Rattenstudie: Mescalin verändert die Reizfilterung im Kleinhirn

Wie das Gehirn Reize im Alltag ausblendet

In jeder Sekunde prasseln unzählige Eindrücke auf das Gehirn ein: Bilder, Geräusche, Gerüche und Signale aus dem Körperinneren.

Trotzdem gelangt nur ein kleiner Teil davon in unser bewusstes Erleben – denn neuronale Systeme sortieren fortlaufend aus, was vertraut oder scheinbar unwichtig ist.

Diese Reizfilterung läuft permanent im Alltag. Nach einiger Zeit nehmen wir etwa das Brummen einer Klimaanlage kaum noch wahr, ebenso wenig das Gefühl von Kleidung auf der Haut oder einen Geruch, der schon länger im Raum hängt.

Die Reize verschwinden nicht. Das Gehirn rückt sie lediglich in den Hintergrund, damit wir unsere Aufmerksamkeit auf Neues oder potenziell Wichtiges richten können.

Mescalin, Serotonin-Rezeptoren und das Kleinhirn

Eine neue Studie in Neuroscience Bulletin deutet darauf hin, dass Mescalin – ein in bestimmten Kakteen vorkommender Stoff, der Halluzinationen auslösen kann – verändern könnte, wie das Gehirn auf eintreffende Sinnesinformationen reagiert.

Mescalin wird seit Tausenden von Jahren in spirituellen und zeremoniellen Kontexten verwendet. Seine Wirkung entsteht unter anderem dadurch, dass es einige der gleichen Rezeptoren aktiviert, die normalerweise auf Serotonin reagieren. Serotonin ist ein chemischer Botenstoff, der die Kommunikation zwischen Nervenzellen unterstützt und unter anderem an Stimmung, Schlaf und Sinneswahrnehmung beteiligt ist.

Durch die Aktivierung dieser Rezeptoren kann Mescalin beeinflussen, wie Menschen Farben, Formen, Zeit, ihre Umgebung und sogar sich selbst erleben.

Das Kleinhirn (Cerebellum) wurde lange vor allem mit der Koordination von Bewegung und Gleichgewicht in Verbindung gebracht. Zunehmend gibt es jedoch Hinweise darauf, dass es auch an Aufmerksamkeit, Emotionen, Gedächtnis und der Verarbeitung sensorischer Informationen beteiligt ist.

Eine diskutierte Funktion des Kleinhirns besteht darin, dem Gehirn dabei zu helfen, erwartete oder vertraute Empfindungen von Signalen zu unterscheiden, die Aufmerksamkeit erfordern könnten. Die neue Arbeit untersuchte, ob Mescalin die Aktivität in diesem Bereich sowie die Kommunikation des Kleinhirns mit anderen Hirnregionen beeinflusst.

Experiment 1: fMRT bei 24 Ratten

Im ersten Versuch nutzte das Forschungsteam 24 erwachsene Ratten – 12 weibliche und 12 männliche. Die Hälfte erhielt Mescalin, die andere Hälfte eine Kontrolllösung.

Anschließend wurde die Hirnaktivität der Tiere im Wachzustand mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) erfasst.

Damit die Messungen ohne Narkose möglich waren – eine Narkose hätte die Hirnaktivität beeinflussen können –, wurden die Ratten zuvor schrittweise an den Scanner gewöhnt.

Die Auswertungen zeigten ein auffälliges Muster: Unter Mescalin nahm die Aktivität in Teilen des Kleinhirns ab, gleichzeitig verstärkte sich die funktionelle Kommunikation zwischen dem Kleinhirn und anderen Hirnarealen.

Am deutlichsten waren die Zunahmen bei Verbindungen zwischen den tiefen Kernen des Kleinhirns und dem Hippocampus, dem Thalamus, dem somatosensorischen Kortex sowie dem Mittelhirn, sagte Studienerstautor und Pharmawissenschaftler Noah Cavallaro von der Northeastern University in den USA gegenüber ScienceAlert.

Besonders ins Auge fiel die Verbindung zum Hippocampus: Unter normalen Bedingungen bestand praktisch keine funktionelle Kopplung zu den Kleinhirnkernen, nach Mescalin war der Hippocampus jedoch mit sieben von neun Hippocampus-Subregionen verbunden.

„Wenn diese Filterung zusammenbricht, während die Konnektivität zu Gedächtnis- (Hippocampus), sensorischen Relais- (Thalamus) und Körpersinn- (somatosensorischer Kortex) Regionen zunimmt, ergibt sich ein plausibler Mechanismus für verändertes Körperbewusstsein und Wahrnehmung: rohe, ungefilterte sensorische und interozeptive Informationen erreichen Regionen, die normalerweise nur ein verarbeitetes, gefiltertes Signal erhalten würden“, sagte Cavallaro.

Zunächst wurden die Ratten dem Geruch von Mandel ausgesetzt, der für sie normalerweise belohnend ist. Bei den Kontrolltieren löste der Geruch eine klare Hirnreaktion aus, bei den mit Mescalin behandelten Tieren hingegen nahezu keine.

Experiment 2: Präpulsinhibition bei 16 Ratten

In einem separaten Versuch mit 16 Ratten untersuchte das Team einen Prozess, der als Präpulsinhibition bekannt ist.

Um diese Reaktion zu testen, wurden die Ratten, die Mescalin erhalten hatten, einer Reihe von Tönen in niedrigen, mittleren und hohen Frequenzen ausgesetzt. Laut Studie filterten die Tiere die wiederholten lauten Geräusche bei niedrigen und hohen Frequenzen wirksam, bei der mittleren Frequenz jedoch nicht.

„Diese Selektivität spricht gegen ein Modell, nach dem Mescalin die Filterfunktion des Kleinhirns einfach ‚abschaltet‘“, sagte Cavallaro.

„Es sieht eher so aus, als würde die Substanz die Verstärkung oder Präzision, die unterschiedlichen sensorischen Kanälen zugewiesen wird, neu kalibrieren: Einige werden gedämpft, andere verstärkt – statt das gesamte System gleichmäßig zu verschlechtern.“

Warum ausgerechnet die mittlere Frequenz sich anders verhielt als die niedrigen und hohen, können die Forschenden bislang mechanistisch nicht erklären. Cavallaro zufolge bleibt das eine offene Frage für weitere Untersuchungen.

Einordnung, offene Fragen und Grenzen

Bereits Anfang dieses Jahres ergab eine Analyse von Hirnscans aus 267 Personen, dass fünf Psychedelika – darunter Mescalin – bestimmte Effekte auf die Kommunikation zwischen großskaligen Hirnnetzwerken gemeinsam haben.

Wie ScienceAlert damals berichtete, zeigten sich veränderte Konnektivitätsmuster auch in tiefer liegenden Hirnregionen, einschließlich des Kleinhirns. Mescalin ähnelte den anderen Substanzen insgesamt, führte aber zu selektiveren Veränderungen der Konnektivität zwischen sensorischen und höherstufigen Netzwerken.

Allerdings vereinte diese Analyse mehrere Datensätze und prüfte nicht den spezifischen Filterprozess im Kleinhirn, der in der neuen Rattenstudie im Mittelpunkt stand.

Cavallaro betonte zudem, dass sich nicht feststellen lässt, ob Ratten subjektive Effekte wie visuelle Verzerrungen oder Veränderungen des Selbstempfindens erleben. Stattdessen stützte sich die Studie auf messbare Indikatoren wie Hirnaktivität, funktionelle Konnektivität und Verhaltensreaktionen.

„Unsere Zuversicht beruht weniger auf einem einzelnen Messwert als auf der Konvergenz“, sagte er.

Die Forschenden erfassten jedoch nicht gleichzeitig Herzfrequenz oder Atmung der Tiere. Deshalb lässt sich nicht vollständig ausschließen, dass ein Teil der beobachteten Signale eher physiologische Veränderungen widerspiegelt als direkte neuronale Effekte.

Insgesamt zeigen die Rattenexperimente, dass Mescalin die Aktivität im Kleinhirn, die Kommunikation zwischen Hirnregionen sowie Reaktionen auf bestimmte Geruchs- und Schallreize veränderte.

Ob ähnliche Veränderungen auch beim Menschen auftreten – und ob sie Halluzinationen unter Mescalin direkt erklären – ist bislang unklar.

Die Ergebnisse wurden in Neuroscience Bulletin veröffentlicht.

Dieser Artikel wurde von Rebecca Dyer auf Fakten geprüft und von Michael Irving redigiert. Auch wenn wir stolz auf unseren Prozess sind, sind wir nur Menschen. Wenn Ihnen ein Fehler auffällt, geben Sie uns bitte Bescheid.

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