Ende Oktober 2012 fegte ein Hurrikan der „Kategorie 3“ mit einer solchen Wucht über New York City hinweg, dass dieser Tag in die Geschichte eingehen sollte. Superstorm Sandy verwandelte die Stadt, verursachte Schäden in Höhe von mehr als 60 Milliarden Dollar, tötete Dutzende und zwang 6.500 Patienten aus Krankenhäusern und Pflegeheimen evakuiert zu werden. Für Yoko Nomura war der Sturm jedoch auch: eine Chance.
Die Neurowissenschaftlerin befand sich im Zentrum eines natürlichen Experiments. Vor dem Hurrikan hatte Nomura, die am Queens College im Fachbereich Psychologie lehrt, eine Forschungskohorte von Hunderten von werdenden Müttern in New York zusammengestellt. Ihre Untersuchung, die Stress-in-Pregnancy-Studie, hatte sich 2009 vorgenommen, die möglichen Auswirkungen von pränatalem Stress auf ungeborenes Leben zu erforschen. Nomura wollte verstehen, auf welche Weise umweltbedingte Stressfaktoren Veränderungen in der Genexpression auslösen können, von denen bereits bekannt war, dass sie das Risiko für bestimmte neurologische Verhaltensweisen in der Kindheit wie Autismus, Schizophrenie und Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) beeinflussen.
Durch den Sturm erhielt ihre Forschung jedoch eine neue, dringende Frage. Eine Teilgruppe von Nomuras Gruppe schwangerer Frauen war während Sandy schwanger gewesen. Sie wollte wissen, ob der pränatale Stress, den ein Hurrikan mit sich bringt – das Erleben einer so einzigartigen Katastrophe –, sich anders auf die Kinder auswirkt, die diese Mütter in sich tragen, als auf die Kinder, die vor dem Sturm geboren oder nach ihm gezeugt wurden.
Mehr als ein Jahrzehnt später hat Yoko Nomura eine Antwort auf ihre Frage gefunden.
Die Schlussfolgerungen offenbaren eine verblüffende Diskrepanz: Kinder, die während Sandy im Mutterleib waren, haben heute ein überdurchschnittlich hohes Risiko für psychiatrische Erkrankungen. Mädchen, die Sandy vorgeburtlich ausgesetzt waren, litten später im Leben 20-mal häufiger an Angstzuständen und 30-mal häufiger an Depressionen als Mädchen, die nicht ausgesetzt waren. Jungen hatten ein 60-fach beziehungsweise 20-fach erhöhtes Risiko für ADHS und Verhaltensstörungen. Die Kinder zeigten bereits im Vorschulalter Symptome dieser Erkrankungen. „Unsere Ergebnisse sind äußerst alarmierend“, schreiben die Forscher in einer Studie aus dem Jahr 2022, in der sie ihre ersten Ergebnisse zusammenfassen. Das ist nicht die Art von Satz, die man normalerweise in den sonst so besonnenen Diskussionsteilen akademischer Arbeiten findet.
Doch die Forschung von Nomura und ihren Kollegen zeigt, dass ein sich veränderndes Klima nicht nur unsere Umwelt beeinflusst. Vielmehr führt die Klimakrise zu spürbaren Veränderungen in unseren Gehirnen.
In dem Maße, wie sich die Umwelt in der Welt dramatisch verändert, verändert sich auch unsere neurologische Landschaft. Die durch fossile Brennstoffe verursachten Veränderungen – von steigenden Temperaturen über Wetterextreme bis zum erhöhten Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre – beeinflussen die Gesundheit unseres Gehirns und wirken sich auf alle Bereiche aus, vom Gedächtnis bis hin zur Sprache, der Identitätsbildung und sogar der Struktur des Gehirns.
Die Beweise kommen aus den verschiedensten Bereichen. Psychologen und Verhaltensökonomen haben aufgezeigt, wie Temperaturspitzen zu einem Anstieg von häuslicher Gewalt bis hin zu Hassreden im Internet führen. Neurowissenschaftler haben dargelegt: Extreme Hitze und steigende CO₂-Werte beeinträchtigen die Entscheidungsfindung und verringern die Problemlösungsfähigkeit. Überträger von Gehirnerkrankungen wie Zecken und Moskitos erweitern mit der Erwärmung der Welt ihre Verbreitungsgebiete. Forscher wie Nomura haben gezeigt: Man muss nicht in den Krieg ziehen, um an einer posttraumatischen Belastungsstörung zu leiden: Die Gewalt eines Wirbelsturms oder eines Waldbrandes reicht aus.
Was die gesundheitlichen Auswirkungen der Klimakrise betrifft, so sagt die Neurowissenschaftlerin Burcin Ikiz: „Wir wissen, was im Herz-Kreislauf-System passiert; wir wissen, was im Atmungssystem passiert; wir wissen, was im Immunsystem passiert. Aber es gibt fast keine Forschungsergebnisse über Neurologie und die Gesundheit des Gehirns.“ Das Feld „klimatologische Neuroepidemiologie“ befindet sich noch in den Kinderschuhen. Aber Ikiz gehört wie Nomura zu einer wachsenden Zahl von Neurowissenschaftlerinnen, die versuchen, die Zusammenhänge zwischen Umwelt und neurologischer Fitness zu verstehen.
Während einer Hitzewelle im Sommer 2016 in Boston zeigten Harvard-Epidemiologen, dass Studenten, die in Wohnheimen ohne Klimaanlage lebten, kognitive Standardtests langsamer durchführten als diejenigen, die mit Klimaanlage lebten. Im Januar dieses Jahres stellten chinesische Wirtschaftswissenschaftler fest, dass Studenten, die an Tagen mit einer Temperatur von über 32 Grad Celsius an Mathetests teilnahmen, im Vergleich zu Testtagen mit einer Temperatur zwischen 22 und 24 Grad Celsius quasi ein Vierteljahr an Bildung verloren hatten.
Und die kognitive Leistungsfähigkeit ist nur die Spitze des schmelzenden Eisbergs.
Vielleicht haben Sie auch schon bemerkt, dass Sie sich an heißen Tagen aggressiver fühlen. Das gilt auch für Tiere: Schwarze Witwenspinnen neigen in der Hitze schneller zum Geschwisterkannibalismus; Rhesusaffen beginnen mehr Kämpfe miteinander. Auch der in den USA beliebte Baseball-Sport verändert sich: Bei steigenden Temperaturen neigen die Pitcher dazu, die Bälle häufiger absichtlich auf den Schlagmann zu werfen. Und Mitarbeiter des US-Postdienstes werden an Tagen mit mehr als 32 Grad Celsius etwa fünf Prozent häufiger belästigt und diskriminiert als an Tagen mit gemäßigten Temperaturen.
Neurowissenschaftler weisen auf eine Vielzahl von Wegen hin, wie die extreme Hitze auf das Verhalten einwirken kann. So fanden koreanische Forscher 2015 heraus, dass Hitzestress bei Mäusen eine Entzündung im Hippocampus auslöst, einer für die Gedächtnisspeicherung wichtigen Gehirnregion. Was die Aggression betrifft, so stellten finnische Forscher 2017 fest, dass hohe Temperaturen die Serotoninfunktion zu unterdrücken scheinen – und zwar vor allem bei Menschen, die Gewaltverbrechen begangen haben. Bei diesen Menschen könnte der Gehalt eines Serotonin-Transporterproteins im Blut, der stark mit der Außentemperatur korreliert, für fast 40 Prozent der Schwankungen der Gewaltverbrechensrate im Land verantwortlich sein.
„Wir bereiten unsere Gesundheitssysteme nicht vor“, sagt Ikiz. „Wir tun nichts in Bezug auf Prävention oder Schutzmaßnahmen.“
Foto: Josh Edelson/ Getty Images
Ikiz befasst sich insbesondere mit den neurodegenerativen Auswirkungen der Klimakrise. So kann eine längere Hitzeeinwirkung – einschließlich eines Anstiegs um ein einziges Grad Celsius – eine Vielzahl von biochemischen Stoffwechselwegen aktivieren, die mit Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson in Verbindung gebracht werden. Luftverschmutzung hat die gleiche Wirkung. Auch bei Ratten wurden solche Wirkungen beobachtet, nachdem sie eine Woche lang nur 15 Minuten pro Tag extremer Hitze ausgesetzt waren. Die fortgesetzte Verbrennung fossiler Brennstoffe, sei es durch direkte oder indirekte Auswirkungen, führt also zu mehr Demenz. Forscher haben bereits aufgezeigt, auf welche Weise demenzbedingte Krankenhausaufenthalte mit der Temperatur steigen.
Ikiz verweist sie auf Forschungsergebnisse, die darauf hindeuten, dass Blaualgen, die unter dem sich verändernden globalen Klima immer häufiger blühen, ein Neurotoxin freisetzen, das eine der überzeugendsten kausalen Erklärungen für das Auftreten der nicht genetisch bedingten ALS (auch bekannt als Lou-Gehrig-Krankheit oder Motoneuronen-Krankheit) bietet. Epidemiologen haben Häufungen von ALS-Fällen in der Nähe von Süßwasserseen mit Blaualgenblüten festgestellt. Dieser Aspekt der Forschung bereitet Ikiz die größten Sorgen. Immerhin gehören Kinder zu jener Bevölkerungsgruppe, die am stärksten von diesen Risikofaktoren betroffen ist, da sich neurodegenerative Erkrankungen in der Regel erst in späteren Jahren manifestieren. „Es passiert nicht akut“, sagt Ikiz. „Jahre vergehen, und dann bekommen die Menschen diese Krankheiten. Das ist es, was mich an dieser ganzen Sache wirklich beunruhigt. Wir sehen die Luftverschmutzung durch Waldbrände. Wir haben es mit extremer Hitze zu tun. Wir sehen die Belastung durch Neurotoxine. Wir befinden uns selbst in einem Experiment, bei dem das Gehirn chronisch einer Vielzahl von Giften ausgesetzt ist.“
Andere Wissenschaftler, die diese Belastungen zur Kenntnis genommen haben, verwenden eine ähnlich dramatische Sprache wie Nomura und Ikiz.
„Deutliche Hinweise auf die Alzheimer-Krankheit bei Säuglingen, Kindern und jungen Erwachsenen im Großraum Mexiko-Stadt“, so lautet ein Teil einer kürzlich erschienenen Studie unter der Leitung von Lilian Calderón-Garcidueñas, einer Toxikologin, die das Labor für Umweltneuroprävention an der Universität von Montana leitet. Die Forscher untersuchten, wie sich städtische Luftverschmutzung und Ozon auf die Neurodegeneration auswirkt. Ergebnis: Sie fanden in 202 der 203 untersuchten Gehirne von Bewohnern im Alter von 11 Monaten bis 40 Jahren physische Anzeichen von Alzheimer. „Die Alzheimer-Krankheit, die im Hirnstamm von Kleinkindern beginnt und 99,5 Prozent der jungen Stadtbewohner betrifft, ist eine ernste Gesundheitskrise“, schreiben Calderón-Garcidueñas und ihre Kollegen.
Solche Herausforderungen für die neurologische Entwicklung – die Auswirkungen von Umweltschäden auf das sich entwickelnde und kindliche Gehirn – sind angesichts der Klimaprognose besonders groß. Rattenwelpen, die in der Gebärmutter einer Hitze von 40 Grad Celsius ausgesetzt waren, haben wichtige Schritte bei der Gehirnentwicklung verpasst. Bei Menschen ist die Exposition gegenüber extremer Hitze in der frühen Schwangerschaft mit einem höheren Risiko für die Entwicklung neuropsychiatrischer Erkrankungen wie Schizophrenie und Magersucht verbunden. Es ist auch wahrscheinlich, dass das ALS-verursachende Neurotoxin durch die Luft übertragen werden kann.
Natürlich sind diese Belastungen nur dann von Bedeutung, wenn Sie ein Alter erreichen, in dem sich die neuronale Schädigung bemerkbar machen kann. Neurodegenerative Erkrankungen treten meist bei Menschen mittleren und höheren Alters auf. Auf der anderen Seite breitet sich schon jetzt die hirnfressende Amöbe infolge der Klimakrise mit großer Wahrscheinlichkeit weiter aus: Wenn es sich Naegleria fowleri erst einmal im Gehirn gemütlich gemacht hat, ist der Parasit zu 97 Prozent tödlich und wird seinen Wirt innerhalb einer Woche umbringen. Vor allem Kinder, die in Seen schwimmen, sind gefährdet.
Eine koordinierte Anstrengung, um die neurologischen Kosten der Klimakrise vollständig zu verstehen und zu würdigen, gibt es noch nicht. Burcin Ikiz möchte das ändern. Derzeit stellt sie unter dem Namen „International Neuro Climate Working Group“ ein Team aus Neurologen, Neurowissenschaftlern und Planetenforschern zusammen.
Foto: Luis Tato/ Getty Images
Ziel der Arbeitsgruppe ist es, das Problem kollektiv zu erfassen und entsprechende Behandlungsmethoden und politische Empfehlungen zu erarbeiten – bevor sich die Gesellschaft inmitten überschneidender Epidemien wiederfindet. Laut Ikiz wird sich die Zahl der an Alzheimer erkrankten Menschen bis 2050 verdreifachen – und das ohne Berücksichtigung der Klimakrise. „Das macht mir Angst“, sagt sie. „Denn im Jahr 2050 werden wir sagen: 'Ah, das ist ja furchtbar. Lasst uns versuchen, etwas zu tun.' Aber für viele Menschen wird es dann zu spät sein.“
Vor kurzem haben Yoko Nomura und ihre Kollegen begonnen, sich mit den Auswirkungen von Hitze auf die Entwicklung zu befassen. Die Arbeit geht notwendigerweise langsam voran, auch weil die Forschung am Menschen dadurch erschwert wird, dass Menschen länger brauchen als Tiere, um sich zu entwickeln. Ratten durchlaufen das Säuglingsalter und sind mit etwa sechs Wochen geschlechtsreif, während es beim Menschen mehr als ein Jahrzehnt dauert. „Das ist ein Grund, warum diese Längsschnittstudie wirklich wichtig ist – und ein Grund, warum wir mit dieser Frage nicht einfach jetzt anfangen können“, sagt Nomura. „Man kann keine zehn Jahre Zeit kaufen. Man kann auch nicht zwölf Jahre Zeit kaufen.“ Man muss warten. Und so wartet sie. Und misst.
Von Clayton Page Aldern ist am 4. April The Weight of Nature erschienen. Dort beschäftigt er sich mit den Auswirkungen des Klimawandels auf die Gesundheit des Gehirns.
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