Robert Klatt
Eine Behandlung mit Ketamin und 60-Hertz-Lichtflimmern erhöht die neuronale Plastizität des Gehirns. In Zukunft könnte dies Therapien ermöglichen, die traumatische Erinnerungen beim Menschen löschen.
Wien (Österreich). Perineuronale Netze festigen im Gehirn erwachsener Menschen Erinnerungen, indem sie die Verbindungen zwischen den Nervenzellen stabilisieren. Die Strukturen aus Proteinen und Zuckern lagen sich dabei um Synapsen, Dendriten und Nervenzellen an und modulieren somit die Signalübertragung. Bereits bestehende Verbindungen werden somit gestärkt, während die Bildung neuer Verbindungen gehemmt wird. Das Entfernen perineuronaler Netze konnte in Tierversuchen die neuronale Plastizität erhöhen und somit dafür sorgen, dass erwachsene Gehirne wieder so anpassungs- und lernfähig sind wie bei Kindern.
Wissenschaftler des Institute of Science and Technology (IST) Austria haben deshalb anhand von Mäusen noch Methoden gesucht, mit denen sich perineuronale Netze entfernen lassen. Sie wollten so die jugendliche Plastizität der Gehirne wiederherzustellen, um die Lernfähigkeit zu erhöhen.
Laut ihrer Publikation im Fachmagazin Cell Reports führten sie dazu Experimente mit dem Anästhetikum Ketamin durch. In früheren Studien hat die Wissenschaft bereits belegt, dass niedrige Dosen Ketamin über einen längeren Zeitraum perineuronale Netze von Ratten entfernen können. Die Tiere entwickelten dabei als Nebenwirkung häufig aber Symptome von Schizophrenie.
In der aktuellen Studie verabreichte das Team um Alessandro Venturino den Versuchstieren deshalb stattdessen eine einmalige hohe Dosis Ketamin, die die Mäuse in Narkose versetzte. Laut Sandra Siegert konnte dadurch nach nur drei Behandlungen ein erheblicher Rückgang des perineuronalen Netzes festgestellt werden, der sieben Tage lang anhielt.
Entscheidend für diesen Prozess sind laut der Studie die Mikroglia, die auch als Immunzellen des Gehirns bezeichnet werden. Bisher war in der Medizin vor allem die Wirkung der Mikroglia bei Alzheimer-Patienten bekannt. Die Fresszellen kommen in einem späten Stadium der Krankheit schädliche Plaques abbauen, sie richten sich aber häufig auch gegen Synapsen und Nervenzellen.
„Die starke Reaktion der Mikroglia auf die Ketamin-Narkose hat uns überrascht. Aber wir haben keine Synapsen oder tote Neuronen verschwinden sehen“, erklärt Venturino. Stattdessen sorgte die Behandlung mit Ketamin dafür, dass die Mikroglia das perineuronale Netz fressen, ohne dass die von Alzheimer-Patienten bekannten Nebenwirkungen auftreten.
Wie in vorherigen Studien herausgefunden wurde, lassen sich Mikroglia auch durch optische Impulse anregen. Die Wissenschaftler untersuchten deshalb, ob die erhöhte Mikroglia-Aktivität das perineuronale Netz auch ohne Ketamin entfernen kann, wenn es durch Licht aktiviert wird. „Es wurde bereits gezeigt, dass Licht, das 40 Mal pro Sekunde – also mit 40 Hertz – flackert, die Mikroglia dazu anregen kann, Plaques zu entfernen, die durch die Alzheimer-Krankheit entstehen. Aber das perineuronale Netz wurde davon nicht angegriffen“, erklärt Venturino. Die Forscher setzten die Mäuse deshalb in eine Box, in der das Licht mit 60 Hertz flackerte. Dadurch wurde ein ähnlich starker Effekt ausgelöst wie durch die dreifache Gabe von Ketamin.
„Bisherige Strategien, um perineuronale Netze zu entfernen, sind dauerhaft, invasiv und triggern neuropsychiatrische Symptome“, erklärt Venturino. Sowohl das 60-Hertz-Lichtflimmern als auch die hoch dosierte Verabreichung von Ketamin sind hingegen minimalinvasiv. Sie könnten laut den Autoren deshalb die Basis für neue Therapieansätze beim Menschen bilden.
„Es ist aber nicht so, dass man einfach Ketamin einnimmt und dadurch klug wird“, sagt Venturino. Die Behandlung kann aber dafür sorgen, dass das perineuronale Netz im Gehirn abgebaut wird und die Neuronen dadurch neue Informationen besser verarbeiten. Die wiederhergestellte Plastizität könnte unter anderem dabei helfen traumatische Erfahrungen zu vergessen und posttraumatische Belastungsstörungen zu behandeln.
„Aber wir sind sehr vorsichtig, denn in diesem prägenden Fenster könnte auch etwas Traumatisches passieren. Es ist wahrscheinlich auch keine gute Idee, sich selbst mit flackerndem Licht zu behandeln“, konstatiert Siegert. Weitere Studien sollen nun herausfinden, ob die Behandlungsansätze sich tatsächlich für den Menschen eignen. Außerdem wollen die Forscher die molekularen Mechanismen hinter ihrer Entdeckung genauer untersuchen.
Cell Reports, doi: 10.1016/j.celrep.2021.109313
