Als Ivan Pavlovs Hund das Klingeln einer Glocke hörte, begann der Welpe in Erwartung seines Abendessens zu salivieren. Als die Ratten von Professor Mary Torregrossa einen ähnlichen Ton hörten, sehnten sie sich nach Kokain. Zumindest einige von ihnen - bevor Torregrossa und ihre Kollegen ihre Erinnerungen umschrieben.
Torregrossa studiert Psychologie der Drogenabhängigkeit und Rückfälle an der University of Pittsburgh School of Medicine (wo sie auch außerordentliche Professorin für Psychiatrie ist). In einer neuen Studie, die am 22. Januar in der Zeitschrift Cell Reports veröffentlicht wurde, haben Torregrossa und zwei ihrer Kollegen ein pawlowsches Experiment durchgeführt, bei dem eine Gruppe von Laborratten einen bestimmten audiovisuellen Hinweis mit dem Ansturm einer Kokaininfusion in Verbindung brachte.
Das bloße Sehen oder Hören des Hinweises ließ die Ratten schließlich nach mehr Kokain verlangen - bis die Forscher diese Assoziation mit einer als Optogenetik bezeichneten Nervenstimulationstechnik aus dem Gehirn der Ratten "löschten". Plötzlich zeigten Ratten, die demselben audiovisuellen Hinweis ausgesetzt waren, der einst ihr Gehirn vor Vorfreude zum Leuchten brachte, überhaupt kein Interesse an dem Hinweis.
"Es war, als hätten sie noch nie Kokain gesehen", sagte Torregrossa gegenüber Live Science. "Das ist aufregend, denn es besteht die Möglichkeit, dass es später neuronale Stimulationstechnologien gibt, die möglicherweise auch das Verlangen und den Rückfall beim Menschen reduzieren."
Ewiger Sonnenschein des Nagetiergeistes
In der neuen Studie wurden Torregrossas Ratten einzeln in einen speziellen Käfig mit einem an eine Pumpe angeschlossenen Hebel gebracht. Wenn eine Ratte den Hebel drückte, gab die Pumpe dieser Ratte eine kleine intravenöse Dosis Kokain. Jedes Mal, wenn dies geschah, leuchtete ein helles Licht über dem Hebel 10 Sekunden lang auf, während im Käfig ein monotones Klingeln zu hören war.
Nachdem eine Ratte dieses Ritual viele Male wiederholt hatte, sagte Torregrossa, wurde die Kombination von Licht und Lärm zu einem "Hinweis", dass der Ansturm eines Kokainhochs auf dem Weg war - ähnlich wie Pawlows berühmte Hündchenglocke, aber auf Selbstmedikation eingestellt Nagetiere.
Wann immer die Ratten in nachfolgenden Versuchen diesem Licht / Ton-Hinweis ausgesetzt waren, zeigte ihr Gehirn, was Torregrossa als "Verlangen" oder "Rückfallreaktion" auf die Reize bezeichnete, und die Ratten drückten den Hebel sogar "mit wirklich hohen Raten" weiter als der Hebel sie nicht mehr mit Kokain versorgte.
Anhand winziger Elektroden im Gehirn jedes Nagetiers stellten die Forscher fest, dass diese Verlangensreaktion mit einer erhöhten Aktivität in der Amygdala einer Ratte verbunden war - einem emotionalen Verarbeitungszentrum, das sowohl für Angst als auch für Vergnügen verantwortlich ist. (Diese mandelförmige Gruppe von Neuronen wurde zuvor auch beim Menschen mit Verlangen in Verbindung gebracht.)
"Als nächstes wollten wir sehen, ob wir dieses Verlangen künstlich reduzieren können, indem wir den Weg in die Amygdala stimulieren", sagte Torregrossa.
Zu diesem Zweck verwendeten die Forscher eine Technik namens Optogenetik - eine Möglichkeit, lichtempfindliche Proteine in das Gehirn eines Tieres einzuführen und sie dann farbigen Lichtstrahlen auszusetzen, um die Zellen nach Belieben effektiv ein- oder auszuschalten.
In früheren Studien haben Wissenschaftler diese Technik erfolgreich eingesetzt, um Mäuse vor epileptischen Anfällen zu schützen oder sie auf Befehl durstig zu machen. Torregrossa und ihr Team wollten damit das durch Queues verursachte Verlangen ihrer Ratten ausschalten. Also injizierten sie ihren Ratten ein spezielles Virus mit lichtempfindlichen Proteinen, das sich an der zellulären Verbindung niederließ, an der sensorische Informationen (wie Ton und Licht) in die Amygdala gelangen.
Durch Eintauchen dieser Zellen in ein blaues LED-Laserlicht konnten die Forscher den Informationsfluss in die emotionalen Verarbeitungszentren der Ratten steuern. In diesem Fall bedeutete dies, die Bedeutung des Drogensignals beim Eintritt in die Amygdala zu dämpfen. Als sie diese Blaulichtstimulation mit den bekannten pawlowschen Drogenreizen der Ratten kombinierten, stellten die Forscher fest, dass sie die Nagetiere im Wesentlichen dazu verleiten konnten, zu vergessen, dass die Ton-Licht-Kombination etwas mit dem Vergnügen eines Kokainhochs zu tun hatte. Plötzlich hatten sie weit weniger Interesse daran, den Kokainhebel in ihren Käfigen zu betätigen.
"Nach nur 15 Minuten dieser Blaulichtstimulation war das Rückfallverhalten der Ratten deutlich reduziert", sagte Torregrossa. "Es ist im Wesentlichen so, als hätten wir ihre Erinnerungen gelöscht, also haben sie nicht mehr auf dieses Stichwort reagiert."
"Sehr futuristische" Fragen
Während diese scheinbare Technik zum Löschen des Gedächtnisses ein faszinierender Fund ist, bemerkte Torregrossa, dass sie eine vorübergehende Lösung für ein viel komplizierteres Rätsel sein könnte, wie Sucht das Gehirn verändert. Es ist zum Beispiel möglich, dass, wenn die neu rehabilitierten Ratten in Gegenwart dieses bekannten audiovisuellen Hinweises erneut Kokain erhalten würden, ihre Verlangen- und Rückfallimpulse "auf einen Schlag zurück" wären, so wie sie es zuvor waren.
Der Erfolg des Teams eröffnet jedoch einige interessante Möglichkeiten für die Zukunft der Überwachung und Behandlung von Sucht und möglicherweise sogar von Hirnstörungen beim Menschen. Torregrossa sagte, sie habe begonnen, mit ihren Kollegen an der Abteilung für neuronale Technik der Universität von Pittsburgh über die Lebensfähigkeit neuronaler Implantate zu sprechen, die die Amygdala-Neuronen einer Person überwachen und dann aktiviert werden könnten, um ein Verlangen oder eine Rückfallreaktion zu unterdrücken.
Dies ist jedoch alles "sehr futuristisch", sagte Torregrossa, und - wenn eine solche Behandlung beim Menschen möglich ist - steckt sie auch in ethischen Fragen. Wenn die Betätigung eines Schalters die Erinnerung an einen Auslöser eines Drogenrückfalls "löschen" kann, was könnte er sonst noch löschen? Könnten gute Erinnerungen ins Kreuzfeuer geraten? Könnten ganze Menschen, Orte oder Erlebnisse auf die ausgewachsene Art und Weise "Ewiger Sonnenschein des makellosen Geistes" gelöscht werden?
"Wie können wir nur die schlechten Erinnerungen beeinflussen, die wir nicht zurückfallen lassen wollen - und alles andere in Ruhe lassen?" Fragte Torregrossa. "Wie weit gehen wir diesen Weg, um die Gedanken einer Person zu beeinflussen?"
