. Etwa fünf bis neun Minuten nach der neuronalen Entladung setzt allerdings der Zelltod ein, die Hirnschäden sind dann dauerhaft.

Neuronaler Kipppunkt

Während sich diese Welle nach und nach im Gehirn ausbreitet, werden auch andere Prozesse in Gang gesetzt – unter anderem kommt es zu einer massiven Ausschüttung von Botenstoffen. Dreier hält es für durchaus denkbar, dass auch diese biochemische Flut mit den Nahtoderfahrungen in Zusammenhang stehen könnte. Für Dreier ist die Erforschung dieser Vorgänge vor allem aus notfallmedizinischer Sicht wichtig. "Es gibt irgendwann den Moment, wo die Sache kippt und eine Reanimation nicht mehr möglich ist. Die wichtigste Frage ist aus medizinischer Sicht, wie man dieses Kippen verhindern kann." Eine allgemeingültige Antwort darauf gebe es aber vermutlich nicht.

Jimo Borijgin an der University of Michigan sieht das ähnlich. Sie verfolgt die Hypothese, dass Nahtoderfahrungen Teil des neuronalen Selbsterhaltungsprogramms sind, das wichtige Gehirnfunktionen so lange wie möglich bewahren soll. "Entgegen verbreiteter Annahmen ist das Gehirn während eines Herzstillstands hochaktiv. Dafür muss es einen Grund geben." Leider könne man mit sterbenden Menschen nicht kommunizieren, sagt die Neurowissenschafterin. Und lacht. (David Rennert, 9.6.2024)