Testosteron ist ein Hormon, das das Gehirn auf verschiedene Arten beeinflusst. Es gibt Studien an Nagetieren und einige wenige an Menschen, die sich auf Verhalten und Denkfähigkeiten konzentrieren. Leider sind die Ergebnisse dieser Studien umstritten und verwirrend. Die Dosierung, der Zeitpunkt und die Art der Verabreichung von Testosteron scheinen einen großen Einfluss auf die Ergebnisse zu haben. Außerdem sind die Methoden, die zur Bewertung von Verhalten und Denkfähigkeiten verwendet werden, nicht immer perfekt.
Testosteron, Gehirn und Unterschiede zwischen den Geschlechtern
Testosteron hat überaus komplexe Auswirkungen auf das Gehirn, doch bisher gibt es zu diesem Themenkomplex mehr offene Fragen als Antworten. Der Körper kann Testosteron in andere Hormone umwandeln, was die Wirkungen komplizierter macht. Eine Umwandlung zu Dihydrotestosteron erhöht die Aktivität der Androgene, während eine Umwandlung zu Östradiol die Östrogenaktivität verstärken kann. In letzter Zeit haben Forscher auch festgestellt, dass Testosteron das Verhalten von Frauen und Männern in unterschiedlicher Weise beeinflussen kann. Das hat ihre Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Obwohl die Politik daran arbeitet, die Gleichstellung von Männern und Frauen zu fördern, gibt es immer noch Unterschiede zwischen den Geschlechtern. Diese Unterschiede betreffen auch Dinge wie Denkvermögen und Verhalten. Einige dieser Unterschiede können auf soziale Faktoren zurückzuführen sein, aber Wissenschaftler haben gezeigt, dass Genetik und das Geschlecht manchmal selbst die Ursachen sind.
In der Forschung ist es wichtig, sowohl männliche als auch weibliche Individuen zu untersuchen, um die geschlechtsspezifischen Unterschiede besser zu verstehen. Die genauen Gründe dafür, warum Männer und Frauen unterschiedliche Gehirnstrukturen haben, die zu diesen Unterschieden führen, sind noch nicht vollständig bekannt. Genetische und hormonelle Faktoren spielen jedoch eine große Rolle dabei.
Testosteron ist das wichtigste männliche Hormon, aber Frauen haben es auch in geringeren Mengen. Diese Übersicht konzentriert sich darauf, wie Testosteron im Körper wirkt und fasst die Forschung zu Angst, Depression, räumlichem Denken und Gedächtnis zusammen.
Physiologie des Testosterons
Testosteron wird bei Männern hauptsächlich in den Hoden, bei Frauen in den Eierstöcken und bei beiden Geschlechtern außerdem in der Nebennierenrinde produziert. Interessanterweise kann Testosteron auch im Gehirn hergestellt werden: entweder aus Cholesterin oder aus anderen Hormonen wie Desoxycorticosteron oder Progesteron. Ein Enzym namens Steroidogenic acute regulatory protein (StAR) spielt dabei eine Schlüsselrolle. Es hilft dabei, Cholesterin von einer Membran zur anderen in den Mitochondrien zu transportieren, wo es in Testosteron umgewandelt werden kann. Dieses StAR-Enzym wird normalerweise nur in den Organen produziert, die Hormone herstellen, aber es wurde auch im Gehirn von Versuchstieren nachgewiesen.
Der Wirkmechanismus von Testosteron verläuft über zwei Hauptwege: den genomischen und den nicht-genomischen Weg. Im genomischen Weg gelangt Testosteron in den Zellkern, wo es die Aktivität von Genen beeinflusst. Im nicht-genomischen Weg bindet Testosteron an Rezeptoren auf der Zellmembran und löst so Signale in der Zelle aus. Zusätzlich kann Testosteron in Estradiol oder Dihydrotestosteron umgewandelt werden, je nachdem, welche Enzyme in den Zellen vorhanden sind.
Die Produktion von Sexualhormonen wird vom Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH) gesteuert, das der Hypothalamus produziert. Es sagt der Hirnanhangdrüse (Hypophyse), dass sie luteinisierendes Hormon (LH) und follikelstimulierendes Hormon (FSH) freisetzen soll. Diese Hormone beeinflussen die Produktion von Sexualhormonen. Die Freisetzung von GnRH erfolgt in Pulsen und erreicht während des Schlafes ihren Höhepunkt. Daher ist der Testosteronspiegel morgens am höchsten. Im Alter nimmt der Testosteronspiegel jedoch ab, vor allem bei Männern ab 50.
Ein niedrigerer Testosteronspiegel scheint mit einer höheren Anfälligkeit für Stimmungsprobleme in Verbindung zu stehen. Aber nicht alle Studien sind sich einig. Einige Studien zeigen, dass Männer, die sich als sehr gesund einschätzen, keinen Rückgang des Testosteronspiegels haben. Bei Rauchern und Übergewichtigen ist der Testosteronrückgang aber gut belegt. Noch ist der Zusammenhang mit Verhaltensstörungen und kognitiven Fähigkeiten umstritten, aber es gibt mehrere Studien, die das ändern wollen.
Testosteron und Angst
Es wurde gezeigt, dass Frauen im Vergleich zu Männern tendenziell mehr Angst empfinden. Eine Substanz, die die Angst beeinflusst, ist Testosteron. In Experimenten mit Mäusen hat man herausgefunden, dass Testosteron dazu neigt, die Angst zu verringern. Die Wirkung ist dosisabhängig und es scheint, dass ein Enzym namens 5-Alpha-Reduktase eine Rolle spielt, indem es Testosteron in Dihydrotestosteron umwandelt. Diese Forschung wurde hauptsächlich an männlichen Mäusen durchgeführt, aber es gibt Hinweise darauf, dass Testosteron auch bei Weibchen die Angst verringern kann. Experimente mit Ratten haben gezeigt, dass nur eine mehrmalige Injektion von Testosteron die Angst reduziert. Vermutlich spielt der Androgenrezeptor dabei eine Rolle. Wenn dieser blockiert ist, tritt die angstlösende Wirkung nicht mehr auf.
Experimente an Ratten, denen die Geschlechtsorgane entfernt wurden, haben gezeigt, dass bestimmte Abbauprodukte von Testosteron, die „Dihydrotestosteron-3-alpha-Metaboliten“, für die angstlösende Wirkung verantwortlich sind. Wenn diese Abbauprodukte blockiert wurden, trat die Angstreduktion nicht auf. Es wurde auch festgestellt, dass mit zunehmendem Alter und einem Rückgang von Testosteronmetaboliten im Hippocampus kognitive und emotionale Funktionen beeinträchtigt werden. Dieser Effekt konnte durch die Verabreichung von 3-Alpha-Metaboliten verhindert werden. Zuletzt wurde in einem Experiment gezeigt, dass Opioide die angstlösende Wirkung von Testosteron beeinflussen können.
Ein wichtiger Faktor könnte der Stress sein, den die Mutter während der Schwangerschaft erlebt hat. Ist die Mutter gestresst, kann das bei den Nachkommen zu niedrigeren Testosteronspiegeln und mehr Ängstlichkeit führen. Es gab jedoch eine Studie an Rhesusaffen, bei der eine Kastration die Angst verringerte und die Zugabe von Testosteron sie wieder normalisierte. Dies steht im Gegensatz zu den meisten Nagetierstudie. Vielleicht können methodische Unterschiede diese Ergebnisse erklären, aber im Allgemeinen sind Studien an Affen relevanter für das Verständnis menschlichen Verhaltens.
Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass Testosteron die Angst bei beiden Geschlechtern reduzieren kann. Männer haben tendenziell höhere Testosteronspiegel, was die geschlechtsspezifischen Unterschiede erklären könnte.
Testosteron und Depressionen
Depressionen kommen bei Frauen häufiger vor als bei Männern. Das Risiko steigt aber bei Männern im Alter steigt, wenn ihr Testosteronspiegel abnimmt. Deshalb haben viele Studien versucht herauszufinden, ob der Rückgang von Testosteron tatsächlich eine Rolle bei der Entstehung von Depressionen spielt.
In einigen Fällen scheint Testosteron ebenso gut zu wirken wie Antidepressiva. Darüber hinaus wurde herausgefunden, dass Testosteron die Übertragung von Serotonin beeinflussen kann, welches eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Depressionen spielt. Nicht nur die Häufigkeit von Depressionen unterscheidet sich zwischen Männern und Frauen, sondern es wurde auch festgestellt, dass die Ursachen der Depression bei Männern und Frauen unterschiedlich sein können, wie bei einer Studie mit Zwillingen unterschiedlichen Geschlechts gezeigt wurde.
Beobachtungsstudien mit älteren Männern haben gezeigt, dass niedrige Testosteronspiegel mit depressiven Symptomen in Verbindung stehen. Auch bei Frauen wurde festgestellt, dass depressive Patientinnen im Vergleich niedrigere Testosteronwerte haben. Interessanterweise führt eine Standardbehandlung mit Antidepressiva dazu, dass sich die Testosteronspiegel normalisieren. Das deutet darauf hin, dass die Depression selbst den Testosteronspiegel senkt, statt umgekehrt.
Eine Ergänzung mit Testosteron kann bei allen Geschlechtern zu einer Verbesserung der depressiven Symptome führen. Es gibt jedoch auch Studien, die diese Wirkung nicht bestätigen. Allerdings können die Testosteronspiegel bei Menschen variieren. Einige der widersprüchlichen Ergebnisse könnten auf die natürliche Schwankung zurückzuführen sein. In einer Meta-Analyse zur Wirkung von Testosteron auf Depressionen wurde festgestellt, dass es bei Patienten mit niedrigen Testosteronspiegeln eine positive Wirkung auf die Stimmung hat.
Tierversuche zeigen, dass Mäuse mit niedrigerem Testosteronspiegel depressionsähnliches Verhalten entwickeln. Nach einer Testosteroninjektion verbessert sich ihre Stimmung. In einem Versuch an Ratten wurde festgestellt, dass die Wirkung von der Dosis abhängt. Interessanterweise wurde bei Ratten, denen die Geschlechtsorgane entfernt wurden, festgestellt, dass der Testosteron-Metabolit namens „3-alpha-Androstandiol“ die Depressionen umkehren konnte, während Testosteron allein dies nicht konnte.
Räumliches Vorstellungsvermögen
Mit zunehmendem Alter nimmt bei Menschen die Fähigkeit zur räumlichen Orientierung, das Denkvermögen und das Gedächtnis ab, Im Allgemeinen sind Männer in ihren besten Jahren und im frühen Erwachsenenalter besser in räumlichen Aufgaben als Frauen, besonders bei Aufgaben wie dem geistigen Drehen von Objekten. Daher untersuchen Forscher, ob es einen Zusammenhang zwischen Testosteron und räumlichem Vorstellungsvermögen gibt.
Einige Studien haben tatsächlich festgestellt, dass bei Männern ein höherer Testosteronspiegel mit besseren Leistungen bei räumlichen Aufgaben wie der mentalen Rotation zusammenhängt. Sie haben weniger Fehler gemacht und schneller reagiert, wenn ihr Testosteronspiegel höher war. Doch auch hier sind die Ergebnisse uneinheitlich:
Eine große Studie stellte überraschenderweise fest, dass Männer mit niedrigerem Testosteronspiegel bessere räumliche Vorstellungskräfte hatten. In einer anderen Studie wurde bei Männern herausgefunden, dass höhere Testosteronspiegel während der Pubertät im Erwachsenenalter mit schlechteren Leistungen bei räumlichen Aufgaben in Verbindung stehen. In dieser Studie wurden auch Zwillinge verglichen, und es stellte sich heraus, dass der Zwilling mit höherem Testosteronspiegel in den mentalen Rotationsaufgaben schlechter abschnitt. Die Ergebnisse sind jedoch nicht immer eindeutig.
In einer Studie schnitten chinesische Männer in mentalen Rotationstests ähnlich genau ab wie amerikanische Männer, aber sie waren langsamer. Dies deutet darauf hin, dass kulturelle Unterschiede die Ergebnisse beeinflussen können. Genetische Faktoren spielen wahrscheinlich auch eine Rolle. Bei hochbegabten Jungen haben Studien gezeigt, dass bestimmte genetische Variationen, die den Testosteron-Stoffwechsel beeinflussen, auch den Zusammenhang zwischen Testosteron und mentaler Rotation beeinflussen können.
Trotz all dieser komplexen Faktoren zeigt sich, dass die Beziehung zwischen Testosteron und räumlichen Fähigkeiten von Geschlecht zu Geschlecht unterschiedlich ist. Dies gilt sowohl für den aktuellen Testosteronspiegel als auch für das Testosteron, das man im Mutterleib hatte. Die Gabe von zusätzlichem Testosteron bei älteren Männern kann ihre räumlichen Fähigkeiten verbessern, aber es verändert auch den Östradiol-Stoffwechsel, was wahrscheinlich ebenfalls die Veränderungen des räumlichen Vorstellungsvermögens beeinflusst.
Testosteron und Gedächtnis
Frauen sind oft besser darin, sich an Wörter und Sprache zu erinnern, während Männer in visuell-räumlichen Gedächtnisaufgaben einen Vorteil haben. Ältere Männer und Frauen zeigen nach einer Testosteronbehandlung oft eine bessere Lern- und Gedächtnisleistung. Bei älteren Männern scheint ein niedriger Testosteronspiegel mit einer schlechteren Leistung im visuell-räumlichen Gedächtnis verbunden zu sein. Bei Alzheimer-Patienten wurde festgestellt, dass Testosteron das räumliche und verbale Gedächtnis positiv beeinflussen kann. Ähnliches zeigte auch eine Studie an jungen Frauen.
Es gibt jedoch auch hier widersprüchliche Ergebnisse. In einer Studie, in der ältere Männer eine einzelne Testosteroninjektion erhielten, zeigte sich, dass ihr verbales Gedächtnis sich verschlechterte. Eine andere Studie zeigte bei wiederholte Testosteroninjektionen über 90 Tage ein ähnliches Ergebnis. Interessanterweise hatten Männer mit Prostatakrebs, die eine Hormonbehandlung erhielten, die ihren Testosteronspiegel senkte, ein schlechteres verbales Gedächtnis als gesunde Personen. Östradiol konnte die negativen Auswirkungen umkehren. Ähnliche Ergebnisse wurden bei älteren Männern und Frauen gefunden, bei denen Östradiol den altersbedingten Gedächtnisverlust verlangsamen konnte.
Die Wirkung von Testosteron auf das Gedächtnis scheint dosisabhängig und möglicherweise nicht-linear zu sein. Bei Männern kann eine moderate Testosteronmenge das Gedächtnis verbessern, während zu wenig oder zu viel Testosteron keine positiven Effekte hat. Es gab Studien, in denen Frauen Testosteron in relativ hohen Dosen erhielten, aber es hatte keine Auswirkungen auf ihr Gedächtnis. In einer anderen Studie erhielten Frauen nach einer chirurgisch herbeigeführten Menopause neben Östrogen auch Testosteron oder ein Placebo. In diesem Fall verschlechterte Testosteron das verbale Gedächtnis. Eine kleinere Studie an postmenopausalen Frauen zeigte jedoch das Gegenteil.
Das Gedächtnis wird auch von den Testosteronkonzentrationen während der Schwangerschaft beeinflusst. Pränatales und neonatales Testosteron können die Art und Weise beeinflussen, wie Tiere und Menschen mit Stress umgehen, und wie sich Stress auf ihre Lernfähigkeit auswirkt. Es ist zu erwarten, dass in Zukunft weitere Studien zu diesem Thema durchgeführt werden.
Ist Testosteron der neue Neuro-Enhancer?
Die Forschung zeigt interessante Zusammenhänge zwischen dem Testosteronspiegel und der Verbesserung bestimmter Verhaltensmuster, räumlicher Fähigkeiten und kognitiver Leistungen. Man kann aber nicht mit Sicherheit sicher sagen, dass Testosteron diese Verbesserungen verursacht. Es könnte auch andere Gründe für diese Zusammenhänge geben. Trotz vieler Studien und Experimente sind die Auswirkungen von Testosteron auf das Gehirn immer noch nicht vollständig erforscht. Es gibt viele Veröffentlichungen zu diesem Thema, aber nicht alle sind von hoher Qualität.
Die Mehrheit der Ergebnisse legt nahe, dass Testosteron eine angsthemmende und antidepressive Wirkung hat und die räumlichen Fähigkeiten verbessern kann. Aber diese Zusammenhänge sind viel komplizierter als es scheint. Es gibt viele verschiedene Faktoren, die beeinflussen, wie Testosteron auf das Gehirn wirkt. Dazu gehören Alter, Geschlecht, Hormonstatus, Zeitpunkt der Testosteronmessung oder -verabreichung, Zustand des Gehirns und viele andere Faktoren. Kleine Studien können also nur einen kleinen Teil dieser komplexen Zusammenhänge erfassen. Es ist wichtig zu beachten, dass die Forschung auf diesem Gebiet noch im Gange ist und weitere Untersuchungen erforderlich sind, um ein besseres Verständnis der Beziehung zwischen Testosteron und Gehirnfunktion zu entwickeln.
Quelle und weitere Informationen:
Celec, P., Ostatníková, D., & Hodosy, J. (2015). On the effects of testosterone on brain behavioral functions. Frontiers in neuroscience, 9, 12. https://doi.org/10.3389/fnins.2015.00012