Ausgabe 195

ÖSTERREICH JOURNAL NR.

ÖSTERREICH JOURNAL NR. 195 / 29. 10. 2020 Wissenschaft & Technik Vom Wollen und Mögen Belohnungsverarbeitung zeigt sich im menschlichen Gesicht Menschen suchen Belohnungen durch Objekte und Situationen, weil sie uns Freude bereiten. Unser Belohnungssystem kann uns aber auch dazu zwingen, schädliche und gefährliche Situationen einzugehen, z.B. im Falle einer Drogenabhängigkeit. Da - her ist es wichtig, jene Gehirnmechanismen besser zu verstehen, die Reaktionen auf verschiedene Arten von Belohnungen beim Men - schen steuern. Eine von Giorgia Silani von der Fakultät für Psychologie der Universität Wien geleitete Studie hat herausgefunden, daß unterschiedliche neurochemische Systeme beteiligt sind, wenn es um die Motivation Belohnungen zu erhalten geht. Die Ergebnisse ihrer Studie wurden im Journal „eLife“ veröffentlicht. Belohnungen gehen auf die Grundbedürfnisse der Menschen ein und bereiten uns Freude. Fehlanpassungsverhalten des Belohnungssystems können aber zu Sucht führen; genauso wie zu Anhedonie, also mangelndem Vergnügen, oder Avolition, d. h. mangelnder Motivation. „Daher ist es wichtig, die Ge - hirnmechanismen zu verstehen, die die un - terschiedlichen Reaktionen auf verschiedene, z. B. soziale oder nicht soziale Belohnungen steuern“, erklärt Giorgia Silani. Ergebnisse aus der Tierforschung legen nahe, daß das Wollen (d. h. die Motivation zu erhalten) und das Mögen (d. h. das Vergnügen beim Konsumieren) von Belohnungen von teilweise verschiedenen neurochemi - schen Systemen im Gehirn abhängt: Das Opioidsystem liegt sowohl dem Wollen als auch dem Mögen zugrunde, während das Dopaminsystem spezifischer dem Wollen zu geordnet werden kann. Foto: Universität Wien / Helena Hartmann Den StudienteilnehmerInnen wurden verschiedene Arten von Belohnungen angeboten. Es konnte festgestellt werden, daß beim Wollen und Mögen von Belohnungen unterschiedliche neurochemische Systeme beteiligt sind. Menschliche Belohnungsverarbeitung Das Team unter der Leitung von Giorgia Silani von der Universität Wien, in Zusam - menarbeit mit der Medizinischen Universität Wien und der Universität Essex, wandte Me - thoden aus der Tierforschung an und führte ein psychopharmakologisches Experiment durch, um die Rolle des Dopamin- und Opioidsystems für Wollen und Mögen von Belohnungen beim Menschen zu untersuchen. Um zwei verschiedene Arten von Belohnungen zu vergleichen, wurden süße Milch mit unterschiedlichen Schokoladenkonzentrationen (eine nicht soziale Belohnung) und sanftes Berühren des Unterarms (eine soziale Belohnung) verwendet. 131 Freiwillige er - hielten entweder einen Opioidantagonisten, einen Dopaminantagonisten, oder eine inakti - ve Substanz. Danach wurden ihnen wiederholt verschiedene Belohnungen angeboten. In jedem Versuch bewerteten die Teilneh - merInnen ihre Wünsche (vorher) und Vorlieben (danach) und drückten mit der Hand auf ein Kraftmeßgerät, um die Chancen zu erhöhen, die angekündigte Belohnung zu erhalten. »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at 128 Gesichtsreaktionen auf Belohnungen Die Aktivität von Gesichtsmuskeln wurde mit Elektroden gemessen, um hedonische Ge sichtsreaktionen zu beobachten. Insbesondere bei Lebensmittelbelohnungen stellten die ForscherInnen fest, daß die Belohnungserwartung, also das Wollen, durch bei - de Medikamente moduliert wurde, daß je - doch nur der Opioidantagonist die Reaktionen während des Belohnungskonsums, also das Mögen, beeinflusste. Diese Ergebnisse stimmen mit früheren Tierversuchen überein. Das Blockieren der Opioid- und Dopaminsysteme führte zu einer verringerten körperlichen Anstrengung (ein Indikator des Wollens) und zu erhöhten negativen Ge - sichtsreaktionen während der Belohnungserwartung. Im Gegensatz dazu führte die ausschließliche Hemmung des Opioidsystems zu weniger Lächeln für beliebte Belohnungen während des Belohnungserhalts. „Die Ergebnisse sind wichtig, da sie zu neuen therapeutischen Interventionen führen können, um Fälle von extrem starken oder extrem schwachen Reaktionen auf Belohnungen zu behandeln“, erklärt Silani. „Um die menschliche Belohnungsverarbeitung besser zu verstehen, insbesondere bei Entwicklungsstörungen wie Autismus, ist noch mehr Forschung nötig.“ n https://www.univie.ac.at/

ÖSTERREICH JOURNAL NR. 195 / 29. 10. 2020 Wissenschaft & Technik Ökologischer Stromspeicher aus Vanillin 129 Forschende der TU Graz haben einen Weg gefunden, den Aromastoff Vanillin in ein redoxaktives Elektrolytmaterial für Flüssigbatterien zu verwandeln. Die Technologie ist ein wichtiger Schritt in Richtung ökologisch nachhaltiger Energiespeicher. Foto: TU Graz / Lunghammer Patentierung und Kommerzialisierung Der Abspaltungs- und der Veredelungsprozeß wurde patentiert und die erfolgreichen Testergebnisse im Journal „Angewandte Chemie“ publiziert. Jetzt wollen die Forschenden die Technologie kommerzialisieren, zumal das Verfahren hochskalierbar und für eine kontinuierliche Produktion geeignet ist. Spirk erklärt: „Der Plan ist, uns mit unserer Anlage an eine Zellstoff-Fabrik dranzuhängen und dort das Vanillin aus dem Lignin, das als Abfall übrigbleibt, zu isolieren. Das was nicht gebraucht wird, kann in weiterer Folge in den regulären Kreislauf zurück - fließen und wie gewohnt energetisch genutzt werden. Wir sind in konkreten Gesprächen mit Mondi AG, einem weltweit führenden Hersteller von papierbasierten Produkten, der sehr großes Interesse an der Technologie zeigt.“ Für die finale Umsetzung müsse man die Technologie im Echtbetrieb testen. Man ist nun auf der Suche nach Energieversorgungsunternehmen, die die Redox-Flow-Technologie des Start-ups in seine Infrastruktur ein- TU Graz-Forscher Stefan Spirk hat einen Weg gefunden, flüssige Elektrolyte in Redox-Flow-Batterien durch Vanillin zu ersetzen. Es ist ein „bahnbrechender Erfolg im aktion von Lignin abspalten, das wiederum bauen und somit das Netz entlasten. Spirk ist Bereich nachhaltiger Energiespeicher- in großen Mengen in der Papierproduktion überzeugt vom Gelingen, denn: „Wir können Technologien“, wie Stefan Spirk vom Institut für Biobasierte Produkte und Papiertechnik der TU Graz es formuliert. Er und sein Team haben es geschafft, Redox-Flow-Batterien umweltfreundlicher zu machen, indem sie deren Kernelement – flüssige Elektrolyte, deren Komponenten zumeist aus ökologisch bedenklichen Schwermetallen oder seltenen Erden bestehen – durch herkömmliches Vanillin ersetzen, wie es auch in Vanillekipferl enthalten ist. als Abfall anfällt.“ die Wertschöpfungskette rund um die Be - schaffung der Rohstoffe und der Bauteile bis hin zur Stromerzeugung regional halten, Speicherkapazitäten bis zu 800 Megawattstunden ermöglichen, das Stromnetz entlasten und einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten.“ Flüssigbatterie als Puzzlestein für Energiewende Nachhaltiger Energiespeicher Vanillin, ein gängiger Aromastoff, ist eine der wenigen Feinchemikalien, die derzeit aus Lignin gewonnen wird. Spirk und sein Team veredeln Vanillin mithilfe von mil der und grüner Chemie ohne den Einsatz von giftigen und teuren Metallkatalysatoren in ein redoxaktives Material, das so in Flow- Batterien eingesetzt werden kann. Der Prozess funktioniert bei Raumtemperatur und kann mit gewöhnlichen Haushaltschemikalien umgesetzt werden. Vanillin sei außerdem in großer Menge vorhanden. „Einerseits können wir es im Supermarkt kaufen, andererseits aber auch mithilfe einer simplen Re - »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at Für den Ausbau von erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarkraft ist die Redox- Flow-Technologie ein wichtiger Puzzlestein, da sie sich durch das Speichern großer Energiemengen auszeichnet und somit Spannungsspitzen im Stromnetz abfedern kann. Außerdem eignen sich die Batterien als Bakkup-Speicher für stationäre Anwendungen wie Kraftwerke, Krankenhäuser, Mobilfunkanlagen oder E-Tankstellen. Redox-Flow-Bat terien sind leichter skalierbar, weniger giftig, besser recyclebar und feuerfester als Lithium-Ionen-Batterien. Weitere große Vorteile sind ihre hohe Le - benserwartung und die geringe Selbstentladung. https://www.tugraz.at/ n