Wissenschaftler lassen Mäuse sich an Dinge erinnern, die nicht passiert sind

Wissenschaftler haben bei Mäusen eine falsche Erinnerung erzeugt, indem sie Neuronen manipulierten, die die Erinnerung an einen Ort tragen. Die Arbeit zeigt außerdem, wie unzuverlässig das Gedächtnis sein kann. Es legt auch neue Grundlagen für das Verständnis des Zellverhaltens und der Schaltkreise, die das Gedächtnis steuern, und könnte eines Tages Forschern helfen, neue Wege zur Behandlung von psychischen Erkrankungen zu entdecken, die durch das Gedächtnis beeinflusst werden.

Merk dir das: Die roten Neuronen sind die Gehirnzellen im Hippocampus einer Maus, die eine neue Erinnerung an einen bestimmten Ort tragen.

Im lernen , veröffentlicht in Wissenschaft Am Donnerstag zeigen die MIT-Wissenschaftler, dass sie eine Erinnerung modifizieren und eine Maus glauben lassen können, dass sie etwas erlebt hat, was sie nicht erlebt hat. Susumu Tonegawa , ein Neurowissenschaftler am MIT, und Mitglieder seines Labors verwendeten Mäuse, die genetisch modifiziert wurden, damit bestimmte Neuronen mit einem Lichtblitz aktiviert werden konnten; Die Technik ermöglichte es den Forschern, eine Erinnerung zu aktivieren, die eine Maus glauben ließ, sie hätte in einer bestimmten Box einen Elektroschock erlitten, obwohl dort nichts passiert war. Der Prozess des Gedächtnisses ist nichts mit einer Tonbandaufnahme zu vergleichen, sagt Steve Ramirez, Co-Erstautor der Studie. Es ist wirklich formbar und anfällig für die Aufnahme neuer Informationen.

Die Ergebnisse sind wirklich umwerfend, sagt Sheena Josselyn , einem Neurowissenschaftler am Hospital for Sick Children in Toronto. Es zeigt, dass Ihre Erinnerungen wirklich nur Aktivitäten verschiedener Zellen sind, und sie können eine tatsächliche Sache ersetzen, die nur durch die Aktivierung einiger Zellen im Gehirn passiert ist, sagt sie. Die Leute spielen schon seit einiger Zeit mit dieser Idee herum, aber eine Theorie zu haben und sie zu zeigen, sind zwei verschiedene Dinge.

Fortschritte in den neurowissenschaftlichen Methoden und Technologien geben Forschern ein beispielloses Verständnis der biologischen Grundlage von Erinnerungen. In den letzten Jahren haben Forscher Details über die molekularen und zellulären Komponenten der Gedächtnisbildung und die elektrische Sprache aufgedeckt, die Zellen verwenden, um Erinnerungen abzurufen (siehe Erinnerungen machen und Ein erster Schritt zu einer Prothese für das Gedächtnis).

Im weiteren Sinne erforschen Neurowissenschaftler zunehmend die menschliche Kognition an ihren molekularen und zellulären Ursprüngen. Eines Tages könnte dieses tiefere Verständnis zu besseren oder neuartigen Behandlungen führen, wie zum Beispiel Gedächtnisimplantaten, die verlorene Erinnerungen ersetzen (siehe Gedächtnisimplantate) oder neuartige Medikamente zur Förderung der nützlichen Gedächtniswiederherstellung.

Zuvor hatte das MIT-basierte Team gezeigt dass es die Position und Ansammlung von Zellen, die ein Gedächtnis tragen, lokalisieren könnte und dass die Aktivierung dieser Zellen den Gedächtnisrückruf bei Mäusen stimulierte. Um die neue, falsche Erinnerung zu erzeugen, reaktivierte Tonegawas Team die Erinnerung einer Maus an einen sicheren Ort, während das Tier Schocks in den Füßen erhielt, und verwandelte so die ursprüngliche Erinnerung.

Zuerst nutzte das Team genetische Tricks, um die Gehirnzellen, die an der Erinnerung an eine sichere und neutrale Kammer beteiligt sind, zu kennzeichnen. Am nächsten Tag steckten sie das Tier in eine zweite Kammer, eine ganz andere Umgebung. Dort bekam das Tier Fußschocks, während die Forscher gleichzeitig mit Licht leuchteten, um die Erinnerung an die harmlose erste Kammer zu reaktivieren. Als das Tier in die erste Kammer zurückgebracht wurde, erstarrte es ängstlich – ein deutlicher Hinweis darauf, dass es sich daran erinnerte, in dieser Kammer einen Schock erlitten zu haben, obwohl dies nie passiert ist. Es sei eine falsche Erinnerung entstanden, sagt Ramirez.

Ein langfristiges Ziel der Arbeit ist es, neue Methoden identifizieren zu können, um Patienten mit kognitiven Störungen zu helfen. Das liegt nicht daran, dass wir falsche Erfahrungen in den menschlichen Verstand einpflanzen oder „einfangen“ wollen, sondern weil es letztendlich nützlich sein könnte, Methoden zu entwickeln, um kognitive Anomalien im Zusammenhang mit psychiatrischen Erkrankungen zu reduzieren, wie z. sagt Tonegawa.

Die Arbeit untersucht auch die Mechanismen des Gedächtnisses auf Zell- und Schaltkreisebene. Eine andere Ansammlung von Neuronen im Hippocampus wurde für das Gedächtnis der zwei verschiedenen Kammern aktiviert. Das Team stellte auch fest, dass nicht alle Regionen des Hippocampus gleich geschaffen sind – die Technik funktionierte in einer Unterregion, aber nicht in einer anderen, was auf unterschiedliche Rollen für die Unterregionen bei der Erstellung und Verarbeitung von Erinnerungen hinweist, sagt Ramirez.

Die Art und Weise, wie das falsche Gedächtnis in der Maus gebildet wird, ist im Grunde der gleiche zelluläre Mechanismus, der echten Erinnerungen dient, sagt Tonegawa, was erklärt, warum Menschen mit falschen Erinnerungen so überzeugt sein können, dass sie richtig sind. Das menschliche Gedächtnis kann sehr unzuverlässig sein, sagt Tonegawa. In juristischen Situationen sollten Aussagen, die auf dem Gedächtnis beruhen, mit viel weniger Gewicht in Betracht gezogen werden.

Josselyn stimmt zu, dass die Ergebnisse implizieren, dass falsche Erinnerungen nicht so selten sind, wie viele denken. Irgendwann sollten wir unseren Erinnerungen nicht wirklich trauen, denn manche Dinge, an die wir uns erinnern, passierten nicht wirklich, sagt sie. Diese neue Studie zeigt, dass es nicht einmal notwendig ist, über eine Erinnerung nachzudenken, um sie zu ändern. Sie können die Zellen einfach aktivieren, sagt Josselyn.

Zukünftige Schritte werden darin bestehen, die Technologie der Gedächtnismanipulation zu verwenden, um zu versuchen, unerwünschte Aspekte der Gehirnfunktion wie Depressionen und Angstzustände zu beheben, die beide durch das Eindringen unerwünschter Erinnerungen oder die Unfähigkeit, positive Gefühle mit Erinnerungen zu assoziieren, gekennzeichnet sind. Die direkte Manipulation von Erinnerungen beim Menschen würde neue, weniger invasive Technologien erfordern, da die in der Studie verwendeten optogenetischen Techniken eine virusvermittelte genetische Modifikation von Neuronen und eine chirurgisch implantierte Lichtquelle erfordern.

Die Forscher hoffen jedoch, dass einige Ergebnisse der Studie schließlich angewendet werden könnten, um Menschen zu helfen. Wenn wir eine Erinnerung wirklich bearbeiten können, können wir sie vielleicht zum Wohle eines Patienten bearbeiten, sagt Ramirez.

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