Bewegung stimuliert das neuronale Wachstum und hilft, Traumata und Abhängigkeiten zu vergessen

Forscher der Universität Toronto (Kanada) und der Universität Kyushu (Japan) haben herausgefunden, dass Mäusen das Vergessen traumatischer oder drogenbedingter Erinnerungen hilft, wenn sie durch körperliche Betätigung oder genetische Manipulation die Bildung von Neuronen und die anschließende Neuverdrahtung neuronaler Schaltkreise im Hippocampus steigern. Die in der Fachzeitschrift Molecular Psychiatry veröffentlichten Ergebnisse könnten einen neuen Ansatz zur Behandlung psychischer Störungen wie posttraumatischer Belastungsstörung (PTBS) oder Drogensucht eröffnen.

PTBS ist eine psychische Störung, die durch das Erleben oder Miterleben eines traumatischen Ereignisses wie einer Naturkatastrophe, eines schweren Unfalls oder eines Angriffs ausgelöst werden kann. Weltweit leiden etwa 3,9 % der Bevölkerung an PTBS. Diese Erkrankung ist durch lebhafte Erinnerungen und das Meiden von Orten oder Personen gekennzeichnet, die an das traumatische Ereignis erinnern. PTBS wird heute häufig mit Therapien oder Medikamenten wie Antidepressiva behandelt. Da jedoch viele Menschen nicht wirksam auf die Behandlung ansprechen, suchen Forscher weiterhin nach alternativen Behandlungsmöglichkeiten.

In dieser Studie an Mäusen untersuchten Associate Professor Risako Fujikawa von der Fakultät für Pharmazeutische Wissenschaften der Universität Kyushu, ihr ehemaliger Betreuer Professor Paul Frankland von der Universität Toronto und ihr Team, darunter Adam Ramsaran, wie sich die Neurogenese – die Bildung neuer Neuronen – im Hippocampus auf die Fähigkeit auswirkt, Angsterinnerungen zu vergessen. Der Hippocampus, eine Hirnregion, die für die Bildung orts- und kontextbezogener Erinnerungen wichtig ist, produziert täglich neue Neuronen im sogenannten Gyrus dentatus.

„Nurogenese ist wichtig für die Bildung neuer Erinnerungen, aber auch für deren Vergessen. Wir vermuten, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass bei der Integration neuer Neuronen in neuronale Schaltkreise neue Verbindungen entstehen und alte zerstört werden, was die Fähigkeit zum Erinnerungsvermögen beeinträchtigt“, erklärt Fujikawa. „Wir wollten herausfinden, ob dieser Prozess Mäusen helfen kann, stärkere, traumatische Erinnerungen zu vergessen.“

Die Forscher versetzten Mäusen unter unterschiedlichen Bedingungen zwei starke Schocks. Zunächst wurden die Mäuse geschockt, nachdem sie eine hell erleuchtete weiße Box verlassen und einen dunklen, nach Ethanol riechenden Raum betreten hatten. Nach einem zweiten Schock in einer anderen Umgebung zeigten die Mäuse posttraumatische Belastungsstörungen.

Einen Monat später waren die Mäuse immer noch ängstlich und zögerten, das ursprüngliche dunkle Abteil zu betreten. Das deutete darauf hin, dass sie die traumatische Erinnerung nicht vergessen hatten. Diese Angst weitete sich auf andere dunkle Abteile aus, was auf allgemeine Angst hindeutet. Darüber hinaus erkundeten die Mäuse weniger offene Räume und mieden das Zentrum, was auf Angst hindeutet.

Anschließend untersuchten die Forscher, ob sich diese PTBS-Symptome durch körperliche Betätigung lindern ließen, da diese Studien zufolge die Neurogenese steigert. Die Mäuse, die dem Doppelschock ausgesetzt waren, wurden in zwei Gruppen aufgeteilt: Eine Gruppe erhielt ein Laufrad.

Nach vier Wochen wiesen diese Mäuse eine erhöhte Anzahl neu gebildeter Neuronen im Hippocampus auf und – was wichtig ist – zeigten weniger PTBS-Symptome als Mäuse ohne Zugang zum Laufrad.

Darüber hinaus verhinderte die Möglichkeit für die Mäuse, vor dem zweiten Schlaganfall Sport zu treiben, auch die Entwicklung einiger PTBS-Symptome.

Da körperliche Betätigung jedoch auf vielfältige Weise Gehirn und Körper beeinflusst, war unklar, ob dies auf die Neuverdrahtung hippocampaler Nervenbahnen durch Neurogenese oder andere Faktoren zurückzuführen war. Daher nutzten die Forscher zwei verschiedene genetische Ansätze, um die Auswirkungen der Integration neu gebildeter Neuronen in den Hippocampus allein zu untersuchen.

Wurden neue Neuronen im Hippocampus durch Licht aktiviert, wuchsen sie schneller und zeigten mehr Verzweigungen. Foto: Paul Frankland; Universität Toronto. Zunächst verwendeten die Forscher eine Technik namens Optogenetik. Dabei werden neu gebildeten Neuronen im Gyrus dentatus lichtempfindliche Proteine hinzugefügt, um die Aktivierung der Neuronen durch Licht zu ermöglichen. Als sie diese Zellen mit blauem Licht bestrahlten, reiften die neuen Neuronen schneller. Nach 14 Tagen waren die Neuronen länger gewachsen, hatten mehr Verzweigungen und waren schneller in die neuronalen Schaltkreise des Hippocampus integriert.

In einem zweiten Ansatz nutzte das Forschungsteam gentechnische Verfahren, um ein Protein in neu gebildeten Neuronen zu entfernen, das das Wachstum der Neuronen verlangsamt. Dies führte auch zu einem schnelleren Wachstum der Neuronen und einer erhöhten Rekrutierung in neuronale Schaltkreise.

Beide genetischen Ansätze reduzierten die PTBS-Symptome bei Mäusen nach einem Doppelschock und verkürzten die Zeit, die zum Vergessen einer Angsterinnerung benötigt wurde. Der Effekt war jedoch schwächer als der von körperlicher Betätigung und verringerte das Angstniveau der Mäuse nicht.