Einbau von falschen Erinnerungen ins Gehirn

Die MIT-Wissenschaftler haben die Zellen (rot) identifiziert, in denen Erinnerungsspuren im Hippocampus gespeichert werden. Bild: Steve Ramirez and Xu Liu

US-Wissenschaftler konnten bei Mäusen durch optogenetische Programmierung eine falsche Erinnerung erzeugen

Menschen werden von ihren Erinnerungen verfolgt und von schlimmen Erfahrungen traumatisiert. Sie brennen sich ins Gehirn ein und lassen die Menschen immer wieder erleben, was ihnen eine psychische Wunde zugefügt hat. Es gibt aber auch falsche Erinnerungen an Ereignisse, die der Betroffene nie erlebt hat. Manche scheinen unangenehme Erinnerungen leichter als andere löschen zu können, während andere Schwierigkeiten haben, sich auch an Wichtiges zu erinnern, was etwa die Lernfähigkeit beeinträchtigt. Irgendwie müssen die Gehirne Vergessen und Erinnern in der richtigen Balance halten - und interessant ist für Therapie und Gehirndoping, ob sich Erinnerungen löschen (Tabula Rasa im Großhirn) oder die Erinnerungskraft stärken lässt, beispielsweise durch transkranielle Rauschstromstimulation (tRNS) oder andere Methoden (Neuronale Prothese zur Gedächtnisbildung.

Wissenschaftler vom MIT berichten nun in Science, es sei ihnen gelungen, in Mäusen falsche Erinnerungen einzubauen. Das ist ein interessanter Schritt hin auf eine Steuerung des Gedächtnisses, zumindest könnte man damit dem Verständnis näherkommen, auf welchen neuronalen Prozessen bei Menschen das scheinbare Erinnern von Erfahrungen zustande kommt, die diese niemals gehabt haben (Paramnesie). Das kann, worauf die Wissenschaftler hinweisen, beispielsweise ein Problem mit schweren Folgen für einen Verdächtigen sein, der aufgrund einer falschen Erinnerung eines Zeugen als Straftäter verurteilt wird.

Vor dem neuen Versuch hatten die Wissenschaftler bereits im Gyrus dentatus, einem Teil des Hippocampus, eine Gruppe von Neuronen entdeckt, die einen bestimmten Kontext erinnern, also als Engramm fungieren (Die leuchtende Spur der Erinnerung). Es ist allerdings umstritten, ob einzelne oder Neuronengruppen ("Großmutterneuron") tatsächlich Engramme bilden. Die Annahme der MIT-Wissenschaftler ist jedenfalls, dass Informationen in Engrammen gespeichert werden, die aktiviert werden, wenn das Gehirn das Erfahrene zu rekonstruieren sucht. In dem Fall wurden Elektroschocks auf die Füße der Mäuse und die damit verbundene Angst erinnert. Durch Optogenetik, also durch das Einbringen von genveränderten lichtsensitiven Proteinen (Kanalrhodopsin-2), ließ sich die Erinnerung durch Lichtpulse jederzeit anschalten. Erkunden wollten die Wissenschaftler nun, ob die Stimulierung der Neuronen auch eine falsche Erinnerung an eine bestimmte Angst verursachen kann. Der Neurowissenschaftler und Mitautor der Studie Susumu Tonegawa ist überzeugt, dass sie jetzt das erste Tiermodell geschaffen haben, "in dem falsche und wirkliche Erinnerungen auf der Ebene der Engramme untersucht werden können".

Für ihre Versuche versetzten die Wissenschaftler genveränderte Mäuse, deren Engramm-Zellen optogenetisch über implantierte Glasfasern durch Licht aktiviert werden konnten, zunächst in den Käfig A. Dort stimulierten sie die Neuronengruppe, die sie für die Erinnerung an Käfig A ausgemacht hatten, mit Licht, bei der Kontrollgruppe wurde der Gyrus dentatus nicht stimuliert. Anschließend wurden die Mäuse in einen anderen Käfig (B) gesetzt. Wieder wurden die Zellen durch Licht stimuliert, um die Erinnerung künstlich zu programmieren, während die Mäuse leichte Stromschläge auf die Füße erhielten, was nicht nur Mäuse gar nicht gerne mögen und als traumatisch empfinden. Die Mäuse der Kontrollgruppe erhielten nur die Stromschläge.

Wurden die Mäuse der Experimentgruppe wieder in den Käfig A zurückgesetzt, wo ihnen nichts geschehen war, zeigten sie auch ohne Lichtstimulation mehr Angst in Form von Erstarren als die Mäuse der Kontrollgruppe. Offenbar war durch die Lichtstimulation der Neuronen der Käfig A mit der Angst vor den Elektroschlägen im Käfig B zusammengeschaltet worden. Wurden sie hingegen in eine neue, ihnen bislang unbekannte Umgebung gebracht, war keine erhöhte Angstbereitschaft zu erkennen, wurden die Neuronen hingegen stimuliert, konnte die falsche Erinnerung, die sich durch Angstverhalten zeigt, nach Belieben reaktiviert werden. Die falschen Erinnerungen, die sich aus der manipulierten Verwechslung der Orte ergeben, aktivieren dieselben Angstareale, die wie die Amygdala auch bei normal vorkommender Angst beteiligt sind. Falsche Erinnerungen können so ununterscheidbar von wirklichen sein.

Während die Engramme im Gyrus dentatus auf einer räumlichen Population von Zellen zu beruhen scheinen, haben die Wissenschaftler beim Versuch, Zellen der CA1-Region des Hippocampus, die auch zur Gedächtnisbildung beitragen, zu programmieren, keine Erfolge bei der Herstellung einer falschen Erinnerung erzielen können. Die CA1-Populationen scheinen sich, so die Wissenschaftler, stärker zu überlappen und eher zeitabhängig als räumlich zu funktionieren.

Für die Wissenschaftler bestätigen ihre Experimente, dass Gedächtnis nicht kopiert, sondern Erinnerungen rekonstruiert, wodurch leicht Veränderungen wie hier durch Übertragung zustande kommen können. In Menschen gäbe es daher häufig Erinnerungsverfälschungen und Illusionen. Ein Mechanismus für die Entstehung von falschen Erinnerungen sei nun auf der Engramm-Ebene gezeigt worden. So könnten ursprünglich gebildete Erinnerungen an einen Kontext mit einem externen Stimulus von hoher Bedeutung (Schmerz, Angst, Freude) verknüpft werden, durch den die Erinnerung verfälscht wird. (Florian Rötzer)

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