Vergessene Erinnerungen bei Drosophila bleiben als stille Spuren erhalten

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

Sie lassen sich nicht mehr ohne Weiteres finden. Unter passenden Umständen könnten sie jedoch wieder zum Vorschein kommen.

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

Forschende haben herausgefunden, dass eine Erinnerung im Gehirn von Fruchtfliegen selbst dann in einem verborgenen Zustand weiterbestehen kann, wenn sie nicht mehr abrufbar ist. 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 hervorbringen.

„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 Arbeit.

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

Erinnerungen sind bekanntermaßen schwer zu fassen. Mitunter können wir uns Jahrzehnte zurückliegende Momente erstaunlich detailliert ins Gedächtnis rufen; in anderen Situationen stehen wir in einem Raum und wissen wenige Sekunden später nicht mehr, weshalb wir ihn betreten haben.

Neurowissenschaftliche Forschungen zeigen inzwischen, dass manche Erinnerungen zwar dauerhaft gelöscht sein können, andere jedoch in einem nicht zugänglichen Zustand erhalten bleiben und durch Erinnerungshinweise wiederhergestellt werden können.

Gerade solche Hinweise können die Erinnerung allerdings verfälschen, etwa bei suggestiven Befragungen. Über die Gehirnprozesse, die der Rekonstruktion vergessener Erinnerungen zugrunde liegen – unabhängig davon, ob das Ergebnis zutrifft oder falsch ist –, ist bislang nur wenig bekannt.

Vergessene Erinnerungen bei Drosophila

Um dies zu untersuchen, nutzte das Forschungsteam einen der bevorzugten Modellorganismen der Neurowissenschaften: die Fruchtfliege.

Fliegen lassen sich darauf trainieren, einen bestimmten Geruch mit einem leichten Stromschlag zu verknüpfen. In der Folge meiden sie diesen Geruch. Das Team stellte fest, dass diese erlernte Abneigung innerhalb von etwa 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 das Training zur Geruchsaversion stattgefunden hatte, kehrte die Erinnerung zurück: Die Tiere mieden den Geruch wieder.

Der Geruch allein reichte dafür jedoch nicht aus. Der Hinweis musste wesentliche Teile der ursprünglichen Erfahrung nachbilden – einschließlich der Beschaffenheit und Beleuchtung der Kammer –, damit die vergessene Erinnerung wieder auftauchte.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Kontextreize wie Oberflächenstruktur und Licht für den Abruf entscheidend sind. Dies legt nahe, dass die Erinnerung nicht einfach abgespielt, sondern vielmehr rekonstruiert wird.

Stille Gedächtnisspuren im Gehirn der Fruchtfliege

Um zu ermitteln, was währenddessen tatsächlich im Gehirn geschah, zeichneten die Forschenden die Aktivität in den Gedächtniszentren der Fliegengehirne auf.

Sie beobachteten, dass die Gedächtnisspur, welche das Vermeidungsverhalten steuert, allmählich verblasste, während die Fliegen ihre Erinnerung offenbar verloren. Gleichzeitig zeigte sich in einer anderen Gruppe von Nervenzellen, die das Verhalten normalerweise nicht beeinflussen, eine zweite, verborgene Spur.

Diese bezeichnen die Forschenden als „stille Gedächtnisspur“.

Sobald alle Erinnerungshinweise zusammenkamen, verlagerte sich die Aktivität zurück in die Nervenzellen, die am Vermeidungsverhalten beteiligt sind. Dadurch konnte die Erinnerung das Verhalten der Fliegen wieder beeinflussen.

Das Team geht davon aus, dass das Gehirn eine vergessene Erinnerung nicht von einer Nervenzellgruppe in eine andere verschiebt. Stattdessen erstellt es vermutlich von Beginn an zwei Versionen derselben Erinnerung: eine, die das Verhalten unmittelbar lenkt, und eine weitere, die verborgen bleibt.

Während die erste Spur nachlässt, verfestigt sich die verdeckte Variante. Unter den richtigen Bedingungen kann die Erinnerung dadurch später erneut abgerufen werden.

Die Forschenden vermuten außerdem, dass die Gehirnaktivität, welche Erinnerungen schwerer zugänglich macht, gleichzeitig zur Bildung dieser verborgenen Sicherung beitragen könnte. Diese Annahme muss jedoch noch überprüft werden.

Falsche Erinnerungen durch Erinnerungshinweise

Der Abrufprozess erwies sich zudem als fehleranfällig.

Während des Trainings waren die Fliegen auch einem zweiten Geruch ausgesetzt gewesen, der niemals mit Stromschlägen gekoppelt wurde.

Nutzten die Forschenden später diesen harmlosen Geruch statt des gefährlichen als Erinnerungshinweis, begannen die Fliegen dennoch, ihn zu meiden – als hätte er den Stromschlag von Anfang an angekündigt. Die Tiere hatten damit praktisch eine falsche Erinnerung gebildet.

Interessanterweise nutzte das Gehirn unterschiedliche neuronale Bahnen, um echte Erinnerungen zu rekonstruieren und falsche zu erzeugen.

Das spricht dafür, dass das Gehirn getrennte Mechanismen besitzt: einen für die zuverlässige Wiederherstellung von Erinnerungen und einen anderen dafür, sie unbeabsichtigt umzuschreiben.

Die Forschenden weisen darauf hin, dass falsche Erinnerungen nur bei Gerüchen entstanden, die im Trainingskontext verwendet worden waren. Dies legt nahe, dass sie aus der ungenauen Rekonstruktion stiller Gedächtnisspuren hervorgehen.

Nach Ansicht des Teams müssen falsche Erinnerungen nicht zwingend einen Fehler darstellen. In anderen Situationen könnten sie Teil eines Systems sein, das eine flexible Anpassung auf Grundlage gelernter Erfahrungen fördert.

Die Studie wurde mit Fruchtfliegen und nicht mit Menschen durchgeführt, weshalb sich daraus nicht ableiten lässt, dass unser Gehirn exakt auf dieselbe Weise funktioniert. Da falsche Erinnerungen jedoch ein bekanntes Phänomen sind, könnte die Forschung Einblicke darin liefern, wie unser eigenes Gehirn die Geister vergangener 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 stolz auf unseren Prozess, aber auch wir sind nur Menschen. Falls Ihnen ein Fehler auffällt, teilen Sie ihn uns bitte mit.