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Unzusammenhängende Erinnerungen zum ersten Mal künstlich verknüpft
Forscher aus Japan haben zum ersten Mal einen Weg gefunden, um eine künstliche Verbindung zwischen nicht verwandten Erinnerungen herzustellen - eine Entdeckung, die zu neuen Behandlungsstrategien für Menschen mit posttraumatischer Belastungsstörung und anderen psychiatrischen Erkrankungen führen könnte.
Mit der Optogenetik haben Forscher erstmals zwei nicht miteinander verwandte Erinnerungen künstlich verknüpft.
Die Studie - kürzlich veröffentlicht in Zellberichte - beschreibt, wie die Forscher bestimmte Gehirnzellenpopulationen bei Mäusen genetisch verändern konnten, wodurch sie eine Erinnerung an einen Fußschock mit einer Erinnerung an die Erforschung einer sicheren Umgebung in Verbindung brachten, obwohl die beiden Erinnerungen nicht miteinander verknüpft waren.
Die Forscher - darunter der leitende Studienautor Kaoru Inokuchi von der Universität Toyama in Japan - sagen, dass frühere Studien herausgefunden haben, dass bestimmte Gehirnzellen oder Neuronen, die während des Lernprozesses aktiviert werden, reaktiviert werden, wenn wir später versuchen, uns an das Gelernte zu erinnern . Die Reaktivierung dieser spezifischen Neuronen ist alles, was für eine erfolgreiche Wiedergewinnung dieses Gedächtnisses erforderlich ist.
"Diese Ergebnisse zeigen, dass Informationen, die sich auf eine Erfahrung beziehen, in einem bestimmten Zellensemble kodiert sind, das während eines entsprechenden Ereignisses ausgewählt und aktiviert wird", erklären die Autoren.
Darüber hinaus weist das Team auf frühere Forschungsergebnisse hin, die darauf hindeuten, dass die künstliche Reaktivierung eines bestimmten Hirnzellenensembles, das mit einer bereits bestehenden Erinnerung verknüpft ist, die Hinzufügung eines neuen Gedächtnisses verändern kann, wodurch falsche Erinnerungen entstehen können.
Inokuchi und Kollegen bemerken jedoch, dass solche Studien eine Kombination von sensorischem Input und künstlicher Aktivierung spezifischer Neuronengruppen einnahmen; keine Studien hatten zwei Erinnerungen mit einem völlig künstlichen Prozess verbunden. In dieser neuesten Studie hat das Team genau das getan.
Die gleichzeitige Stimulation bestimmter Neuronengruppen verknüpft künstlich nicht verwandte Erinnerungen
Für ihre Studie haben die Forscher Mäuse einem "Angst-Lern-Paradigma" ausgesetzt. Eine Gruppe von Mäusen wurde für 6 Minuten in eine zylinderförmige Umhüllung gegeben, während eine andere Gruppe von Mäusen 6 Minuten in einer würfelförmigen Umhüllung verbrachte.
Nachdem 30 Minuten außerhalb dieser Umzäunungen verbracht worden waren, wurden beide Gruppen von Mäusen dann in die würfelförmige Umschließung gebracht und sofort einem Fußschock ausgesetzt.
Zwei Tage später wurden die Mäuse erneut einem der beiden Gehege ausgesetzt. Wie erwartet, fand das Team heraus, dass die Mäuse, die erneut dem würfelförmigen Gehäuse ausgesetzt wurden, in dem der Fußschock abgegeben wurde, mehr Angst zeigten als jene, die dem zylinderförmigen Gehäuse wieder ausgesetzt waren.
Die Forscher wendeten dann eine Methode namens "Optogenetik" auf die Mäuse an. Dabei werden bestimmte Gehirnzellen-Ensembles genetisch verändert, sodass sie lichtempfindliche Proteine ??exprimieren, die die Aktivität der Gehirnzellen kontrollieren. Diese Gehirnzellen werden dann aktiviert, indem sie blauem Licht ausgesetzt werden, das durch eine optische Faser geliefert wird.
Die optogenetische Technik wurde verwendet, um die Erinnerungen der Mäuse an den Fußschock im würfelförmigen Gehäuse und an die sichere Umgebung des zylinderförmigen Gehäuses zu reaktivieren - Erinnerungen, die nicht miteinander verknüpft waren.
Als das Team mit der optogenetischen Methode Gehirnzellen-Ensembles sowohl im Hippocampus als auch in den Amygdala stimulierte - Gedächtnis-bezogene Gehirnregionen, die während des Angst-Lern-Experiments aktiviert wurden -, fanden sie, dass die Mäuse mehr Angst hatten, wenn sie erneut exponiert wurden zu der zylinderförmigen Umhüllung als wenn die beiden Gehirnregionen getrennt oder gar nicht stimuliert wurden.
Diese Befunde, so die Autoren, weisen darauf hin, dass die gleichzeitige Aktivierung bestimmter Gehirnzellpopulationen künstliche Verbindungen zwischen nicht verwandten Erinnerungen schaffen kann, was zu langfristigen Verhaltensänderungen führt.
Diese Ergebnisse könnten laut den Autoren zu neuen Behandlungsmaßnahmen für Personen mit posttraumatischer Belastungsstörung (PTSD) - einer psychologischen Störung, ausgelöst durch traumatische Ereignisse - und anderen psychiatrischen Erkrankungen führen.
Inokuchi sagt:
"Gedächtnis ist die Grundlage aller höheren Gehirnfunktionen, einschließlich des Bewusstseins, und es spielt auch eine wichtige Rolle bei psychiatrischen Erkrankungen wie der posttraumatischen Belastungsstörung.
Indem wir zeigen, wie das Gehirn verschiedene Arten von Informationen assoziiert, um ein qualitativ neues Gedächtnis zu erzeugen, das zu dauerhaften Verhaltensänderungen führt, könnten unsere Ergebnisse wichtige Implikationen für die Behandlung dieser schwächenden Zustände haben. "
Er erklärt weiter, dass die Technik in dieser Studie modifiziert werden könnte, um Erinnerungen zu trennen. "Dies könnte zur Entwicklung neuer Behandlungsmethoden für psychiatrische Erkrankungen wie posttraumatische Belastungsstörungen beitragen, deren Hauptsymptome auf unnötigen Assoziationen zwischen nicht verwandten Erinnerungen beruhen", fügt er hinzu.
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