Vergessene Erinnerungen bei Drosophila können als stille Gedächtnisspuren zurückkehren

Vergessene Erinnerungen ähneln womöglich weniger einer gelöschten Computerdatei als einem verstaubten Buch, das tief in den Regalen einer alten Bibliothek vergraben liegt.

Sie sind nicht mehr leicht auffindbar. Unter den passenden Umständen könnten sie jedoch wieder zum Vorschein kommen.

Was vergessen ist, muss also nicht verloren sein – zumindest bei Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster).

Forschende haben herausgefunden, dass eine Erinnerung im Gehirn der Fruchtfliege auch dann noch in einem verborgenen Zustand fortbestehen kann, wenn sie sich nicht mehr abrufen lässt. Der richtige Hinweis kann sie wiederbeleben.

Allerdings gibt es einen Haken: Der Versuch, eine vergessene Erinnerung zurückzuholen, kann laut einem Team um die Neurowissenschaftler Wenbin Yang, Benedetta Zattera und Miguel Pavão-Delgado vom Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research in der Schweiz auch falsche Erinnerungen erzeugen.

„Wir stellen bei Drosophila fest, dass vergessene Erinnerungen als stille Gedächtnisspuren in Schaltkreisen fortbestehen können, denen die Fähigkeit fehlt, Verhalten zu steuern“, schreiben sie in einer in Nature Neuroscience veröffentlichten Studie.

„Wir schließen daraus, dass der Wechsel zwischen stillen und aktiven Gedächtniszuständen Informationsverlust verhindert und ein bedingtes Gedächtnissystem schafft, das es dem Gehirn ermöglicht, den Abruf von Erinnerungen auf Grundlage jüngster Erfahrungen flexibel zu priorisieren.“

Erinnerungen sind bekanntermaßen äußerst schwer zu fassen. Manchmal können wir uns an Augenblicke von vor Jahrzehnten lebhaft und detailliert erinnern; in anderen Situationen stehen wir in einem Raum und wissen nach wenigen Sekunden nicht mehr, warum wir ihn betreten haben.

Die Neurowissenschaft hat erkannt, dass manche Erinnerungen zwar dauerhaft ausgelöscht sein können, andere jedoch in einem unzugänglichen Zustand erhalten bleiben und sich durch Erinnerungshinweise wieder aktivieren lassen.

Genau solche Hinweise können die Erinnerung allerdings auch verfälschen – etwa bei suggestiven Befragungen. Über die Prozesse im Gehirn, die vergessene Erinnerungen rekonstruieren, ist bisher nur wenig bekannt, unabhängig davon, ob das Ergebnis zutrifft oder falsch ist.

Vergessene Erinnerungen bei Drosophila

Um dies zu untersuchen, wandte sich das Forschungsteam einem der beliebtesten Modellorganismen der Neurowissenschaft zu: der Fruchtfliege.

Fliegen lassen sich darauf trainieren, einen bestimmten Geruch mit einem leichten Elektroschock zu verbinden, woraufhin sie diesen Geruch meiden. Das Team stellte fest, dass diese erlernte Abneigung nach ungefähr 24 Stunden verschwand, was darauf hindeutete, dass die Erinnerung vergessen worden war.

Dann geschah jedoch etwas Unerwartetes.

Als die Forschenden die Fliegen erneut in die Kammer setzten, in der sie das Training zur Abneigung erhalten hatten, kehrte die Erinnerung zurück: Die Tiere mieden den Geruch wieder.

Der Geruch allein genügte aber nicht. Erst wenn der Hinweis entscheidende Elemente der ursprünglichen Erfahrung nachbildete – darunter die Beschaffenheit und die Beleuchtung der Kammer –, trat die vergessene Erinnerung wieder hervor.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Kontextreize wie Oberflächenstruktur und Licht für den Abruf wesentlich sind. Das spricht dafür, dass die Erinnerung nicht einfach erneut abgespielt, sondern vielmehr rekonstruiert wird.

Stille Gedächtnisspuren im Fruchtfliegengehirn

Um herauszufinden, was währenddessen tatsächlich im Gehirn geschah, zeichneten die Forschenden die Aktivität in den Gedächtniszentren der Fliegenhirne auf.

Sie beobachteten, dass die Gedächtnisspur, welche das Vermeidungsverhalten auslöst, allmählich verblasste, während die Fliegen die Erinnerung offenbar vergaßen. Gleichzeitig zeigte sich in einer anderen Gruppe von Neuronen, die das Verhalten normalerweise nicht beeinflusst, eine abweichende, verborgene Spur.

Die Forschenden bezeichnen sie als „stille Gedächtnisspur“.

Stimmten sämtliche Erinnerungshinweise überein, verlagerte sich die Aktivität wieder in jene Neuronen, die am Vermeidungsverhalten beteiligt sind. Dadurch konnte die Erinnerung das Verhalten der Fliegen erneut beeinflussen.

Nach Ansicht des Teams verschiebt das Gehirn eine vergessene Erinnerung nicht von einer Neuronengruppe in eine andere. Stattdessen erzeugt es offenbar von Anfang an zwei Versionen derselben Erinnerung: eine, die das Verhalten unmittelbar lenkt, und eine weitere, die verborgen bleibt.

Während die erste Version verblasst, etabliert sich die versteckte Variante. So kann die Erinnerung später unter geeigneten Bedingungen wiederhergestellt werden.

Die Forschenden vermuten zudem, dass jene Gehirnaktivität, die Erinnerungen schwerer zugänglich macht, zugleich zur Bildung dieser verborgenen Sicherung beitragen könnte. Diese Annahme muss allerdings noch geprüft werden.

Falsche Erinnerungen durch den Abruf

Zugleich zeigte sich, dass der Abrufprozess fehlerhaft sein kann.

Während des Trainings waren die Fliegen außerdem einem zweiten Geruch ausgesetzt gewesen, der nie mit Elektroschocks gekoppelt war.

Als die Forschenden später diesen harmlosen Geruch statt des gefährlichen als Hinweis verwendeten, begannen die Fliegen dennoch, ihn zu meiden – als hätte er stets den Schock angekündigt. Die Tiere hatten damit praktisch eine falsche Erinnerung gebildet.

Bemerkenswerterweise nutzte das Gehirn für die Rekonstruktion echter Erinnerungen und die Erzeugung falscher Erinnerungen unterschiedliche neuronale Wege.

Das legt nahe, dass das Gehirn getrennte Mechanismen besitzt: einen für die getreue Wiederherstellung von Erinnerungen und einen anderen, durch den sie versehentlich umgeschrieben werden können.

Die Forschenden weisen darauf hin, dass falsche Erinnerungen nur bei Gerüchen entstanden, die im Trainingskontext verwendet worden waren. Dies deutet darauf hin, dass die falschen Erinnerungen aus einer ungenauen Rekonstruktion stiller Gedächtnisspuren hervorgehen.

Nach Auffassung des Teams müssen falsche Erinnerungen nicht bloß ein Fehler sein. Sie könnten Teil eines Systems sein, das unter anderen Umständen eine flexible Anpassung auf Grundlage erlernter Erfahrungen fördert.

Die Untersuchung wurde mit Fruchtfliegen und nicht mit Menschen durchgeführt. Daher lässt sich nicht ableiten, dass sich unsere Gehirne exakt genauso verhalten. Da falsche Erinnerungen jedoch ein bekanntes Phänomen sind, könnte die Studie Einblicke darin liefern, wie das menschliche Gehirn die Geister von Erinnerungen verbirgt.

Die Ergebnisse wurden in Nature Neuroscience veröffentlicht.

Dieser Artikel wurde von Clare Watson auf Fakten geprüft und von Clare Watson redigiert. Wir sind zwar stolz auf unseren Prozess, aber auch nur Menschen. Falls Ihnen ein Fehler auffällt, teilen Sie ihn uns bitte mit.