Hjernen er det mest komplekse biologiske materiale, og den har udviklet sig over hundreder af millioner af år fra simple neurale netværk, der udfører simpel indlært adfærd, som f.eks. at undgå farlige situationer for at forbedre overlevelsesraten. Den afgørende rolle, som erindringer spiller, er central for overlevelse, så det siger sig selv, at den konstellation af interagerende celler, der danner hukommelsesengrammer, må gå langt tilbage på den evolutionære tidsskala.

Det fremherskende dogme i dag er imidlertid, at erindringer dannes i hippocampus og senere lagres i hjernebarken. Dette begrænsede synspunkt tager ikke hensyn til de andre hjernestrukturer, især de evolutionært ældre hjernestrukturer, der udfører dynamisk reorganisering af anatomiske og funktionelle kredsløb til dannelse og lagring af erindringer.

I en nylig undersøgelse, der blev offentliggjort i Journal Neuron, har et internationalt tværfagligt hold under ledelse af den ikerbaskiske forsker Mazahir T. Hasan konkluderet, at hukommelsens “engram” eller “spor” sandsynligvis også dannes og bevares i den evolutionært gamle hjernestruktur, såsom hypothalamus. Forskerne målrettede specifikke celletyper i hypothalamus, nemlig neuroner, der producerer oxytocin – et neuropeptid, der styrer forskellige følelsesmæssige hjernefunktioner, herunder frygt.

Gruppen udviklede en ny genetisk metode til selektivt at markere oxytocin-neuroner, der rekrutteres under indlæring, hukommelsesdannelse og genfinding. Ved hjælp af denne teknik opdagede forfatterne, at der faktisk dannes og bevares kontekstspecifikke engrammer i de hypothalamiske kredsløb, og at forstyrrelse af disse engramkredsløb drastisk påvirker frygtminder.

Denne konklusion kom fra de eksperimenter, hvor forfatterne smuglede genetiske kontakter ind i hypothalamus, der er designet til selektivt at “mærke” de oxytocin-neuroner, der aktiveres under genfinding af frygt. Disse “mærkede” celler blev genetisk belastet med virus med manipulerede proteiner til at manipulere neuronal aktivitet enten ved blå lysstimulering for at aktivere de mærkede celler (kaldet optogenetik) eller ved at levere et syntetisk kemikalie til at lukke munden på disse neuroner (kaldet kemogenetik). Når forskerne aktiverede disse mærkede celler, begyndte dyrene, som har lært at fryse i et farligt miljø, at bevæge sig rundt; i bund og grund blev frygteudtrykket blokeret, så længe neuronerne er aktiveret. Når det blå lys blev slukket, vendte frygteudtrykket tilbage. Dette viser, at de mærkede celler “indeholder viden” om frygt. Forfatterne udførte derefter det omvendte eksperiment ved at gøre de engrammerede oxytocin-neuroner tavse. De fandt ud af, at det samme kredsløb også er nødvendigt for at slette frygt i en proces, der kaldes “udslettelse”. Det er bemærkelsesværdigt, at disse celler gennemgår en enorm plasticitet, idet de skifter fra langsom transmission formidlet af neuropeptidet oxytocin til hurtig reaktion ved den hurtigt aktiverende glutamattransmission.

Denne opdagelse er en “game-changer”, da den opfordrer til handling for at udforske hukommelsesengrammer på tværs af de forskellige hjerneområder, både lavere og højere hjernestrukturer. Ved at forstå de anatomiske og funktionelle frygtkredsløb bør det være muligt at udforme innovative strategier til behandling af mentale sygdomme hos mennesker, når frygthukommelse bliver patologisk, som f.eks. i generelle angst- og især posttraumatiske stresslidelser.

For yderligere oplysninger: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31104950