Wissenschaftler kehren die mit Erinnerungen in Mäusen verbundenen Emotionen um

Forscher am Howard Hughes Medical Institute in Chevy Chase, MD und am Massachusetts Institute of Technology behaupten, dass sie die emotionalen Assoziationen spezifischer Erinnerungen durch die Verwendung von Licht zur Kontrolle der Aktivität von Neuronen umkehren können. Sie veröffentlichen ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Natur.
Die Mäuse in der Studie wurden einer lohnenden Erfahrung (Sozialisierung mit einer Maus des anderen Geschlechts) oder einer unangenehmen Erfahrung (einem leichten elektrischen Schock) unterzogen.

Die Forscher erklären, dass Erinnerungen aus vielen verschiedenen Elementen bestehen, die in verschiedenen Gehirnregionen untergebracht sind. Der Kontext einer Erinnerung - die Information darüber, wo und wann das Ereignis stattfand - ist im Hippocampus gespeichert. Die mit dieser Erinnerung verbundenen Emotionen sind jedoch in der Amygdala gespeichert.

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass die emotionalen Assoziationen des Gedächtnisses verändert werden können, so dass Psychotherapeuten in der Lage sind, Patienten mit Depression oder posttraumatischen Belastungsstörungen zu helfen. Der neurale Mechanismus hinter dieser Manipulation war bisher jedoch unbekannt.

Im vergangenen Jahr berichteten die Forscher der neuen Studie von einigen Erfolgen bei der Implantation falscher Erinnerungen in Mäuse.

Für die neue Studie entwickelten sie eine Technik, um Neuronen zu markieren, die ein spezifisches Gedächtnis oder "Engramm" kodieren. Sie taten dies, indem sie die an der Gedächtnisbildung beteiligten Zellen des Hippocampus mit einem lichtempfindlichen Protein namens Channelrhodopsin markierten. Dieses Protein ermöglichte es den Forschern, die Zellen mit einem Laser zu aktivieren, was dazu führte, dass die Mäuse die Erinnerung an die von den markierten Zellen kodierten Speicher erinnerten.

Reaktivieren von Erinnerungen durch Stimulieren der Gyruszellen des Zahnes mit Licht

Die Mäuse in der Studie wurden einer lohnenden Erfahrung (Sozialisierung mit einer Maus des anderen Geschlechts) oder einer unangenehmen Erfahrung (einem leichten elektrischen Schock) unterzogen. Die Forscher beschriftet dann Speicherzellen in der Gyrus dentatus Region des Hippocampus.

Nach einem Zeitraum von 2 Tagen wurden die Mäuse in einen großen Bereich gesetzt und die Forscher machten Notizen, auf welcher Hälfte der Arena die Mäuse natürlich bevorzugten.

Die Forscher stimulierten dann die beschrifteten Gyruszellen in den Mäusen, die den Elektroschock erlitten, wenn sie in ihre bevorzugte Seite der Arena gingen. Die Forscher sagen, sie wüssten, dass die Reaktivierung des Angstgedächtnisses funktioniert habe, weil diese Mäuse bald begannen, dieses Gebiet zu meiden.

In ähnlicher Weise aktivierten die Forscher für die Mäuse, die die lohnende Erfahrung erhielten, die beschrifteten Gyruszellen, wenn die Mäuse in die weniger bevorzugte Seite der Arena gingen. Da diese Mäuse dann mehr Zeit in diesem Bereich verbringen würden, glaubten die Forscher, dass die Mäuse sich an die angenehme Erinnerung erinnerten.

Umkehr der emotionalen Assoziationen der Erinnerung

Nach einer weiteren Pause von 2 Tagen versuchten die Forscher, die emotionalen Reaktionen in den Mäusen umzukehren.

Die Mäuse, die ursprünglich die Angstkondition erhielten, hatten ihre Erinnerung an den elektrischen Schock für 12 Minuten reaktiviert, während sie Zeit mit Mäusen des anderen Geschlechts verbrachten. Bei den Mäusen, die ursprünglich die Belohnungskondition erhalten hatten, wurde ihr Belohnungsspeicher aktiviert, während sie schwache elektrische Schocks erhielt.

Wiederum wurden die Mäuse in die Zweizonen-Arena gebracht. Jetzt beobachteten die Forscher, dass die Mäuse, die ursprünglich mit dem Angstgedächtnis konditioniert worden waren, mehr Zeit in dem Bereich verbrachten, in dem ihre Angstgedächtnis reaktiviert worden war. Daraus folgerten die Forscher, dass die Belohnungsassoziation das Angstgedächtnis ersetzt hatte.

Dieselbe Umkehrung zeigte sich auch bei Mäusen, die ursprünglich mit dem Belohnungsgedächtnis konditioniert waren.

Alle diese Experimente wurden dann repliziert, aber dieses Mal wurden Gedächtniszellen in der emotionsverarbeitenden Region des Gehirns - der basolateralen Amygdala - markiert. Die Forscher fanden jedoch heraus, dass sie bei diesen Mäusen nicht die gleiche Art von Schalter induzieren konnten, indem sie die markierten Amygdala-Zellen reaktivieren. Das Verhalten der Mäuse blieb mit ihrer ursprünglichen Konditionierung konsistent.

Die Forscher sagen, diese Ergebnisse zeigen, dass emotionale Assoziationen oder "Valenzen" in neuralen Schaltkreisen kodiert sind, die den Gyrus dentatus mit der Amygdala verbinden. Eine Angst-Erfahrung stärkt die Verbindungen zwischen dem Gedächtnis, das im Hippocampus gespeichert ist, und den Zellen in der Amygdala, die Angst kodieren.

Die Forscher vermuten jedoch, dass diese Verbindung geschwächt werden kann, wenn neue Verbindungen zwischen Hippocampus und Amygdala entstehen, die positive Assoziationen kodieren.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Hippocampus-Zellen zwar emotional neutral sind, die Amygdala-Zellen jedoch aktiv sind, um die emotionalen Assoziationen einer Erinnerung zu kodieren.

Als Nächstes wird das Team untersuchen, wie man zwischen den für die Angst kodierenden und den Belohnungs-kodierenden Zellen der Amygdala unterscheiden kann, und untersuchen, ob die Reaktivierung angenehmer Erinnerungen die Depression verringern kann.

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