Wissenschaftler induzierten Halluzinationen bei Mäusen, um mehr über die menschliche Psychose zu erfahren

Vergrößern /. Ein Computerspiel, das Mäuse dazu bringt, halluzinationsähnliche Ereignisse zu erleben, könnte laut einer Studie der Washington University School of Medicine in St. Louis ein Schlüssel zum Verständnis der neurobiologischen Wurzeln der Psychose sein.

J. Kuhl

Menschen, die an psychotischen Episoden leiden, erleben häufig sowohl visuelle als auch akustische Halluzinationen, was teilweise auf das neurochemische Dopamin zurückzuführen ist. Antipsychotika blockieren Dopaminrezeptoren im Gehirn. Es ist jedoch wenig darüber bekannt, wie sich die Gehirnschaltungen als Reaktion auf erhöhte Dopaminspiegel ändern. Die bescheidene Maus könnte helfen. Ein Anstieg des Dopamins im Gehirn kann bei Mäusen zu auditorischen Halluzinationen führen. Dies geht aus einem kürzlich in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Artikel hervor – eine überraschende Verbindung zwischen der Fehlfunktion des menschlichen und des Mausgeistes.

Während die Vorstellung, Mäuse zu halluzinieren, einige als amüsant erscheinen mag, betont Co-Autor Adam Kepecs von der Medizinischen Fakultät der Washington University in St. Louis, dass dies kein Scherz ist und dass Mausstudien wirklich Licht auf die menschliche Psychose werfen können. “Es ist so einfach, das Argument zu akzeptieren, dass Psychose eine grundsätzlich menschliche Sache ist, und zu sagen: ‘Vergiss Mäuse'”, sagte er. “Aber im Moment hat sich die Prognose für psychotische Patienten in den letzten Jahrzehnten nicht wesentlich verbessert, und das liegt daran, dass wir die Neurobiologie der Krankheit nicht wirklich verstehen.”

Das Labor von Kepecs hat sich hauptsächlich darauf konzentriert, ein umfassenderes Verständnis des Vertrauens in Ratten zu entwickeln, indem die Neurokreisläufe untersucht wurden, mit dem langfristigen Ziel, das selbst berichtete Vertrauen in den Menschen zu beleuchten. Die Hauptautorin Katharina Schmack ist Psychiaterin am Cold Spring Harbor Laboratory in New York und studiert Psychose und Schizophrenie. Sie sahen eine Gelegenheit für eine interdisziplinäre Untersuchung psychotischer Störungen bei Tieren.

Kepecs stieß bei den Kollegen zunächst auf große Skepsis, obwohl Tiermodelle fast jeden großen Fortschritt in der biomedizinischen Wissenschaft, insbesondere bei Mäusen, vorangetrieben haben. Warum also nicht Mäuse in neurowissenschaftlichen Experimenten verwenden? Einige könnten argumentieren, dass Menschen und Mäuse einfach zu unterschiedlich sind, um etwas Nützliches über etwas so Fortgeschrittenes wie Halluzinationen zu lernen. Und selbst wenn Mäuse halluzinieren, haben sie keine Möglichkeit, diese Erfahrung den menschlichen Experimentatoren mitzuteilen.

“Ich denke, es ist nur eine Intuition, dass es nicht funktionieren wird – das [a mouse] fühlt sich nicht wie ‘wir’ an “, sagte Kepecs zu Ars.” Bis vor kurzem konnten wir das Gehirn nicht einmal mit einer Maus so genau untersuchen, wie wir es jetzt können. Aber die Neurowissenschaften haben im letzten Jahrzehnt unglaubliche Fortschritte gemacht. Wir wissen, welche Gehirnregionen für uns einzigartig sind. Es gibt keine Hinweise darauf, dass dies die Regionen sind, die an Psychosen beteiligt sind. Es sind viele der häufigsten Regionen, die betroffen sind. Wir werden bei der Behandlung von psychiatrischen Erkrankungen keine Fortschritte machen, bis wir eine gute Möglichkeit haben, sie an Tieren zu modellieren. “

Von Mäusen und Männern

Kepecs et al. Richten Sie ein Computerspiel ein, das sowohl von Mäusen als auch von Menschen gespielt werden kann. Sie spielten verschiedene Geräusche, die durch Hintergrundgeräusche verdeckt waren, und baten die Probanden, anzugeben, ob sie sie gehört hatten oder nicht. “Menschliche Sprache ist in einer lauten Umgebung sehr schwer zu verstehen”, sagte er. “Wir gleichen immer unsere Vorkenntnisse der menschlichen Sprache gegen das aus, was wir gerade hören, um die gesprochene Sprache zu verstehen. Sie können sich leicht vorstellen, dass dieses System aus dem Gleichgewicht geraten kann, und plötzlich hören Sie Dinge.”

Menschliche Probanden klickten auf einen Knopf, wenn sie ein Geräusch hörten. Die Mäuse steckten ihre Nasen in einen Hafen. Die menschlichen Probanden wurden gebeten, zu bewerten, wie sicher sie waren, einen echten Klang (im Vergleich zu einem imaginären) zu identifizieren, indem sie einen Schieberegler auf einer Skala bewegten. Kepecs et al. fanden heraus, dass menschliche Probanden, die während des Experiments mehr halluzinationsähnliche Hörgeräusche berichteten, auch eher spontane Halluzinationen erlebten, obwohl keiner eine psychiatrische Erkrankung hatte.

“Es scheint einen neuronalen Kreislauf im Gehirn zu geben, der frühere Überzeugungen und Beweise in Einklang bringt. Je höher der Grundspiegel von Dopamin ist, desto mehr verlassen Sie sich auf Ihre früheren Überzeugungen”, sagte Kepecs. “Wir glauben, dass Halluzinationen auftreten, wenn dieser neuronale Schaltkreis aus dem Gleichgewicht gerät und Antipsychotika ihn wieder ins Gleichgewicht bringen. Unser Computerspiel greift wahrscheinlich in denselben Schaltkreis ein, sodass halluzinationsähnliche Ereignisse dieses Ungleichgewicht im Schaltkreis widerspiegeln.”

Dieser neuronale Kreislauf liegt wahrscheinlich im sensorischen Striatum, das sich zwischen dem Hirnstammkreislauf und dem Kortex befindet – einer Region, in der Dopamin stark exprimiert wird. Striatales Dopamin stärkt bekanntermaßen das Lernen und die Entscheidungsfindung. “Dort projizieren auch viele auditive und visuelle kortikale Bereiche”, sagte Kepecs. Wir sollten uns also nicht wundern, dass es sich um eine Schlüsselregion handelt, die mit Halluzinationen zu tun hat.

Zeit für Ketamin

Die Forscher bewerteten das entsprechende Konfidenzniveau der Mäuse, indem sie maßen, wie lange die Mäuse auf eine Belohnung warteten. Sie fanden heraus, dass die Mäuse genau wie die menschlichen Subjekte “vorbereitet” werden konnten, indem einfach geändert wurde, wie oft der Ton gespielt wurde, um mit den Erwartungen der Nagetiere zu spielen. Je öfter der Ton abgespielt wurde, desto wahrscheinlicher war es, dass die Mäuse sicher “berichteten”, dass sie etwas gehört hatten, als kein Ton abgespielt worden war.

Als nächstes implantierte das Team kleine Glasfasersensoren in die Mäuse, um die Dopaminspiegel in Echtzeit aufzuzeichnen, und gab einigen Mäusen Ketamin, das die Wahrnehmung von Bild und Ton verzerren kann. Mäuse, die das Ketamin erhielten, zeigten weitaus häufiger Anzeichen halluzinationsähnlicher Ereignisse. Dies ist ein Beweis für eine ähnliche Gehirn-Kreislauf-Verbindung zwischen überschüssigem Dopamin im sensorischen Striatum und halluzinatorischen Erfahrungen. Das Gehirn der halluzinierenden Mäuse wurde durch das überschüssige Dopamin “verstimmt”. Kepecs glaubt, dass Menschen mit akustischen Halluzinationen ein Gehirn haben, das ähnlich verstimmt ist, obwohl er es noch nicht experimentell bewiesen hat.

Die Hoffnung ist, dass diese Forschung Licht in die zugrunde liegenden neuronalen Schaltkreise bringen könnte, die für Halluzinationen verantwortlich sind, und eines Tages zu verbesserten Therapien zur Behandlung von Psychosen beim Menschen führen könnte. “Trotz der enormen schwächenden Natur von [psychotic] Unter diesen Bedingungen hat sich seit langem nichts an unserer Behandlung geändert “, sagte Kepecs.” Ehrlich gesagt haben Pharmaunternehmen aufgegeben, und dies ist größtenteils auf das stagnierende Verständnis der Neurobiologie zurückzuführen. Wir freuen uns sehr über diesen rechnerischen Ansatz zur Untersuchung von Halluzinationen zwischen Arten, der es uns ermöglicht, endlich die neurobiologischen Wurzeln dieser mysteriösen Erfahrung zu untersuchen. “

DOI: Science, 2021. 10.1126 / science.abf4740 (Über DOIs).

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