Angst kann den Unterschied zwischen Gefahr und Sicherheit verwischen
- In Versuchen mit Mäusen waren die Repräsentationen gefährlicher und sicherer Umgebungen im Gehirn weniger klar voneinander zu unterscheiden
- Die Überlappung von Erinnerungen könnte den Abruf von Bedrohungserinnerungen beschleunigen, aber die Genauigkeit der Reaktion verringern
- Ob derselbe Mechanismus bei Menschen an Angststörungen und PTBS beteiligt ist, ist bislang nicht geklärt
Angst und Gedächtnis: Warum eine sichere Umgebung gefährlich wirken kann
Das Gehirn muss Bedrohungen erkennen, doch manchmal entsteht Angst auch dort, wo keine unmittelbare Gefahr besteht. Eine neue Studie bietet eine mögliche Erklärung für diese Diskrepanz: Angst könnte die Unterscheidung zwischen Erinnerungen an sichere und gefährliche Erlebnisse nicht verstärken, sondern sie vielmehr verwischen. Das verändert die gängige Vorstellung davon, wie das Gedächtnis dabei hilft, Bedrohungen einzuschätzen, und wirft eine neue Frage nach dem Preis einer schnellen Schutzreaktion auf.
Die Studie wurde von Forschenden des Douglas Research Centre an der McGill University und der University of Toronto Scarborough durchgeführt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience veröffentlicht. Die Autorinnen und Autoren untersuchten keine menschlichen Reaktionen, sondern die Gehirnaktivität von Mäusen, die darauf trainiert worden waren, eine Umgebung mit Gefahr und eine andere mit Sicherheit zu verbinden. Schlussfolgerungen zu Angststörungen und posttraumatischer Belastungsstörung liefern daher bislang eine mögliche Erklärung, aber keinen bestätigten Mechanismus beim Menschen.
Im Verlauf der Experimente überschnitten sich die neuronalen Repräsentationen der beiden Umgebungen zunehmend, statt sich immer stärker voneinander abzugrenzen. Mit anderen Worten: Dem Gehirn fiel es schwerer, Erinnerungen an einen sicheren Ort klar von Erinnerungen an einen Ort zu trennen, der mit einer Bedrohung verbunden war. Der leitende Studienautor Mark Brandon merkte an, dass Angst möglicherweise die Grenze zwischen Gefahr und Sicherheit verwischt, statt sie zu schärfen. Das bedeutet nicht, dass die Mäuse die Situationen in jeder Hinsicht nicht mehr unterscheiden konnten: Das Experiment wies eine Veränderung speziell in den beobachteten Mustern der Gehirnaktivität nach.
Experiment zeigt Überschneidung von Erinnerungen
Um zu beobachten, wie diese Muster entstehen, kombinierte das Team eine virtuelle Umgebung mit der Echtzeitdarstellung der Gehirnaktivität. Eine speziell ausgestattete Arena ermöglichte es, die Maus scheinbar zwischen verschiedenen Umgebungen zu versetzen, indem die visuellen und akustischen Reize um sie herum verändert wurden. Dafür musste das Tier nicht physisch an einen anderen Ort gebracht werden. Dieser Ansatz half den Forschenden, Übergänge zwischen bedrohungsbezogenen und sicheren Erfahrungen innerhalb eines einzigen experimentellen Systems zu beobachten.
Gleichzeitig verfolgten Miniaturmikroskope die Aktivität Hunderter Neuronen im Hippocampus – einer für Lernen und Gedächtnis wichtigen Hirnregion. Laut dem leitenden Autor Robert Roeske ermöglichte dies zu beobachten, wie das Gehirn von Moment zu Moment zwischen konkurrierenden Karten gefährlicher und sicherer Erinnerungen wechselt. Herkömmliche Experimente zur Furchtkonditionierung ermöglichten keine vergleichbare Beobachtung dieses Übergangs in Echtzeit. Die Methode stellte daher eine Verbindung zwischen dem Verhalten in einer sich verändernden Umgebung und der Dynamik neuronaler Signale her.
Besondere Aufmerksamkeit widmeten die Forschenden dem ventralen Hippocampus, einem Teil des Hippocampus, der an der Verarbeitung emotional bedeutsamer Erfahrungen beteiligt ist, darunter Angst und Furcht. Gerade in diesem Bereich könnte die Überlappung von Repräsentationen den schnellen Abruf einer Erinnerung an eine Bedrohung unterstützen. Diese Beobachtung beschreibt eine mögliche Funktion der Gehirnaktivität bei Mäusen, beweist jedoch nicht, dass eine einzelne Hirnregion komplexe Störungen beim Menschen allein erklärt. Die Bedeutung der Ergebnisse liegt in dem vorgeschlagenen Zusammenhang zwischen Erinnerungen an unterschiedliche Situationen und der Geschwindigkeit, mit der eine Schutzreaktion umgeschaltet wird.
Schneller Schutz erfordert einen Kompromiss
Die Vermischung von Erinnerungen an sichere und gefährliche Situationen wirkt auf den ersten Blick wie ein Nachteil. Die Autoren vermuten jedoch, dass diese Eigenschaft einen evolutionären Sinn haben könnte: Überlappende Repräsentationen ermöglichten es dem Gehirn, Informationen über eine frühere Bedrohung schneller abzurufen. Tritt tatsächlich Gefahr auf, kann die schnellere Erkennung dem Tier helfen zu reagieren, bevor es zu spät ist. Im Experiment dient diese Idee als Erklärung für den möglichen Nutzen des Mechanismus, nicht als Beweis dafür, dass Geschwindigkeit immer wichtiger ist als Genauigkeit.
Der Zeitgewinn hat seinen Preis. Wenn das Gehirn Geschwindigkeit bevorzugt, kann es auch in einer harmlosen Situation auf eine potenzielle Bedrohung reagieren. Aus Sicht des Überlebens kann ein Fehlalarm mitunter weniger gefährlich sein als eine tatsächlich bestehende Bedrohung zu übersehen, meinen die Forscher. Robert Rozeske beschrieb die Rolle des ventralen Hippocampus als möglichen Teil eines Systems, das nach dem Prinzip „Lieber auf Nummer sicher gehen“ entscheidet. Die Experimente selbst zeigen jedoch nicht, wie oft und unter welchen Bedingungen dieser Preis außerhalb der Laboraufgabe zum Tragen kommt.
Diese Deutung ist wichtig, um zu verstehen, warum ein Bedrohungsgefühl auch ohne unmittelbare Gefahr auftreten kann. Wenn sichere und gefährliche Erfahrungen teilweise überlappende neuronale Repräsentationen erhalten, kann die Erinnerung an eine frühere Bedrohung in einer neuen Situation schneller aktiviert werden. Eine starke Reaktion bedeutet dann nicht unbedingt, dass die Person die Lage bewusst für gefährlich hält: Es geht um einen möglichen Mechanismus für den schnellen Übergang in einen Schutzmodus. Die Studie untersuchte jedoch nicht, ob ein solcher Prozess beim Menschen auftritt.
Der Zusammenhang mit Angstzuständen muss noch untersucht werden
Die Autorinnen und Autoren bringen ihre Hypothese mit Angstzuständen und PTBS in Verbindung, bei denen ein harmloser Anblick, ein Geräusch oder ein Ort Erinnerungen an ein traumatisches Ereignis und starke Angst auslösen kann. Sie vermuten, dass solche Reaktionen mit einer übermäßigen Empfindlichkeit eines normalerweise nützlichen Überlebensmechanismus zusammenhängen könnten. Das ist eine vorsichtige Erklärung: In den Experimenten mit Mäusen wurden keine Menschen mit entsprechenden Diagnosen untersucht, und es wurde nicht gezeigt, dass die Überlappung von Erinnerungen die Ursache dieser Störungen ist. Um den Zusammenhang direkt zu prüfen, sind separate Studien erforderlich.
Mark Brandon schlägt vor, solche Reaktionen nicht unbedingt als Defekt des Systems zu betrachten, das Erinnerungen voneinander trennt, sondern als übermäßig aktive Ausprägung eines normalen Schutzmechanismus. Bei diesem Ansatz könnte ein zu schneller Übergang vom Erkennen von Sicherheit zur Erwartung einer Bedrohung zum Gegenstand der Therapie werden. Das könnte künftige Fragen zur Behandlung beeinflussen, doch in der Studie wurden keine Therapiemethoden untersucht, und sie bietet keinen Anlass zu der Annahme, dass ein bestimmter Ansatz bereits bestätigt ist. Der praktische Wert der Erkenntnis besteht vorerst in einer neuen Hypothese, die überprüft werden muss.
Die wichtigste Einschränkung der Arbeit besteht darin, dass die Experimente an Mäusen durchgeführt wurden. Es muss geklärt werden, ob ein vergleichbarer Mechanismus an Angstzuständen und PTBS beim Menschen beteiligt ist und inwieweit sich die Ergebnisse auf dessen Erleben übertragen lassen. Die Studie wurde von den Canadian Institutes of Health Research und dem Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada unterstützt. Die bislang verlässlichste Schlussfolgerung lautet: Bei Mäusen ging Angst mit einer weniger klaren Trennung neuronaler Repräsentationen von Sicherheit und Bedrohung einher, was den Abruf von Erinnerungen an Angst beschleunigt haben könnte.
Quelle: ScienceDaily
