Wie das Gehirn lernt, Gefahren rechtzeitig vorauszusehen

    12. Februar 2019, 09:00
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    Forscher fanden heraus, dass die neuronale Verbindung zwischen Hypothalamus und den lateralen Habenulae entscheidend ist

    Lausanne/Innsbruck – Ein lauter Knall reicht oft, um einen Fluchtreflex auszulösen. Anhand bestimmter Reize eine Gefahr voraussehen zu können, ist überlebenswichtig. Aber wie lernt das Gehirn, wann es gilt, die Flucht zu ergreifen? Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung von Innsbrucker Wissenschaftern ist dieser Frage nachgegangen und hat die Ergebnisse im Fachblatt "Neuron" veröffentlicht.

    Die Wissenschafter um Manuel Mameli von der Universität Lausanne spielten Mäusen fünf Tage lang wiederholt einen Ton vor – danach bekamen die Tiere einen leichten Elektroschock verpasst. Im Laufe der Zeit lernten die Nager, schon beim Erklingen des Tons die Flucht zu ergreifen. Die Analysen zeigten, dass die Synapsen – Verbindungsstellen zwischen Neuronen – zwischen zwei bestimmten Hirnstrukturen während des Lernens immer effizienter funktionierten: zwischen dem Hypothalamus und den lateralen Habenulae.

    Verbindung getrennt

    Die auch Epiphysenstiele genannten Habenulae im Zwischenhirn spielen bei der Kontrolle von Verhalten eine Rolle, insbesondere auch in Zusammenhang mit negativen Emotionen. Der Hypothalamus ist eine wichtige Schaltzentrale für verschiedene Körperfunktionen, spielt aber auch für die Reaktion angesichts einer Bedrohung eine wichtige Rolle.

    In einem weiteren Schritt und mit Unterstützung von Harumi Harada und Francesco Ferraguti von der Medizinischen Universität Innsbruck und Kollegen in Japan gelang es, die neuronale Verbindung zwischen dem Hypothalamus und den lateralen Habenulae spezifisch zu inaktivieren. Das hatte zur Folge, dass die Mäuse weniger gut lernten: Nach drei Tagen gelang es ihnen nur in sechs von 30 Fällen, dem Elektroschock nach dem Erklingen des Tons auszuweichen. Den Mäusen mit funktionierender Verbindung zwischen den beiden Hirnstrukturen gelang dies dreimal häufiger.

    Einfluss auf psychische Erkrankungen

    Weitere Untersuchungen ergaben, dass für den Lernprozess sogenannte Rezeptoren an den Synapsen der Habenulae eine Rolle spielen, die durch den Neurotransmitter Glutamat aktiviert werden. Es sei somit ein sehr präziser neuronaler Schaltkreis zwischen Hypothalamus und den lateralen Habenulae sowie die Aktivierung der Rezeptoren durch Glutamat, die es der Maus ermöglichten, die Verbindung zwischen dem Geräusch und der Gefahr zu erlernen und die Flucht zu ergreifen, berichten die Forscher

    Die Studienresultate könnten dazu beitragen, bestimmte psychische Erkrankungen besser zu verstehen: Die lateralen Habenulae spielen beispielsweise auch bei Depressionen eine Rolle. "Man hat herausgefunden, dass Patienten, die mit einem äußeren Reiz konfrontiert sind, Schwierigkeiten haben, das damit verbundene Gefahrenniveau einzuschätzen und angemessen zu reagieren", so Mameli.

    In früheren Studien konnte sein Team bereits zeigen, dass tiefe Hirnstimulation im Bereich der lateralen Habenulae depressive Symptome bei Nagetieren lindern können. Nun wollen die Forscher genauer untersuchen, wie depressive Mäuse auf eine Bedrohung reagieren und die Notwendigkeit der Flucht vorhersehen können. (APA, red, 12.2.2019)

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