Studie: Erinnerungen aus der frühen Adoleszenz werden vorübergehend unzugänglich

Eine neue Studie zeigt, dass Erinnerungen aus der frühen Adoleszenz später zeitweise nicht mehr abrufbar sind. Verantwortlich ist ein Proteingeflecht, das bestimmte Gehirnzellen umhüllt. Im Verlauf der Adoleszenz wird dieses Netz dünner – und damit verschwindet auch die Erinnerung an frühere Lebensereignisse.

Bei Mäusen kehrten diese Erinnerungen im Erwachsenenalter schließlich zurück, allerdings waren ihre Einzelheiten verblasst.

Das Ergebnis liefert eine körperliche Erklärung für eine Frage, über die Gedächtnisforschende seit Jahrzehnten streiten. Zugleich betrifft es genau jene Entwicklungsphase, in der sich Schizophrenie und schwere Depressionen bei Menschen meist erstmals zeigen.

Wo ältere Erinnerungen gespeichert werden

Im Mittelpunkt steht der retrospleniale Kortex. Diese weiter hinten im Gehirn gelegene Region trägt dazu bei, länger zurückliegende Erinnerungen zu speichern.

Jelena Radulovic, M.D., Ph.D., Professorin für Neurowissenschaften am Albert Einstein College of Medicine (Einstein), untersucht, wie belastende Erlebnisse im Gehirn abgelegt werden.

Ihr Team konzentrierte sich auf diese Hirnregion, weil sie Erinnerungen noch lange bewahrt, nachdem der Hippocampus sie an andere Bereiche weitergegeben hat.

Warum perineuronale Netze verschwinden

Um einen Teil der Nervenzellen liegen perineuronale Netze: dichte Gerüste aus Zucker und Proteinen, die einen neuronalen Schaltkreis stabilisieren. Eine frühere Arbeit hatte gezeigt, dass diese Hüllen die darin befindlichen schnell feuernden Zellen auch vor Schäden schützen, die durch ihre eigene Aktivität entstehen.

Die Forschenden färbten Mäusegehirne in fünf Altersstufen zwischen 21 und 75 Tagen an und zählten die Netze. Im retrosplenialen Kortex war ihre Zahl an Tag 21 und 30 hoch, sank dann aber zwischen Tag 45 und 75 deutlich.

Im Hippocampus zeigte sich das gegenteilige Muster: Dort blieb die Anzahl der Netze über dieselben Wochen hinweg stabil oder nahm sogar zu.

Eine naheliegende Erklärung lautete, dass die Region lediglich gewachsen sein könnte und sich dieselbe Zahl von Netzen dadurch auf mehr Gewebe verteilt hätte.

Zwei unabhängige Hirnatlanten widerlegten dies jedoch. Sie zeigten, dass die Region in diesem Zeitraum nicht größer, sondern um etwa 7 % kleiner wurde.

Verloren geglaubte Erinnerungen kehren zurück

Um zu prüfen, ob sich der Rückgang der Netze im Verhalten bemerkbar macht, nutzte das Team einen etablierten Angsttest. Eine Maus verbringt drei Minuten in einer charakteristischen Kammer und erhält dort einen kurzen, leichten Stromreiz an den Pfoten.

Wird sie anschließend wieder in diese Kammer gesetzt, erstarrt sie. Das Ausmaß dieses Erstarrens zeigt, wie gut sie sich erinnert.

Mäuse, die im Alter von 29 Tagen konditioniert worden waren, erstarrten zunächst zuverlässig. Sechs Wochen später reagierte die Mehrheit in derselben Kammer kaum noch. Tiere, die mit 75 Tagen konditioniert worden waren, erstarrten dagegen auch nach sechs Wochen noch.

Der Ausfall war eng begrenzt. Dieselben Mäuse aus der Adoleszenz erstarrten weiterhin bei einem Warnton, der mit dem Stromreiz gekoppelt war und dessen Erinnerung nicht über diesen Schaltkreis läuft. Außerdem konnten sie die Trainingskammer noch von einer sicheren Kammer unterscheiden.

Danach verabreichten die Forschenden einen einzigen Stromreiz in einer anderen Kammer. Das Erstarren in der ursprünglichen Kammer nahm daraufhin sofort wieder zu. Von 36 Tieren verloren und erlangten etwa drei Viertel die Erinnerung anschließend wieder zurück.

Die Erinnerung war also nicht gelöscht worden; vielmehr war der Zugang zu ihr blockiert. „Das Verhalten entsprach der Biologie“, sagte Hui Zhang, Ph.D., Forschungsstipendiat bei Einstein und Erstautor der Studie.

Das Gerüst im Gehirn wird wieder aufgebaut

In den Netzen befinden sich Parvalbumin-Interneuronen, schnell feuernde Zellen, die den umgebenden Schaltkreis regulieren. Ihre Zahl war an Tag 60 geringer und nahm bis Tag 75 weiter ab.

Markierungsexperimente ergaben, dass die meisten dieser Zellen nicht abgestorben waren. Sie hatten lediglich aufgehört, das Protein zu produzieren, an dem sie erkannt werden. Besonders still wurden jene Zellen, die von den dünnsten Netzen umgeben waren.

Um Ursache und Wirkung zu überprüfen, injizierte das Team direkt in diese Region ein Protein namens HAPLN1, das das Geflecht zusammenhält. Die Netze blieben erhalten, ebenso die Parvalbumin-Zellen, und das Gedächtnisdefizit verschwand weitgehend.

Damit gelten die Netze als wahrscheinlicher Auslöser für alle nachfolgenden Veränderungen. Eine andere Studie hatte ihre Entfernung bereits mit dem Versagen des Langzeitgedächtnisses bei erwachsenen Tieren verbunden. Hier trat ihr Verlust jedoch von selbst als Bestandteil der normalen Entwicklung auf.

Ein Molekül steuert die Veränderung

Die Netze bestehen aus einer Familie großer, zuckerbeschichteter Proteine. Zwei davon – Aggrecan und Neurocan – gingen bei männlichen wie weiblichen Tieren in der späten Adoleszenz stark zurück.

Die Herstellung dieser Proteine wird durch einen Wachstumsfaktor namens TGFβ2 kontrolliert. Die biologischen Bauanweisungen des Gehirns für seine Produktion sanken im retrosplenialen Kortex über dieselben Wochen deutlich, während sich im Hippocampus kein entsprechender Rückgang zeigte.

Das Gen mit diesen Anweisungen trug außerdem chemische Markierungen, die beeinflussen, wie leicht es abgelesen wird. Das deutet darauf hin, dass der Rückgang programmiert und nicht zufällig ist.

Eine einzelne Infusion von TGFβ2 in die Region am Tag 44, gerade als die Netze dünner zu werden begannen, erhöhte eine Woche später die Netzdichte, die Neurocan-Werte und die Produktion von Parvalbumin.

Das Team prüfte zudem, ob eintreffende Signale aus dem reifenden Hippocampus diese Veränderung auslösen. Das Ausschalten dieses Signalwegs hatte keinen Einfluss auf das Gedächtnisdefizit. Dies spricht dafür, dass die Ursache im retrosplenialen Kortex selbst liegt.

Wiedergewonnene Erinnerungen verlieren Einzelheiten

Ein Teil der Tiere wurde bis ins mittlere Alter begleitet. Mit etwa 120 bis 150 Tagen kehrte das Erstarren in der Trainingskammer von allein zurück. Die Netzdichte hatte sich nicht nur erholt, sondern lag sogar über den Werten aus der frühen Adoleszenz.

Die wiederkehrende Erinnerung war jedoch nicht mehr dieselbe. Diese Mäuse erstarrten nun ebenso bereitwillig in einer Kammer, in der ihnen nie etwas widerfahren war.

Offenbar unterschied sich das neu aufgebaute Geflecht vom ursprünglichen. Deutlich weniger Parvalbumin-Zellen befanden sich als zuvor innerhalb der Netze, und kein anderer Typ hemmender Zellen hatte ihren Platz eingenommen.

Dieses Muster erinnert an den Reminiszenz-Buckel beim Menschen. Ältere Erwachsene erinnern sich häufig überproportional oft an Ereignisse aus ihrer Jugend und den frühen Zwanzigern, während sie eher festhalten, wie sich diese Ereignisse anfühlten, als daran, was tatsächlich geschehen war.

Könnte das auch bei Menschen passieren?

Die Erkenntnisse dieser Art haben die Definition der Adoleszenz verändert. Früher galt sie in der Forschung meist mit etwa 19 Jahren als beendet, heute reicht die Arbeitsdefinition bis zum Alter von 24 Jahren. Zudem verortet das National Institutes of Health die vollständige Reifung des Gehirns in der Mitte bis zum Ende der Zwanziger.

Radulovic betrachtet den Wiederaufbau als nützlich. Wenn Erinnerungen aus der frühen Adoleszenz weniger fest verankert sind, kann dies einem jungen Tier oder Menschen ermöglichen, dem gegenwärtigen Geschehen Vorrang zu geben.

Diese Anpassungsfähigkeit könnte jedoch ihren Preis haben. Schizophrenie und schwere Depressionen treten typischerweise in der späten Adoleszenz auf, und bei beiden Erkrankungen erscheint dasselbe Gerüst um Nervenzellen verändert. Eine Phase, in der dieses Gerüst ohnehin instabil ist, könnte daher ein plausibles Zeitfenster für eine solche Anfälligkeit darstellen.

In einer Studie aus dem Jahr 2024 wurde bei Mäusen in einem ähnlichen Alter eine vergleichbare Destabilisierung im präfrontalen Kortex beschrieben. Dort wurde sie allerdings durch Immunzellen und nicht durch Netze ausgelöst.

Eine neue Sicht auf die Gedächtnisentwicklung

Die Ergebnisse belegen einen Punkt eindeutig: Eine Gedächtnisregion, die lange als bereits in der frühen Adoleszenz fertig entwickelt galt, baut ihr Gerüst noch weit darüber hinaus ab und wieder auf. Erinnerungen, die vor diesem Umbau entstanden, lassen sich schwerer abrufen.

Nun können Forschende untersuchen, ob derselbe Zeitplan auch im menschlichen Gehirn gilt und ob die Stabilisierung dieses Gerüsts während der späten Adoleszenz zugleich Gedächtnis und psychische Gesundheit schützen kann.