Rattenstudie legt nahe, dass selbst kurzer Stress das Gehirn beeinflussen kann

Neue Forschungsergebnisse zeigen nun, dass bereits eine kurze Stressphase dazu führen kann, dass ein Teil des am Gedächtnis beteiligten Gehirns schrumpft - noch bevor Veränderungen im Verhalten und im Gedächtnis selbst erkennbar sind.

Die fragliche Region ist der Hippocampus, ein Paar gekrümmter Strukturen an der Basis unseres Gehirns. Diese Gehirnregion verschlüsselt Erinnerungen an Fakten und Ereignisse - Namen, Telefonnummern, Daten und tägliche Ereignisse, die wir für unser Leben benötigen.

„Bisher kannte niemand die Entwicklung dieser Veränderungen. Schrumpft der Hippocampus vor oder nach Gedächtnisverlust? Oder passieren die beiden Hand in Hand? “ sagte Dr. Sumantra Chattarji, einer der Hauptforscher in dieser Studie.

Um dieses Problem anzugehen, wurden in einem internationalen Verbundprojekt, an dem Chattarjis Gruppe vom Nationalen Zentrum für Biowissenschaften (NCBS) in Bangalore, Indien, und Dr. Shane O’Maras Labor am Trinity College in Dublin beteiligt waren, Ratten als Modellsystem verwendet.

Das untersuchte Labor verwendete Ratten als Modell, da sie genauso wie Menschen auf Stress reagieren. Das heißt, sie entwickeln angstbedingte Verhaltensweisen und ihre Fähigkeit, Erinnerungen zu bilden, ist beeinträchtigt.

Langjährige Forschung hat Methoden etabliert, um die Erinnerungen und Reaktionen von Ratten auf verschiedene Formen von Stress zu testen. Dies macht Ratten zu weit verbreiteten Modellen, um Fragen im Zusammenhang mit Gehirn und Verhalten zu untersuchen.

In der aktuellen Studie wurden Ratten über zehn Tage täglich zwei Stunden lang Stress ausgesetzt. Das Gehirn der Ratten wurde im Verlauf der Studie an mehreren Tagen mit MRT-Scans untersucht, und ihre Fähigkeit, Erinnerungen zu bilden, wurde wiederholt mit zwei verschiedenen Tests bewertet.

Auffallende Ergebnisse zeigten sich bei den ersten MRT-Untersuchungen, die nach nur drei Tagen Stress durchgeführt wurden - der Hippocampus jeder gestressten Ratte war geschrumpft.

„Es war ein völlig unerwartetes Ergebnis. Normalerweise treten nach langer Zeit strukturelle Veränderungen im Gehirn auf - etwa 10 bis 20 Tage. Drei Tage zählen nicht einmal als chronischer Stress “, sagte Chattarji.

Fünf Tage nach der Belastung wurde die Hippocampus-basierte Fähigkeit der Ratten, Erinnerungen zu schaffen, getestet. Auch hier waren die Forscher überrascht.

Gestresste Ratten zeigten fast die gleiche Leistung wie nicht gestresste Ratten.

"Volumenverlust und Schrumpfung sind bereits aufgetreten, aber das räumliche Gedächtnis hält immer noch an", sagte Chattarji.

Am Ende des chronischen Stressregimes war der Hippocampus gestresster Ratten noch stärker geschrumpft. Ferner zeigte ein zweiter und anderer Gedächtnistest, der nach diesem Scan durchgeführt wurde, starke Unterschiede zwischen gestressten und nicht gestressten Ratten. Gestresste Ratten zeigten in diesem Test eine schlechte Leistung im Vergleich zu nicht gestressten Ratten.

Die Ergebnisse, dass ein Verlust des Gehirnvolumens zu einem Gedächtnisverlust führen kann, sowie Einzelheiten zu anderen interessanten Aspekten, wie sich die Struktur des Gehirns während des Stresses ändert, werden in der Zeitschrift veröffentlichtWissenschaftliche Berichte.

In den frühen Tagen des Stresses ist die Schrumpfung im linken Hippocampus stärker ausgeprägt, aber am Ende von 10 Tagen verliert der rechte Hippocampus das meiste Volumen.

„Derzeit wissen wir nicht genau, welche funktionale Bedeutung dies hat. Es gibt Hinweise darauf, dass bei Mäusen, die unter sozialem Stress stehen, nur der linke Hippocampus schrumpft. Wenn es einen inhärenten Unterschied zwischen dem linken und dem rechten Hippocampus gibt, muss dieser untersucht werden “, sagte Mohammed Mostafizur Rahman, Ph.D. Student mit Chattarji und dem Hauptautor der Studie.

Eine weitere Entdeckung ist, dass es zwischen den Ratten individuelle Unterschiede gibt, wie stark das chronische Stressregime sie beeinflusst hat. Das Ausmaß der Schrumpfung im Hippocampus einer Ratte am dritten Tag kann die Schrumpfung am Ende der 10-tägigen Stressperiode vorhersagen. Je höher die Schrumpfung ist, desto schlechter ist die Leistung der Ratten bei Gedächtnistests am Ende des Stresses.

"Dies macht es noch stärker, dass der Volumenverlust ein ziemlich guter Prädiktor für die Verhaltensfolgen zu einem viel späteren Zeitpunkt ist", sagte Chattarji.

Viele verschiedene Gruppen, einschließlich der von Chattarji, haben sich lange Zeit mit Stress in Nagetiermodellen befasst. "Was in unserer Studie herauskommt, ist, dass es individuelle Unterschiede zwischen Ratten gibt", sagte Mostafizur.

"In der heutigen Welt, in der so viel über personalisierte Medizin gesprochen wird, könnten diese Ergebnisse enorme Auswirkungen auf zukünftige Studien über menschliche Krankheiten haben", sagte er.

Quelle: Nationales Zentrum für biologische Studien