Modulation Valenz-spezifischer Gedächtnisinhalte durch DA

Das emotionale Gedächtnis hilft uns von wichtigen guten oder schlechten Erfahrungen zu lernen, um zukünftigen Bedrohungen auszuweichen und uns Belohnungen zu sichern. Bei diesem Prozess lernt das Gehirn, bestimmte aussagekräftige Stimuli mit positiven oder negativen Folgen zu assoziieren. Fehlfunktion bei Ausbildung oder beim Abruf dieser emotionalen Erinnerungen liegen einer Reihe psychiatrischer Erkrankungen zugrunde, die von posttraumatischen Belastungsstörungen bis hin zu Suchtverhalten reichen. Bisher weiß man, dass subjektiv als wichtig empfundene Ereignisse Dopamin im Gehirn ausschütten, was seinerseits die Amygdala zum Lernen anregt. Hier schlagen wir vor, dass emotionale Erinnerungen durch verschiedene Dopamin-Systeme im dorsalen (DTA) bzw. ventralen Mittelhirn (VTA) verstärkt werden, die spezifisch positive oder negative Erfahrungen in der Amygdala als Gedächtnisinhalt einschreiben. Experimentell untersuchen wir das in einem Pavlovschen Lernmodell. In diesen Verhaltensversuchen muss das Gehirn Tonsignale entweder mit Belohnungen oder mild aversiven Erfahrungen assoziieren. Ein Team im Haubensak-Labor am Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) wird dabei elektrische Aktivitätsmuster in DTA, VTA und Amygdala aufnehmen und analysieren, wie diese Hirnregionen negative und positive Erfahrungen prozessieren. Ein Team im Lessmann- Labor an der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg (OVGU) untersucht, wie diese Erfahrungen und das ausgeschüttete Dopamin die synaptische Konnektivität in der Amygdala verändern. Zusammen erlaubt diese Forschungsinitiative zwei unterschiedliche Hypothesen zum Speichern von emotionalen Gedächtnisinhalten zu überprüfen. Als Arbeitshypothese schlagen wir vor, dass die DTA durch negative Erfahrungen aktiviert wird und über Dopamin und Dopamin 1 Rezeptoren die Synapsen in Furcht-spezifischen Schaltkreisen in der Amygdala verstärkt. Positive Erfahrungen hingegen aktivieren die VTA und stärken über Dopamin und Dopamin 2 Rezeptoren Synapsen in Belohnungsschaltkreisen der Amygdala (Valenz-spezifisches Modell). Als alternative Hypothese könnten negative und positive Erfahrungen gleichermaßen über DTA und VTA Dopamin-Eingänge und Aktivierung von Dopamin-Rezeptoren in dieselben (in diesem Fall nicht-Furcht- und Belohnungs-spezifischen) Amygdala-Schaltkreise eingeschrieben werden. In diesem Fall würden negative und positive Erfahrungen nicht über unterschiedliche Schaltkreissysteme in DTA, VTA und Amygdala, sondern über anatomisch unterschiedlich verteilte Schaltkreise innerhalb des Amygdala- Netzwerkes differenziert, abgespeichert und abgerufen (Valenz-distributives Modell). Zusammenfassend, erlaubt unser Forschungsprogramm zum ersten Mal, diese beiden fundamental verschiedenen, alternativen Modelle zur Speicherung von negativen und positiven emotionalen Erfahrungen experimentell zu überprüfen. Diese Forschung ermöglicht zudem eine mechanistische Erklärung, wie das Gehirn Dopamin-Signalwege sowohl bei negativen (Furcht) als auch bei positiven (Belohnung) Ereignissen in ähnlicher Weise zur Einschreibung von Gedächtnisinhalten benutzen kann. Unsere Ergebnisse werden damit einen wichtigen Beitrag zur Erklärung der Rolle von Dopamin- und Amygdala-Schaltkreisen bei psychiatrischen Erkrankungen wie posttraumatischen Belastungsstörungen, Suchtverhalten und Parkinson-bedingten Stimmungsschwankungen liefern. 1