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FMI

Nervenzellen im Mandelkern

» How fear flows through the mind, TheScientist

November 11, 2010

Schaltkreis der Angst identifiziert

Neurobiologen des Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research, einem Institut der Novartis Forschungsstiftung, identifizieren als Erste einen klar definierten Nervenschaltkreis im Gehirn, der für die Verarbeitung von Angstzuständen verantwortlich ist. Von diesen Erkenntnissen sollten Menschen profitieren können, die unter traumatischen Erlebnissen oder Angststörungen leiden. Die Resultate wurden in der aktuellen Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift "Nature" publiziert.

Im Mandelkern entsteht die Angst. Der Mandelkern, auch Amygdala genannt, verarbeitet das unheimliche Geräusch, den dunklen Schatten, das Angst einflössende Gesicht und löst Herzklopfen, Übelkeit aber auch Flucht oder Erstarren aus. So viel ist schon seit langem klar zur Funktion dieses Teils des Gehirns. Nur, wie in der Amygdala die Angst entsteht und welche der unzähligen Nervenzellen in der Amygdala in welcher Art und Weise involviert sind, ist weitgehend unklar. Dieses Verständnis ist aber dringend notwendig, will man Menschen, die unter traumatischen Erfahrungen leiden, nachhaltig helfen. Insbesondere Patientinnen und Patienten mit einer Posttraumatischen Belastungsstörung oder mit Angststörungen können von einem vertieften Verständnis der Vorgänge in der Amygdala profitieren.

Neurobiologen des Friedrich Miescher Institutes for Biomedical Research, einem Institut der Novartis Forschungsstiftung, ist es jetzt zum ersten Mal gelungen, Nervenzellverknüpfungen und Nervenzelltypen in der Amygdala zu definieren, die das Angstverhalten massgeblich beeinflussen. Sie zeigen in zwei Studien, die in der aktuellen Ausgabe des Wissenschafts-magazins "Nature" publiziert wurden, dass es in der Amygdala klar definierte Nervenzelltypen gibt, die präzise Aufgaben bei der Verarbeitung von Angsteindrücken und der anschliessenden Angstreaktion übernehmen. Diese Nervenzelltypen sind in Schaltkreisen angeordnet und verbinden so Neuronen und verschiedene Bereiche in der Amygdala.

Zusammen mit Kollegen am California Institute for Technology konnten die FMI Neurobiologen anschliessend zeigen, dass einer der Nervenzelltypen ein Signalprotein, die Proteinkinase C delta, produziert. Somit erhielten die Forschenden eine Markierung für Zellen in der Amygdala, die das Angstverhalten direkt steuern. Sie können jetzt das Verhalten dieser Nervenzellen unter verschiedenen Umständen gezielt manipulieren und untersuchen. "Uns steht jetzt ein molekulares Werkzeug zur Verfügung, das uns ermöglichen sollte, die Vorgänge im Mandelkern und somit auch Angststörungen und Posttraumatische Belastungsstörungen besser zu verstehen", erläutert Andreas Lüthi, verantwortlicher FMI Gruppenleiter, die Relevanz seiner Erkenntnisse.

Schliesslich zeigten diese Studien auch, dass diese Schaltkreise bei der Generalisierung von Ängsten wichtig sind. Die gleichen Nervenzellen sind involviert, wenn die ursprüngliche Angst sich verselbständigt und immer weitere Situationen umfasst und ihre Relation verliert. Bei Betroffenen entsteht so z.B. aus der Platzangst im Aufzug, eine Angst vor Menschenmassen und schliesslich die Angst das Haus zu verlassen. Patientinnen und Patienten mit solchen Angststörungen leben in konstanten Angstzuständen und sind bis heute nur schwer therapierbar.

Neue Methoden ermöglichen klaren Blick in die neuronalen Schaltkreise
Um die Funktion von Nervenzellen zu untersuchen, wurden seit Jahrzehnten elektrophysiologische Methoden angewandt, die erlaubten den Erregungszustand der Nervenzellen in einer bestimmten Hirnregion zu messen. In den letzten Jahren wurde diese Methode mehr und mehr von neueren und leistungsstärkeren Methoden komplementiert. Die sogenannten optogenetischen Methoden erlauben, Nervenzellen gezielt, schnell und reversibel zu stimulieren. Dabei kommen lichtempfindliche Membranproteine aus Algen, wie z.B. Channelrhodopsin, zum Einsatz, die mittels Licht angeregt werden und so ihrerseits die Nervenzellen aktivieren. Die Membranproteine können ganz gezielt in bestimmten Nervenzellen oder auch bestimmten Nervenschaltkreisen produziert werden und erlauben das Studium von einzelnen klar definierten Neuronen. Am FMI arbeiten mehrere Gruppen des Themenschwerpunkts Neurobiologie mit diesen optogenetischen Methoden und entwickeln sie kontinuierlich weiter. Dank diesen Methoden kam nicht nur die oben erwähnte Studie zu Stande, ihnen verdanken FMI Wissenschaftler auch neuste Erkenntnisse zu den Sehprozessen oder zum Geruchssinn.

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Dr. Andreas Lüthi, andreas.luthi@fmi.ch, Tel. +41 61 697 82 71.

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Original Publication
Ciocchi S et al. (2010) Encoding of conditioned fear in central amygdala inhibitory circuits. Nature,
» Online publikation
Haubensak W et al. (2010) Genetic dissection of an amygdala microcircuit that gates conditioned fear. Nature,
» Online publikation

Über das FMI
Das Friedrich Mischer Institute for Biomedical Research (FMI) in Basel ist ein weltweit anerkanntes Spitzenforschungsinstitut für Grundlagenforschung in den biomedizinischen Wissenschaften. Es wurde 1970 von zwei in Basel ansässigen Pharmakonzernen initiiert und ist heute ein Teil der Novartis Forschungsstiftung. Die Forschung am FMI fokussiert sich auf die Bereiche Neurobiologie, Wachstumskontrolle und Signalwege, sowie Epigenetik. Zurzeit arbeiten rund 320 Mitarbeitende am FMI. Das FMI leistet einen wichtigen Beitrag zur Aus- und Weiterbildung von Forschenden: Sein PhD Student Programm und sein Postdoctoral Training gehören zu den besten auf der Welt. Das FMI ist ausserdem der Universität Basel angegliedert. Seit 2004 leitet Prof. Susan Gasser das Institut.

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