Der Europäische Forschungsrat (European Research Council, ERC) fördert ein Forschungsvorhaben von Prof. Dr. Andreas Meyer-Lindenberg, Vorstandsvorsitzender und Ärztlicher Direktor des ZI, mit einem Advanced Grant in Höhe von 2,5 Millionen Euro. Über 5 Jahre wird das Projekt mit dem Titel HOTHEAD untersuchen, warum hohe Temperaturen aggressives Verhalten begünstigen und welche Vorgänge im Gehirn dafür verantwortlich sind. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, Strategien zu entwickeln, mit denen sich Gesellschaften besser gegen die Folgen der globalen Erwärmung schützen können.
Ein altbekanntes Phänomen ohne schlüssige Erklärung
Dass Hitze aggressives Verhalten begünstigt, ist seit der Antike bekannt und hat mit Redewendungen wie „Hitzkopf" Eingang in die Alltagssprache gefunden. Studien zeigen einen klaren Zusammenhang zwischen hohen Temperaturen und Gewaltverbrechen, Suiziden und sogar Kriegen. Da die Folgen von Gewalt die Gesellschaften weltweit mit mehr als zwölf Prozent des Bruttoinlandsprodukts belasten und die Temperaturen durch den Klimawandel bis 2050 je nach Region deutlich zunehmen, ist ein besseres Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse dringend erforderlich.
Perspektivwechsel: von der Psychologie zur Neurowissenschaft
Mit HOTHEAD schlägt das Forschungsteam des ZI einen Perspektivwechsel vor: Statt das Phänomen rein psychologisch zu erklären, setzt das Projekt an den neuronalen Schaltkreisen an, die Aggression und Temperaturregulation im Gehirn steuern. Diese Schaltkreise sind evolutionär alt und bei vielen Arten – darunter auch Mäuse, Ratten, Hunde und sogar Fische – einander sehr ähnlich. Da auch bei diesen Tieren ein Anstieg von Aggression bei Hitze beobachtet wird, gehen die WissenschaftlerInnen von einem gemeinsamen biologischen Mechanismus aus, der Hitze und aggressives Verhalten verbindet, und wollen diesen erstmals direkt nachweisen.
Vom Hirnscan bis zur Stadtplanung – Untersuchungen auf alle relevanten Ebenen
Um diese Hypothese zu prüfen, kombinieren die Forschenden eine Vielzahl moderner Methoden. Mit Hilfe hochauflösender funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) werden zunächst bei Menschen und in einem Rattenmodell jene Hirnregionen untersucht, die für Bedrohungswahrnehmung, aggressive Erregung und deren Kontrolle zuständig sind. Parallel dazu untersucht das Team über ein Jahr hinweg, wie sich Hitzebelastung im Alltag auf Stress, zwischenmenschliche Nähe und aggressives Verhalten auswirkt. Dafür erfasst es mithilfe von Smartphone-Sensoren, Hautthermometern und Smart Rings Daten von 400 Personen. Mit Methoden der künstlichen Intelligenz sollen dann aus diesen umfangreichen Daten unterschiedliche Subtypen identifiziert werden, die jeweils auf eigene Weise auf Hitze reagieren – etwa mit erhöhtem Stress oder eingeschränkter Selbstkontrolle. In randomisierten Studien wird anschließend getestet, ob sich diese Reaktionsmuster gezielt durch digitale Interventionen beeinflussen lassen. Am Ende des Projekts soll ein weltweit einsetzbares digitales Werkzeug entstehen, das mit Open-Source-Plattformen für die Stadt- und Ressourcenplanung verknüpft wird, um Kommunen bei der Planung hitzeresilienter Lebensräume zu unterstützen.
„Mit HOTHEAD wollen wir erstmals zeigen, welche Mechanismen im Gehirn Hitze und Aggression miteinander verknüpfen“, sagt Prof. Dr. Andreas Meyer-Lindenberg. Wenn wir diese Mechanismen verstehen, können wir wirksame Strategien entwickeln, mit denen Menschen und Städte den Folgen einer wärmeren Welt begegnen können."
Interdisziplinäres Team am ZI, offene Wissenschaft
Die Advanced Grants des ERC werden an profilierte Forscherpersönlichkeiten vergeben, die in ihrer Laufbahn herausragende Forschungserfolge vorweisen können. Prof. Dr. Andreas Meyer-Lindenberg ist Vorstandsvorsitzender und Direktor des ZI, Inhaber des Lehrstuhls für Psychiatrie und Psychotherapie an der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg und war Gründungssprecher des Deutschen Zentrums für Psychische Gesundheit (DZPG). Hinsichtlich der Zitierhäufigkeit zählt er zu den weltweit führenden 1 Prozent der Forschenden im Fachgebiet der Psychiatrie.
Mit seinen Einrichtungen für Kohortenmanagement, Hochfeld-Neurobildgebung bei 7 Tesla und künstliche Intelligenz bietet das ZI ideale Voraussetzungen für ein anspruchsvolles Vorhaben dieser Größenordnung. Mehrere Wissenschaftler des ZI sind beteiligt: Prof. Dr. Dr. Heike Tost, Expertin für bildgebende Verfahren in der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie und Leiterin der Arbeitsgruppe Systemische Neurowissenschaften in der Psychiatrie, trägt zu den Untersuchungen mittels Hochfeld-fMRT beim Menschen bei. Prof. Dr. Valery Grinevich, Leiter der Abteilung Neuropeptidforschung in der Psychiatrie, bringt seine Expertise aus der Tierforschung ein. Prof. Dr. Emanuel Schwarz, Leiter des Hector Instituts für Künstliche Intelligenz in der Psychiatrie (HITKIP), bringt Expertise für die KI-gestützte Analyse der multimodalen Datensätze ein. Prof. Dr. Ulrich Reininghaus, Leiter der Abteilung Public Mental Health, steuert seine langjährige Erfahrung mit mobiler digitaler Datenerhebung und digitalen Interventionen im Alltag bei.
Das Projekt setzt konsequent auf offene Wissenschaft: Alle Daten und Analysepläne sollen frei zugänglich in anerkannten Datenbanken hinterlegt werden, damit die wissenschaftliche Gemeinschaft von den Ergebnissen profitieren kann.