In der Natur sind die Regeln ganz einfach: Wer eine Gefahr schnell vergisst, ist der Nächste, der ihr zum Opfer fällt. Kein Wunder also, dass das Gehirn in dieser Frage nicht zu Zugeständnissen bereit ist – die Erinnerung an eine Bedrohung brennt sich förmlich ein, und ein Wiederauftauchen der Situation wird fortan Angst und Schrecken verbreiten.

Dass der Mechanismus in einigen Fällen über das Ziel hinausschießt und mehr Probleme verursacht als Vorteile bringt, musste die Evolution offenbar billigend in Kauf nehmen. Zahllose Menschen entwickeln jährlich eine Posttraumatische Belastungsstörung (PTBS), bei der ihr Gefahrenwarnsystem überreagiert. Noch Jahrzehnte nach der traumatischen Erfahrung tauchen die schrecklichen Erinnerungen immer wieder im Alltag auf und verursachen damit Stress, Persönlichkeits- sowie Angststörungen und Depressionen. Nur mit kleinen Schritten schaffen es Neurowissenschaftler und Psychologen bislang, der Angst auslösenden Erinnerung Herr zu werden – und scheitern immer wieder an deren Hartnäckigkeit.

Denn die Folgen der Dauerbelastung können das Gehirn selbst tief greifend verändern. Neben einer Verschiebung des chemischen Gleichgewichts von Neurotransmittern und Hormonen – beispielsweise durch eine Überproduktion des so genannten Stresshormons Kortisol – entdeckten Forscher sogar anatomische Veränderungen. Bei einigen Betroffenen zeigte sich so unter anderem, dass der Stress den Hippocampus schrumpfen ließ. Die Hirnstruktur ist maßgeblich für die Gedächtnisbildung verantwortlich.

An traumatisierten Überlebenden des Sichuan-Erdbebens konnten chinesische Wissenschaftler jetzt nachweisen, dass sich eine traumatische Erfahrung bereits nach 25 Tagen auf die Gehirnaktivität auswirkt [1]. Mittels funktioneller Magnetresonanztomografie beobachteten die Forscher um Su Lui von der Universität Sichuan in Chengdu bei 44 Freiwilligen Symptome, die man zuvor eher zu den Langzeitfolgen einer PTBS gerechnet hatte. Dazu zählen unter anderem eine verringerte Aktivität subkortikaler Areale, die für die Kontrolle und Steuerung von Hirnfunktionen zuständig sind, sowie eine eingeschränkte Kommunikation dieser Bereiche untereinander.

Einmal erlernt – nie mehr vergessen

Wie ungeheuer robust die erlernte Verknüpfung zwischen einem vermeintlichen Warnzeichen und der darauf folgenden Angstreaktion tatsächlich ist, zeigt sich schon bei einfachsten Konditionierungsexperimenten an Tieren: Erhalten Laborratten nach einem Signalton regelmäßig einen schmerzhaften Stromstoß, erstarren sie mitunter ein Leben lang in einer Schutzhaltung, sobald sie den Ton hören. Auch wenn dieses im Prinzip ja sinnvolle Verhalten der Ratten nicht mit einer Belastungsstörung vergleichbar ist, sehen Wissenschaftler darin ein einfaches Modell für die PTBS, deren Ursache letztlich ebenfalls eine solche Assoziation darstellen dürfte. Eine Möglichkeit, sie den Ratten wieder "abzutrainieren", gibt es nicht.

Zwar lässt die Angstreaktion der Tiere stark nach, wenn man ihnen lange genug den Signalton ohne darauf folgenden Elektroschock vorspielte, die ursprüngliche Erinnerung ist in solchen Fällen aber immer noch vorhanden und kann mit der Zeit von allein wieder zurückkehren – oder sie taucht auf, wenn der Ton in einer anderen Umgebung erklingt. Die vermeintliche "Auslöschung" sei in Wirklichkeit eine Form neuen Lernens, erläutert Tommaso Pizzorusso vom Instituto Neuroscienze des Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) in Pisa [2].

Analog dazu verfolgt auch gegenwärtig die PTBS-Therapie weniger das Ziel, die Erinnerung selbst auszulöschen, als vielmehr die psychische Reaktion darauf abzumildern. Als hilfreich erwiesen sich beispielsweise die üblicherweise als Anti-Depressiva eingesetzten Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRI). Sie greifen unter anderem in die Funktion der Amygdala ein. Die auch Mandelkern genannte Hirnregion verleiht Gedächtnisinhalten eine – insbesondere negative – emotionale Komponente und wirkt regulierend auf die Aktivität der so genannten Stress- oder HPA-Achse (Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse). Der Mechanismus verursacht die körperlichen Symptome von Stress und ist bei Patienten mit PTBS, wie nicht anders zu erwarten, hyperaktiv.

Da eine Behandlung der Begleiterscheinung vermutlich nie so effektiv sein wird, wie ein Bekämpfen des Auslösers, suchen allerdings immer mehr Forschergruppen nach Mitteln, mit denen sich einzelne Erinnerungen vielleicht doch gezielt auslöschen lassen könnten. Erst kürzlich erzielten brasilianische Forscher etwa Erfolge mit Substanzen, die die Funktion von Dopaminrezeptoren blockieren.

Zeitfenster von zwölf Stunden

Die Arbeitsgruppe um Martín Cammarota von der Pontifíca Universidade Católica do Rio Grande do Sul konditionierte ebenfalls Ratten mit einem Schmerzreiz auf einen Signalton. Mit ihrem Wirkstoff konnte sie anschließend verhindern, dass die Tiere sich auf Dauer an diesen Zusammenhang erinnerten. Ohne die Rezeptoraktivität unterblieben anscheinend zellinterne Vorgänge, die ansonsten die Gedächtnisspur auf Lebenszeit fixiert hätten – allerdings nur, wenn das Medikament zwölf Stunden nach dem Konditionierungsexperiment verabreicht wurde.

Ein ähnliches Zeitfenster beobachteten Wissenschaftler für die Gabe des Betablockers Propanolol. Das Medikament, das normalerweise gegen Bluthochdruck eingesetzt wird, wird seit einiger Zeit von verschiedenen Forscherteams untersucht. Wird es kurz nach einem traumatischen Ereignis verabreicht, kann es das gefürchtete Einbrennen der Erinnerungen verhindern oder zumindest abschwächen. Im Normalfall verstärken Angstgefühle nach dem Trauma die Abspeicherung massiv. Propanolol scheint diesen Effekt abzumildern.

Eine Schwierigkeit bei all diesen Untersuchungen ist, dass ein Großteil des komplexen Systems "Gedächtnisbildung" nicht oder nur ungenau verstanden werden – auch wenn die Grundlagen im Prinzip seit langem bekannt sind. So konnten jetzt Neurowissenschaftler wie Andreas Lüthi vom Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research in Basel und seine Mitarbeiter auf einen Aspekt stoßen, der bislang völlig außer Acht gelassen wurde [3].

Auch Lüthi und Team löschten emotional gefärbte Erinnerungen bei Ratten aus, allerdings griffen sie dazu nicht auf die bekannte Biochemie von Zellkern und Synapse zurück. Sie entfernten in der Amygdala von Ratten mittels eines Enzyms eine bislang wenig beachtete Substanz, die die Zellverbindungen netzartig umgibt und damit offenbar die langfristige Fixierung von Gedächtnisspuren maßgeblich bewerkstelligt – eine Art externen Überschreibungsschutz.

Zurück zur Plastizität

Denn dass Ratten die einmal erlernte Verbindung zwischen Warnsignal und Elektroschock nie mehr vergessen können, ist nur die halbe Wahrheit. In den ersten Wochen nach der Geburt beseitigt die Auslöschungsprozedur tatsächlich wie gewünscht die Erinnerung. Der Verlust dieser Fähigkeit im Alter von rund drei Wochen hängt mit einem allgemeinen Nachlassen der Plastizität zusammen: Zuvor ist es für die Entwicklung unausgereifter Hirnareale notwendig, ein hohes Maß an Formbarkeit aufrecht zu erhalten, danach würde diese Instabilität eher schaden – außer es geht eben darum, bestimmte Gedächtnisinhalte zu vergessen.

Denn indem die Basler Wissenschaftler nun einen Hauptbestandteil dieser perineuronalen Netze (PNN) – so genannte Chondroitinsulfat-Proteoglykane – entfernten, schienen sie dem Rattenhirn seine Jugendlichkeit wieder zurückgegeben zu haben: Nach dem Auslöschungstraining reagierten die behandelten Tiere völlig gelassen auf den Signalton.

Dass Lüthi sein Augenmerk ausgerechnet auf die perineuronalen Netze richtete, kommt nicht von ungefähr. Deren Rolle bei der Reifung des visuellen Systems hatte bereits vor einigen Jahren eine Arbeitsgruppe um den schon erwähnten italienischen Hirnforscher Pizzorusso entdeckt. Auch dort gibt es einen kritischen Zeitraum, in dem man die sich entwickelnde Verkabelung des Sehzentrums zum Scheitern bringen kann. Es genügt, den jugendlichen Tieren ein Auge abzudecken. Bleibt es bis über den entscheidenden Zeitpunkt hinaus geschlossen, ist die Schädigung irreversibel. Als Pizzorusso die PNN bei erwachsenen Tieren entfernte, wurde deren Sehzentrum wieder jugendhaft-plastisch und richtete sich auf die neuen Reize des bislang verdeckten Auges ein [4].

Wie genau es die PNN schaffen, eine Neuronenverbindung zu stabilisieren, sei bestenfalls in Ansätzen verstanden, meint Renato Frischknecht vom Magdeburger Leibniz-Institut für Neurobiologie, der selbst an der Funktionsweise der Netze forscht. Wahrscheinlich dürfte ihre molekulare Zusammensetzung mit dem Umfeld der Synapse in Wechselwirkung treten, etwa indem ihre stark negative Ladung die Diffusion von Botenstoffen verhindert. Bestimmte Substanzen in den Netzen könnten aber auch direkt mit der Zelle kommunizieren und auf deren Kommandos reagieren. Es sei nicht einmal völlig auszuschließen, dass die Netze – sie sind Teil der extrazellulären Matrix, die die Zellen umgibt – die Verknüpfung mechanisch fixieren.

Leider doch kein Medikament

Als eine simple Klammer von Synapse zu Zelle darf man sich die PNN allerdings nicht vorstellen. Denn durch eine Gabe des netzzerstörenden Enzyms machten die Forscher um Lüthi die Amygdala keineswegs so formbar, dass die Tiere die Erinnerung bei nächster Gelegenheit verloren. Das Verfahren funktionierte nur, wenn das Hirn bereits vor dem Konditionierungsexperiment behandelt wurde. Dann waren anschließend gemachte Erfahrungen anfällig für den Löschvorgang.

Insofern springt bei Lüthis Untersuchung leider kein Medikament zur Löschung traumatischer Erinnerungen heraus. Selbst unter der – nicht eben wahrscheinlichen – Annahme, dass die Verabreichung des Enzyms einigermaßen gefahrlos ist, müsste es sozusagen prophylaktisch angewendet werden. Die Art und Weise, wie sich Neuronen zu Gedächtnisbahnen verknüpfen, ist offenbar so kompliziert, dass sich ein schneller Reorganisationseffekt wie beim Sehzentrum nicht ohne weiteres einstellt.

Auf absehbare Zeit werden sich Erinnerungen wohl nicht gezielt löschen lassen – zumindest nicht medikamentös. Noch erweist sich daher die Psychotherapie als wirksamste Methode im Umgang mit unerwünschten Erinnerungen: In einer Verhaltenstherapie etwa berichten Patienten immer wieder von ihren Erlebnissen und setzen sich damit unter therapeutischer Anleitung der damit verbundenen Angst aus. Den wiederkehrenden Bildern nehmen sie so selbst ihren Schrecken.