Optogenetik: Erinnerungen per Laser neu programmieren

27. August 2014, 19:07
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Forschern gelang es bei Mäusen, die emotionale Assoziation einer konkreten Erinnerung im Nachhinein zu verändern

Cambridge - Mithilfe von Gentechnik und Laserlicht das Gehirn eines Lebewesens so zu manipulieren, dass falsche Erinnerungen erzeugt oder Verhaltensänderungen hervorgerufen werden, klingt nach klassischer Science-Fiction. Seit der Erfindung der Optogenetik sind solche technisierten neurobiologischen Eingriffe aber nicht nur denkbar, sondern zunehmend auch machbar.

Bei dieser vom Österreicher Gero Miesenböck mitentwickelten Methode werden bestimmte (Nerven-) Zellen gentechnisch dahingehend verändert, dass ihre Aktivität sich durch Licht gezielt ein- oder ausschalten lässt.

Neurobiologische Revolution

So können Forscher erstmals die Aktivität einzelner Neuronen und neuronaler Netzwerke studieren und nichtinvasiv verändern. Aus neurobiologischer Sicht nicht weniger als eine Revolution, wie Ergebnisse seither zeigen.

So aktuell auch von Wissenschaftern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) im Fachblatt "Nature": Den Forschern um Susumu Tonegawa ist es gelungen, jene Schaltkreise im Gehirn von Mäusen zu identifizieren, die Erinnerungen an positive oder negative Emotionen koppeln. Mehr noch, sie konnten die emotionale Assoziation einer konkreten Erinnerung im Nachhinein verändern.

Gedächtnisspur der Emotion

Die Forscher wollten herausfinden, welche Netzwerke im Hippocampus und der Amygdala die entscheidende Rolle bei der Emotionalisierung vergangener Erlebnisse spielen. In Experimenten erzeugten sie in männlichen Mäusen in einer für diese neuartigen Umgebung entweder positive oder negative Erlebnisse: Einige Tiere kamen in Kontakt mit Weibchen, andere erhielten leichte Elektroschocks.

Währenddessen gelang es, die beim jeweiligen Anlegen einer Gedächtnisspur (Engramm) aktiven Neuronen zu markieren. Nun aktivierten die Forscher die betreffenden Neuronen mittels Optogenetik selbst. Befanden sich die Tiere dabei in der gleichen Umgebung wie zuvor, reagierten sie nun ebenfalls entweder mit Angst oder zeigten Wohlbefinden.

Therapeutisch relevant

Im nächsten Schritt wurden die Rollen der Mäuse vertauscht: Die jeweils anderen erhielten Elektroschocks bzw. Zugang zum Weibchen. Gleichzeitig aktivierten die Forscher wieder die Neuronen, die für die emotionale Zuordnung des vorangegangenen Erlebnisses verantwortlich waren.

Das Ergebnis: Waren die Engramme im Hippocampus verortet, ließ sich die emotionale Prägung verändern, in der Amygdala hingegen nicht - für die künftige Behandlung posttraumatischer und anderer Erkrankungen eine wichtige Erkenntnis. (David Rennert, DER STANDARD, 28.8.2014)

  • Schon 1990 wurde Arnold Schwarzenegger als Douglas Quaid im Science-Fiction-Streifen "Total Recall" Gedächtnismanipulationen unterzogen. Die Optogenetik wurde ein Jahrzehnt später erfunden.
    foto: reuters

    Schon 1990 wurde Arnold Schwarzenegger als Douglas Quaid im Science-Fiction-Streifen "Total Recall" Gedächtnismanipulationen unterzogen. Die Optogenetik wurde ein Jahrzehnt später erfunden.

  • Die Gedächtnisspur im Hippocampus konnte sowohl an positive als auch an negative Emotionen gekoppelt werden und war dadurch veränderbar. In der Amygdala bestehen offenbar festgelegte Verbindungen - entweder positive oder negative.
    foto: joshua kim/roger redondo

    Die Gedächtnisspur im Hippocampus konnte sowohl an positive als auch an negative Emotionen gekoppelt werden und war dadurch veränderbar. In der Amygdala bestehen offenbar festgelegte Verbindungen - entweder positive oder negative.

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