Aufbau des Rattenversuchs | Copyright: USC Viterbi School of EngineeringLos Angeles/ USA - Mittels eines implantierten elektronischen Systems, welches Hirnsignale imitiert, wie sie mit dem Erinnerungsvermögen assoziiert werden, ist es US-Neurologen gelungen, Erinnerungen von Ratten buchstäblich aus und wieder ein zu schalten. Ziel der Forschungen sind Apparaturen, wie sie auch im Kampf gegen neurodegenerative Krankheiten zum Einsatz kommen könnten.
"Schalten man den Schalter ein, dann erinnern sich die Ratten. Schaltet man den Schalter wieder ab, so verfliegt di Erinnerung der Tiere wieder", fasst Theodore Berger von der "Viterbi School of Engineering's Department of Biomedical Engineering" an der "University of Southern California" (USC), die Ergebnisse der Experimente zusammen.
Berger ist Hauptautor einer gemeinsam mit Sam A. Deadwyler von der "Wake Forest Department of Physiology and Pharmacology" durchgeführten Studie, die aktuell im Fachmagazin "Journal of Neural Engineering" veröffentlicht wurde und weitere Einblicke in die Funktionsweise jener Hirnregion erlaubt, die als Hippocampus bezeichnet wird und eine wichtige Rolle beim Lernen spielt.
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In ihrem Experiment brachten die Forscher Ratten zunächst bei, zum Erhalt einer Futterbelohnung Schalter zu bedienen. Mittels implantierter elektrischer Sonden wurde während der Lösung dieser Aufgabe die Hirnaktivität zwischen zwei Hauptteilen des Hippocampus, den sogenannten Unterregionen CA-3 und CA-1 gemessen, da diese Teile des Hirns für die Umwandlung von Kurzzeit- in Langzeiterinnerungen verantwortlich sind. Zuvor hatten die Forscher anhand von Tests und Versuchen nachgewiesen, dass ohne Hippocampus zwar Kurzzeiterinnerungen jedoch keine Langzeiterinnerungen möglich sind und die Regionen CA-3 und CA-1 interagieren, um Langzeiterinnerungen zu erzeugen.
In einem weiteren Experiment unterbanden die Forscher dann die Interaktion der beiden Regionen (CA-3 und CA-1) mit Hilfe pharmazeutischer Wirkstoffe, woraufhin die Ratten keine Anzeichen mehr für die zuvor erlernte Aufgabenlösung mehr aufzeigten.
"Die Ratten zeigten zwar, dass sie immer noch wussten, dass sie den linken Schalter zuerst und dann den rechten drücken mussten", so Berger, "und sie wussten auch immer noch, dass sie zum Erhalt von Wasser einen Schalter drücken mussten - allerdings konnten sie sich nur noch 5 bis 10 Sekunden daran erinnern, ob sie bereits den linken oder rechten Schalter gedrückt hatten."
Mittels implantierter Elektroden, die nun die für die Interaktion zwischen den Hirnregionen notwendigen Signale künstlich reproduzierten, gelang es den Forschern dann, den Ratten die Erinnerungen an die zuvor erlernten Verhaltensmuster zum Erhalt der Futterbelohnung wieder zu geben. Des Weiteren konnten die Forscher aufzuzeigen, dass das implantierte Gerät bei Tieren mit normal funktionierendem Hippocampus die Erinnerungsfähigkeit stärkte.
"Unsere Experimente belegen erstmals, dass mittels ausreichender Kenntnis über die neurale Kodierung von Erinnerungen im Hirn, eine Echtzeit-Identifikation und -Manipulationen dieser Prozesse möglich ist und Erinnerungen wiedererlangt und das Erinnerungsvermögen verstärkt werden können", so die Wissenschaftler.
In nächsten Schritten wollen Berger und Deadwyler ihre Versuche nun auf Primaten überragen und anhand dieser Untersuchungen möglicherweise auch eine Apparatur entwickeln, die auch menschlichen Patienten im Kampf gegen neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer oder gegen die Folge von Schlaganfällen helfen sollen, das Erinnerungsvermögen zu erhalten bzw. wieder herzustellen.
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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / usc.edu
