Wie das Gehirn Angsterinnerungen auf lange Zeit überträgt

Wie Erinnerungen kodiert, gespeichert und abgerufen werden, ist das am intensivsten untersuchte Thema in den Neurowissenschaften, und es ist allgemein anerkannt, dass eine Gehirnstruktur namens Hippocampus bei diesen Prozessen eine entscheidende Rolle spielt.

Es wird allgemein angenommen, dass Erinnerungen zur Langzeitspeicherung auf den präfrontalen Kortex (PFC) übertragen werden und dass ihr Abruf mit der Zeit immer stärker vom PFC und weniger vom Hippocampus abhängt. Dafür gibt es bisher allerdings kaum Belege.

In Nature Neuroscience veröffentlichte Forschungsergebnisse zeigen nun, dass die Modifikation von Synapsen in PFC-Schaltkreisen tatsächlich zur langfristigen Speicherung und zum Abruf von Angsterinnerungen bei Mäusen beiträgt.

Dass der Hippocampus eine entscheidende Rolle im Gedächtnis spielt, ist seit den 1950er Jahren aus den bahnbrechenden Studien des berühmten Amnesiepatienten HM bekannt. In jüngerer Zeit haben fortschrittliche Techniken gezeigt, dass Erinnerungen durch die Stärkung spezifischer synaptischer Verbindungen innerhalb der Schaltkreise des Hippocampus kodiert werden Ihr Rückruf beinhaltet die Reaktivierung derselben Schaltkreise.

Die Kodierung von Angsterinnerungen erfordert auch eine koordinierte Aktivität der Amygdala. Obwohl einige Studien darauf hindeuten, dass die PFC-Neuronen an der Konsolidierung entfernter Angsterinnerungen beteiligt sind, wurde bislang kein genauer Mechanismus dafür identifiziert.

Ji-Hye Lee von der University of California, Riverside, und ihre Kollegen haben gentechnisch veränderte Mäuse geschaffen, deren Neuronen fluoreszieren, wenn sie aktiviert werden. Die Forscher setzten die Mäuse in einen Käfig mit gemusterter Wand und einem bestimmten Geruch, wo ihnen leichte Elektroschocks verabreicht wurden.

Bei wiederholten Schocks in diesem Zusammenhang lernten die Tiere, sich davor zu fürchten. Schließlich zeigten die Mäuse ein Erstarrungsverhalten, wenn sie in den Käfig gesetzt wurden – obwohl sie keine Schocks erhielten. Dieses Verhalten zeigten sie auch einen Monat nach der Konditionierung noch.

Die Untersuchung der Gehirne der Tiere ergab, dass diese kontextuelle Angstkonditionierung Neuronen im PFC, im Hippocampus und in der Amygdala aktivierte, die zusammen ein Angstgedächtnis-„Engramm“ bilden. Allein die künstliche Aktivierung der PFC-Neuronen induzierte die Erinnerung an das Angstengramm, was durch eingefrorenes Verhalten belegt wurde.

Die Stummschaltung derselben PFC-Neuronen einen Monat, aber nicht eine Woche nach der Kodierung des Angstgedächtnisses hemmte den Rückruf, was darauf hindeutet, dass diese Zellen für die Konsolidierung und den späteren Rückruf erforderlich sind, nicht jedoch für den kurzfristigen Rückruf.

Weitere Untersuchungen ergaben, dass der „Fernrückruf“ auf einer allmählichen Stärkung der synaptischen Verbindungen zwischen den PFC-Neuronen beruht. Umgekehrt schwächte das Aussterben des Angstgedächtnisses, das auftritt, wenn die Tiere wiederholt in die gleiche Umgebung zurückgebracht werden, ohne Elektroschocks zu erhalten, die Verbindungen zwischen den Zellen.

Schließlich fanden die Forscher heraus, dass die Stummschaltung von Engrammzellen im Hippocampus eine spätere Reaktivierung des Angstengramms verhinderte, was darauf hindeutet, dass die Gedächtniskonsolidierung eine kontinuierliche Aktivität im Hippocampus erfordert, um das Engramm im PFC zu stärken.

Daher erfordert die langfristige Speicherung von Angsterinnerungen eine Stärkung der PFC-Schaltkreise, und dies hängt von fortlaufenden Eingaben aus dem Hippocampus ab.

Die Forscher planen nun zu untersuchen, ob eine Schwächung der PFC-Schaltkreise die Fernabrufung von Angsterinnerungen unterdrücken könnte. Eine solche Strategie könnte für die Behandlung der posttraumatischen Belastungsstörung (PTBS) von Vorteil sein, bei der Patienten aufdringliche, anhaltende Erinnerungen aus der Vergangenheit erleben.