Forscher konnten Erinnerungen von Mäusen erfolgreich verändern

Die Techniken könnten sich in Zukunft auch auf den Menschen übertragen lassen. Schon heute denken Wissenschaftler über die ethischen Folgen nach. Mittwoch, 18. Juli 2018

Wer kann sich noch an seinen ersten Fahrradfahrversuch erinnern? An den ersten Kuss? An das erste Mal, dass einem das Herz gebrochen wurde? Einprägsame Momente und die Emotionen, die sie in uns auslösen, sind uns oft noch Jahrzehnte später in Erinnerung und können unsere ganz persönliche Entwicklung stark beeinflussen.

Aber jene Menschen, die schwere Traumata erlitten haben, können von besonders schmerzlichen Erinnerungen verfolgt werden und psychische Schäden davontragen, die ihr ganzes Leben verändern. 

Was wäre aber, wenn traumatische Erinnerungen nicht so schmerzhaft wären? Unser Wissen über die Funktionsweise des menschlichen Gehirns nimmt beständig zu, und verschiedene Forschungsgruppen aus Neurowissenschaftlern nähern sich Stück für Stück neuen Techniken zur Manipulation von Erinnerungen. Damit könnten letztendlich auch Krankheiten wie Alzheimer oder Posttraumatische Belastungsstörungen (PTBS) behandelt werden. 

Derzeit konzentriert sich die Arbeit in diesem Bereich vor allem auf Versuchstiere wie Mäuse. Mit dem konsequenten Erfolg der ersten Versuche beschäftigen sich die Forscher aber zunehmend auch mit potenziellen Versuchen am Menschen – und mit den ethischen Folgen, die es haben könnte, einen fundamentalen Bestandteil der Identität eines Menschen zu verändern.

In nicht allzu ferner Zukunft wäre es uns wahrscheinlich möglich, das menschliche Gedächtnis zu verändern – aber sollten wir das auch tun, nur, weil wir es können?

WAS IST EINE ERINNERUNG? 

Für gewöhnlich bezeichnen Neurowissenschaftler eine einzelne Erinnerung (also eine abgespeicherte Information) als ein Engramm – eine physiologische Spur im Gehirn, die einer bestimmten Erinnerung zugeordnet wird. Vor Kurzem offenbarten Hirnscans, dass ein Engramm nicht in einer einzelnen Region des Gehirns verankert ist, sondern sich als farbenfrohes Aufflackern im gesamten Nervengewebe zeigt.

„Eine Erinnerung sieht im Gehirn mehr wie ein Netz aus denn wie ein einzelner Punkt“, erzählt der Neurowissenschaftler und National Geographic Explorer Steve Ramirez von der Boston University. Das liegt daran, dass beim Abspeichern einer Erinnerung auch all die visuellen, auditiven und taktilen Eindrücke gespeichert werden, die jene Erinnerung so einprägsam machen.

Mittlerweile können Wissenschaftler sogar nachverfolgen, wie sich Erinnerungen durch das Gehirn bewegen, ähnlich einem Detektiv, der Fußspuren im Schnee folgt.

Bei ihrer Forschung am MIT schafften Ramirez und sein Forschungspartner Xu Liu im Jahr 2013 einen Durchbruch: Sie konnten gezielt jene Zellen im Gehirn einer Maus ansteuern, aus denen ein bestimmtes Engramm bestand, und dann eine falsche Erinnerung implantieren. Daraufhin reagierten die Mäuse auf einen bestimmten Reiz ängstlich, obwohl sie zuvor nicht darauf konditioniert worden waren. 

Mäusehirne seien zwar nicht so hochentwickelt die das menschliche Äquivalent, sagt Ramirez, aber dennoch können sie Forschern dabei helfen, ihr Wissen über die Funktionsweise unserer Erinnerungen zu vertiefen.

„Das menschliche Gehirn ist ein Lamborghini und wir arbeiten mit einem Dreirad, aber die Räder drehen sich trotzdem auf die gleiche Art.“

KOPIEREN, EINFÜGEN, LÖSCHEN

Im Rahmen ihrer aktuellen Forschungen untersuchen Ramirez und seine Kollegen, ob positive und negative Erinnerungen in verschiedenen Hirnzellengruppen gespeichert werden – und ob negative Erinnerung mit positiven „überschrieben“ werden können

Im Vorbereitung auf die Experimente injizierte das Team einen Virus in das Gehirn der Tiere, der fluoreszierende Proteine enthielt, und implantierte ihnen zusätzlich Lichtwellenleiter. Dann wurde den Mäusen ein spezielles Futter gefüttert, welches verhinderte, dass das Virus fluoreszierte, bis die Forscher bereit waren, eine positive oder negative Erfahrung einzufangen.

Positive Erfahrungen entstanden, indem männliche Mäuse eine Stunde lang in einen Käfig mit weiblichen Mäusen gesteckt wurden. Negative Erinnerungen wurden erzeugt, indem die Mäuse in Käfige gesetzt wurden, die ihnen leichte Elektroschocks versetzten. Sobald die Mäuse darauf konditioniert waren, jede der Erfahrungen mit einem bestimmten Auslösereiz zu verbinden, wurden sie einer kurzen Operation unterzogen. Dabei stimulierten die Wissenschaftler jene Zellen, die mit den positiven oder negativen Engrammen assoziiert wurden. 

Sie entdeckten, dass die Aktivierung positiver Erinnerungen die Angstgefühle jener Mäuse abschwächte, die sich in einem Käfig befanden, den sie mit Angst assoziierten. Die Forscher glauben, dass diese „Umtrainierung“ des Gedächtnisses dabei helfen kann, einen Teil des Traumas der Mäuse zu eliminieren. 

„Wir nutzen eine positive Erinnerung, um zu versuchen, ein Stück der Erinnerung umzuschreiben“, sagt Ramirez. Allerdings ist nicht klar, ob die ursprüngliche Erinnerung an die Angst damit verloren geht oder nur unterdrückt wird. 

„Wenn das ein Word-Dokument wäre, wüssten wir quasi nicht, ob man es als neues Dokument abgespeichert oder das Original überschrieben hat“, erklärt das Teammitglied Stephanie Grella.

Mit Hilfe einer anderen Technik konnte die Neurowissenschaftlerin Sheena Josselyn von der University of Toronto die Angst in Mäusen vollständig eliminieren. Zunächst identifizierten die Forscher jene Zellen, die mit einem bestimmten Engramm in Verbindung standen. Dann veränderte das Team die Proteine in diesen Zellen so, dass sie anfällig für das Diphtherietoxin wurden, das Mäuse normalerweise abwehren können. Als das Toxin dann in die Zellen injiziert wurde, starben die Zellen ab und die Maus hatte keine Angst mehr.

„Es ist nur ein kleiner Teil dieser Zellen, und die Erinnerung wurde praktisch ausgelöscht“, sagt sie.

VON MÄUSEN ZU MENSCHEN 

Sowohl Ramirez als auch Josselyn betonen, dass die Arbeit an den Mäusen noch sehr grundlegend ist. Aber beide sehen auch zukünftiges Behandlungspotenzial für Menschen.

„Traumatische Erinnerungen könnten mit positiven Informationen umgeschrieben werden“, sagt Ramirez. Wer an einer Posttraumatischen Belastungsstörung oder Depression leidet, könnte sich gewisse Erinnerungen beispielsweise abändern lassen, damit schmerzhafte Erinnerungen nicht mehr von starken emotionalen Reaktionen begleitet werden.

Josselyn hofft, dass die aktuellen Forschungen an Mäusen eines Tages genutzt werden können, um neurologische Störungen wie Schizophrenie oder Alzheimer bei Menschen zu behandeln. 

Allerdings solle man nicht allzu bald damit rechnen, dass man einfach in eine Klinik laufen und sich ein paar Erinnerungen blitzdingsen lassen kann, so Ramirez.

Für die Mäuseversuche kommen aktuell Techniken zum Einsatz, die bei der Behandlung von Menschen ungeeignet wären. Beispielsweise werden die Mäusehirne direkt mit blauem Licht beschienen, was bedeutet, dass die Schädeldecke entfernt und das Nervengewebe freigelegt wird. Bei künftigen Behandlungen könnten Infrarotstrahlen zum Einsatz kommen, da ihre Wellenlängen die menschliche Haut durchdringen können, wir Ramirez erzählt. Josselyn betrachtet eher die Injektion oder Einnahme von chemischen Stoffen als wahrscheinlichste Option. Beide sagen allerdings, dass solche Werkzeuge noch Jahrzehnte in der Zukunft liegen. 

WIR KÖNNTEN ABER SOLLTEN WIR?

Wenn es eines Tages möglich sein sollte, das menschliche Gedächtnis zu verändern, sollten wir eine solche Behandlung erlauben? Sollten nur jene Menschen Zugang dazu haben, die es sich leisten können? Wie steht es um das Gedächtnis von Kindern? Welche Auswirkungen gäbe es für die Justiz, wenn sich Zeugen oder Opfer nicht mehr an Verbrechen erinnern können?

All diese Fragen sind es laut dem Bioethiker Arthur Caplan von der New York University wert, bedacht zu werden, bevor die Technologie für klinische Studien am Menschen bereit ist. Er zählte zu den frühen Teilnehmern an den ethischen Diskussionen rund um die CRISPR/Cas-Methode. Mit dieser Genome-Editing-Technik können mittlerweile auch menschliche Embryos behandelt werden, wodurch potenziell ganze Generationen von Menschen verändert werden könnten. 

„Ich bin fest davon überzeugt, dass man einige der ethischen Fragen durchdenken sollte, bevor die Wissenschaft einsatzbereit ist“, sagt er.

Wenn es um die Manipulation des Gedächtnisses geht, sollten sich Wissenschaftler und Gesetzgeber Caplan zufolge Gedanken über die Mindestanforderungen machen, die für diese Behandlung erfüllt sein müssen. Sie sollte nicht jedem zur Verfügung stehen, sagt er, sondern vielleicht nur jenen, die unter einer schweren Posttraumatischen Belastungsstörung leiden und mit anderen Behandlungsmethoden keinen Erfolg hatten.

Wenn das Militär die Technik beispielsweise bei Veteranen einsetzen könnte, die an einer PTBS leiden, sollte es dann erlaubt werden, die Erinnerung von Soldaten zu ändern, die wieder in den Krieg ziehen? 

„Sollten sie es wissen, wenn sie schreckliche Dinge getan haben? Hält sie das davon ab, wieder schreckliche Dinge zu tun? Oder will man riskieren, dass man Menschen hat, die Schreckliches getan haben und [deren Erinnerungen] dann ausradiert werden?“, fragt er sich.

Den Neurowissenschaftlern zufolge werden solche Fragen mit dem Voranschreiten der Forschung bereits berücksichtigt. 

„Das Konzept der Erinnerungsmanipulation kann und sollte in einem klinischen Kontext genutzt werden“, so Ramirez. Er betrachtet die Befähigung dazu nicht als gut oder böse. Genau wie bei Wasser komme es ganz darauf an, wie man sie einsetzt. 

„Etwas so Natürliches kann genutzt werden, um den Körper zu nähren oder um damit Waterboarding zu betreiben. Wenn Wasser zum Guten und zum Schlechten genutzt werden kann, dann kann alles zum Guten und zum Schlechten genutzt werden“, findet er.

„Ich bin nicht zu 100 Prozent dagegen“, sagt Caplan. „Aber man muss äußerst vorsichtig vorgehen.“

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