Gene und Gehirnplastizität
Können wir die Art und Weise, wie Erfahrungen kodiert werden, verändern und dadurch unser Verhalten modifizieren?
Autorin
William James, der berühmte Arzt und Wissenschaftler, bemerkte einmal, dass Kinder zu „wandelnden Bündeln von Gewohnheiten“ heranwachsen und deshalb sehr darauf achten sollten, welche Gewohnheiten sie sich aneignen.
Während wir unseren Alltag bestreiten, registriert unser Gehirn fortwährend Interaktionen mit der Umwelt und bildet dabei Verhaltensmuster, die sich tief verankern und halbautomatisch ablaufen können. Manchmal entwickeln sich diese Muster sogar zu Phobien und Verhaltensbeschränkungen, die unsere Interaktion mit der Welt einschränken. Ich glaube, genau davor hat uns William James gewarnt.
Seit Jahrzehnten erforschen Neurowissenschaftler die Mechanismen des Gehirns zur Informationsverarbeitung. Sie haben enorme Fortschritte im Verständnis der Gedächtnisbildung erzielt und unser Wissen über die Entwicklung von Verhaltensmustern vertieft. Die Hoffnung besteht darin, dass wir, sobald wir die vom Gehirn verwendeten Codes verstehen, diese so verändern können, dass Situationen korrigiert werden, in denen diese Plastizität außer Kontrolle geraten ist und schädliche Muster entstehen.
Jüngste Experimente in meinem Labor haben zu der überraschenden Erkenntnis geführt, dass es einen „genetischen Code“ für Erfahrungen im Gehirn gibt. Wir haben festgestellt, dass alle wichtige Erfahrungen (Diejenigen, an die wir uns morgen, nächste Woche und vielleicht sogar nächstes Jahr erinnern werden) haben einen einzigartigen Fingerabdruck in den Mustern der Gene, die eingeschaltet sind da die Erfahrung im Gehirn kodiert.
„Die Hoffnung besteht darin, dass wir, sobald wir die vom Gehirn verwendeten Codes verstehen, diese so verändern können, dass Situationen korrigiert werden, in denen diese Plastizität aus dem Ruder gelaufen ist und für uns schädliche Muster bildet.“
Die Identifizierung dieses Genexpressionscodes könnte es uns ermöglichen, die Kodierung von Erfahrungen zu korrigieren, die definieren, wie wir mit der Welt um uns herum interagieren.
In unserer aktuellen Forschung an Mäusen haben wir festgestellt, dass wir durch die Manipulation des Genexpressionscodes für eine aversive Erinnerung im Gehirn die Strategien der Mäuse zur Bewältigung einer aversiven Erfahrung verändern können. Dies erreichen wir durch die Manipulation der Aktivität eines einzelnen Gens ( Egr2 ) in der Amygdala, einer Hirnregion, die mit der Verarbeitung aversiver Erfahrungen in Verbindung steht.
Das Gen Egr2 ist dasjenige, das in der Amygdala von Mäusen am stärksten von negativen Erfahrungen beeinflusst wird und somit ein „Kennzeichen“ für aversive Erlebnisse darstellt. Wir vermuten, dass die Expression von Egr2 in der Amygdala induziert wird, um Aspekte der Enkodierung aversiver Erfahrungen zu vermitteln und das zukünftige Verhalten in ähnlichen Situationen zu definieren.
Wir verwendeten spezielle Viren, um die Aktivität von Egr2 in der Amygdala zu manipulieren, bevor wir die Mäuse hohen Dosen von Lithiumchlorid aussetzten, einer Substanz, die Unwohlsein und Übelkeit verursacht und eine starke Erinnerung an eine Aversion gegen den Kontext bildet, in dem die Substanz angewendet wurde.
„In Zukunft könnte es möglich sein, die Bausteine, die eine traumatische Erinnerung im Gehirn kodieren, zu entschlüsseln und so Menschen dabei zu helfen, tiefsitzende Ängste und Phobien zu überwinden.“
Mäuse reagieren natürlicherweise auf aversive Erfahrungen mit einem passiven Bewältigungsmechanismus, der sie in eine Starre versetzt, wenn sie mit einem angstauslösenden oder aversiven Erlebnis konfrontiert werden. Durch die Manipulation der Egr2- Expression veränderte sich ihr Verhalten von Starre zu aktiver Bewältigung; sie reagierten nun mit Flucht, wenn sie mit einem Kontext konfrontiert wurden, der mit einer aversiven Erfahrung verbunden war, und vermieden diese Situation aktiv.
Wir interpretieren diese Ergebnisse so, dass die Expression von Egr2 durch aversive Erfahrungen induziert wird, um die Expression passiver Bewältigungsmechanismen zu verstärken (was unter bestimmten Umständen für Mäuse evolutionär vorteilhaft sein könnte). Wird die Expression des Gens gestört, beobachten wir daher einen Übergang zu aktiven Bewältigungsmechanismen.
„Ihre Reaktion ist das Ergebnis der bisherigen Verarbeitung ähnlicher Situationen.“
Wir gehen davon aus, dass ähnliche Mechanismen auch beim Menschen existieren und die Entwicklung gewohnheitsmäßiger, halbautomatischer Verhaltensmuster unterstützen. Denken Sie an das letzte Mal, als sich jemand Ihnen gegenüber aggressiv verhalten hat, beispielsweise indem er Sie im Straßenverkehr geschnitten hat. Vielleicht war Ihre automatische Reaktion, wütend zu werden und sich ähnlich aggressiv zu verhalten; in jedem Fall ist Ihre Reaktion ein Produkt der in der Vergangenheit gespeicherten Erfahrungen mit ähnlichen Situationen, die wahrscheinlich Genexpressionsmuster nutzten, die denen bei Mäusen sehr ähnlich sind.
Zukünftig könnte es möglich sein, die Bausteine, die eine traumatische Erinnerung im Gehirn kodieren, zu entschlüsseln und so Menschen dabei zu helfen, tiefsitzende Ängste und Phobien zu überwinden.
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