Meskalin verändert offenbar die Filterung im Kleinhirn

Sekunde für Sekunde wird das Gehirn mit Bildern, Geräuschen, Gerüchen und Signalen aus dem Körperinneren überflutet.

Dank neuronaler Systeme, die Vertrautes und Unwichtiges aussortieren, dringt jedoch nur ein kleiner Teil dieser Informationen in unser Bewusstsein vor.

Diese Filterung läuft im Alltag ununterbrochen ab. Nach einiger Zeit nehmen wir etwa das Brummen einer Klimaanlage, die Berührung unserer Kleidung auf der Haut oder einen vertrauten Raumgeruch kaum noch wahr.

Die Reize bestehen weiterhin, doch das Gehirn rückt sie in den Hintergrund. So kann es sich auf neue oder möglicherweise bedeutsame Informationen konzentrieren.

Eine neue, im Neuroscience Bulletin veröffentlichte Studie deutet darauf hin, dass Meskalin – ein in bestimmten Kakteen vorkommender Stoff, der Halluzinationen auslösen kann – die Verarbeitung eintreffender Sinnesinformationen im Gehirn verändern könnte.

Meskalin wird seit Jahrtausenden in spirituellen und zeremoniellen Praktiken eingesetzt. Seine Wirkung beruht teilweise darauf, dass es einige jener Rezeptoren aktiviert, die üblicherweise auf Serotonin reagieren. Dieser chemische Botenstoff unterstützt die Kommunikation von Gehirnzellen und spielt bei Stimmung, Schlaf und Sinneswahrnehmung eine Rolle.

Durch die Aktivierung dieser Rezeptoren kann Meskalin verändern, wie Menschen Farben, Formen, Zeit, ihre Umgebung und sogar sich selbst wahrnehmen.

Meskalin und die Filterfunktion des Kleinhirns

Traditionell wird das Kleinhirn vor allem mit der Steuerung von Bewegungen und Gleichgewicht in Verbindung gebracht. Zunehmende Hinweise sprechen jedoch dafür, dass es auch an Aufmerksamkeit, Emotionen, Gedächtnis und der Verarbeitung sensorischer Informationen beteiligt ist.

Eine vorgeschlagene Aufgabe des Kleinhirns besteht darin, dem Gehirn dabei zu helfen, vertraute oder erwartete Empfindungen von Signalen zu unterscheiden, die Aufmerksamkeit erfordern könnten. Die neue Studie untersuchte, ob Meskalin die Aktivität in dieser Region sowie ihre Kommunikation mit anderen Hirnbereichen beeinflusst.

Im ersten Experiment arbeiteten die Forschenden mit 24 erwachsenen Ratten – 12 Weibchen und 12 Männchen. Die Hälfte erhielt Meskalin, die übrigen Tiere bekamen eine Kontrolllösung.

Anschließend wurde die Hirnaktivität der wachen Tiere mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) verfolgt.

Die Ratten waren zuvor schrittweise an den Scanner gewöhnt worden. Dadurch konnten die Untersuchungen ohne Narkose erfolgen, welche die Hirnaktivität hätte beeinflussen können.

Die Aufnahmen zeigten ein ungewöhnliches Muster: Meskalin verringerte die Aktivität in Teilen des Kleinhirns, verstärkte jedoch zugleich die Kommunikation zwischen dem Kleinhirn und anderen Hirnregionen.

Die stärksten Zunahmen betrafen Verbindungen zwischen den tiefen Kernen des Kleinhirns und Hippocampus, Thalamus, somatosensorischem Kortex sowie Mittelhirn, wie Erstautor Noah Cavallaro, Pharmawissenschaftler an der Northeastern University in den USA, gegenüber ScienceAlert erklärte.

Besonders auffällig war die Verbindung zum Hippocampus: Unter normalen Bedingungen bestand zwischen ihm und den Kleinhirnkernen praktisch keine funktionelle Verbindung. Nach der Meskalingabe waren die Kerne dagegen mit sieben von neun Unterregionen des Hippocampus verbunden.

„Wenn diese Filterung zusammenbricht und gleichzeitig die Konnektivität zu Regionen für Gedächtnis (Hippocampus), sensorische Weiterleitung (Thalamus) und Körperwahrnehmung (somatosensorischer Kortex) zunimmt, ergibt sich ein plausibler Mechanismus für eine veränderte Körperwahrnehmung und Wahrnehmung: Rohe, ungefilterte sensorische und interozeptive Informationen erreichen Regionen, die normalerweise nur ein verarbeitetes, gefiltertes Signal erhalten würden“, sagte Cavallaro.

Geruchs- und Tonreize bei Ratten

Zunächst wurden die Ratten dem Duft von Mandeln ausgesetzt, der für sie normalerweise belohnend ist. Bei den Kontrolltieren löste der Geruch eine deutliche Hirnreaktion aus, während Ratten mit Meskalin nahezu keine Reaktion zeigten.

In einem separaten Versuch mit 16 Ratten prüfte das Team einen Vorgang, der als Prepulse-Inhibition bezeichnet wird.

Dafür spielten die Forschenden den Meskalin-behandelten Ratten eine Reihe von Tönen mit niedrigen, mittleren und hohen Frequenzen vor. Laut Studie filterten die Tiere wiederholte laute Geräusche bei niedrigen und hohen Frequenzen wirksam heraus, nicht jedoch bei der mittleren Frequenz.

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

„Es sieht vielmehr danach aus, dass die Substanz die Verstärkung oder Präzision, die unterschiedlichen Sinneskanälen zugeschrieben wird, neu kalibriert: Einige werden unterdrückt, andere verstärkt, statt das gesamte System gleichmäßig zu beeinträchtigen.“

Warum die mittlere Frequenz anders reagierte als die niedrigen und hohen Frequenzen, können die Forschenden bislang mechanistisch nicht erklären. Cavallaro zufolge bleibt dies eine offene Frage für weitere Untersuchungen.

Grenzen der Untersuchung und frühere Befunde

Anfang dieses Jahres ergab eine Auswertung von Hirnscans von 267 Personen, dass fünf Psychedelika, darunter Meskalin, einige Auswirkungen auf die Kommunikation zwischen großräumigen Hirnnetzwerken gemeinsam hatten.

Wie ScienceAlert damals berichtete, wurden veränderte Verbindungen auch in tiefer gelegenen Hirnregionen beobachtet, darunter im Kleinhirn. Meskalin ähnelte den anderen Substanzen grundsätzlich, führte aber zu selektiveren Veränderungen der Konnektivität zwischen sensorischen und höhergeordneten Netzwerken.

Die Auswertung führte allerdings mehrere Datensätze zusammen und prüfte nicht den speziellen Filterprozess des Kleinhirns, der in der neuen Rattenstudie untersucht wurde.

Cavallaro betonte, dass Forschende nicht feststellen können, ob Ratten subjektive Erfahrungen wie visuelle Verzerrungen oder Veränderungen ihres Selbstempfindens haben. Stattdessen stützte sich die Studie auf messbare Indikatoren, darunter Hirnaktivität, funktionelle Konnektivität und Verhaltensreaktionen.

„Unser Vertrauen beruht weniger auf einem einzelnen Messwert als auf der Übereinstimmung mehrerer Befunde“, sagte er.

Allerdings überwachten die Forschenden weder Herzfrequenz noch Atmung der Tiere gleichzeitig. Deshalb können sie nicht vollständig ausschließen, dass einige der beobachteten Signale eher physiologische Veränderungen als direkte neuronale Effekte widerspiegelten.

Insgesamt zeigen die Rattenexperimente, dass Meskalin die Aktivität des Kleinhirns, die Kommunikation zwischen Hirnregionen sowie die Reaktionen auf bestimmte Geruchs- und Tonreize veränderte.

Ob dieselben Veränderungen auch beim Menschen auftreten – und ob sie Halluzinationen durch Meskalin unmittelbar erklären –, ist weiterhin unbekannt.

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Neuroscience Bulletin veröffentlicht.

Dieser Artikel wurde von Rebecca Dyer auf Fakten geprüft und von Michael Irving redigiert. Obwohl wir großen Wert auf unseren Prüfprozess legen, sind auch wir nur Menschen. Wenn Ihnen ein Fehler auffällt, teilen Sie ihn uns bitte mit.