In der Rattenstudie kann chronischer Stress zu riskanten Entscheidungen führen

Es ist nicht immer einfach, eine Entscheidung zwischen zwei Optionen zu treffen, die sowohl positive als auch negative Elemente aufweisen, z. B. die Entscheidung zwischen einem Job mit hohem Gehalt, aber langen Arbeitszeiten und einem schlecht bezahlten Job, der mehr Freizeit ermöglicht.

Neurowissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology haben nun herausgefunden, dass das Treffen von Entscheidungen in einer solchen Situation, die als Kosten-Nutzen-Konflikt bezeichnet wird, dramatisch von chronischem Stress beeinflusst wird.

In einer Studie an Mäusen stellten sie fest, dass gestresste Tiere weitaus wahrscheinlicher Optionen mit hohem Risiko und hoher Auszahlung wählen.

Die Forscher fanden auch heraus, dass dieser abnormalen Entscheidungsfindung Beeinträchtigungen eines bestimmten Gehirnkreislaufs zugrunde liegen, und sie zeigten, dass sie durch Manipulation dieses Kreislaufs das normale Verhalten wiederherstellen können.

Wenn eine Methode zur Abstimmung dieses Schaltkreises beim Menschen entwickelt würde, könnte sie Patienten mit Depressionen, Sucht und Angstzuständen helfen, die häufig eine schlechte Entscheidungsfindung aufweisen, behaupten die Wissenschaftler.

"Eine aufregende Sache ist, dass wir durch diese sehr grundlegende Wissenschaft einen Mikrokreislauf von Neuronen im Striatum gefunden haben, den wir manipulieren können, um die Auswirkungen von Stress auf diese Art der Entscheidungsfindung umzukehren", sagte Dr. Ann Graybiel, Professorin an der Massachusetts Institute of Technology und Mitglied des McGovern Institute for Brain Research. "Das ist für uns äußerst vielversprechend, aber wir sind uns bewusst, dass diese Experimente bisher an Ratten und Mäusen durchgeführt wurden."

Im Jahr 2015 identifizierten die MIT-Forscher erstmals den Gehirnkreislauf, der an der Entscheidungsfindung beteiligt ist und einen Kosten-Nutzen-Konflikt beinhaltet. Der Kreislauf beginnt im medialen präfrontalen Kortex, der für die Stimmungskontrolle verantwortlich ist, und erstreckt sich in Cluster von Neuronen, die als Striosomen bezeichnet werden und sich im Striatum befinden, einer Region, die mit Gewohnheitsbildung, Motivation und Belohnungsverstärkung verbunden ist.

In dieser Studie trainierten die Forscher Nagetiere, um ein Labyrinth zu betreiben, in dem sie zwischen einer Option mit hochkonzentrierter Schokoladenmilch, die sie mögen, zusammen mit hellem Licht, das sie nicht mögen, und einer Option mit dunklerem Licht wählen mussten schwächere Schokoladenmilch.

Durch die Hemmung der Verbindung zwischen kortikalen Neuronen und Striosomen mithilfe einer als Optogenetik bekannten Technik stellten die Forscher fest, dass sie die Präferenz der Nagetiere für Entscheidungen mit geringerem Risiko und geringerer Auszahlung in eine Präferenz für höhere Auszahlungen trotz ihrer höheren Kosten umwandeln konnten.

In der neuen Studie führten die Forscher ein ähnliches Experiment ohne optogenetische Manipulationen durch. Stattdessen setzten sie die Nagetiere zwei Wochen lang täglich einer kurzen Stressperiode aus.

Vor dem Auftreten von Stress liefen normale Ratten und Mäuse etwa die Hälfte der Zeit mit dunklerem Licht und schwächerer Schokoladenmilch auf den Labyrintharm zu. Die Forscher erhöhten allmählich die Konzentration der Schokoladenmilch auf der dunkleren Seite, und als sie dies taten, entschieden sich die Tiere häufiger für diese Seite.

Wenn jedoch chronisch gestresste Ratten und Mäuse in die gleiche Situation gebracht wurden, wählten sie weiterhin die Seite mit hellem Licht / besserer Schokoladenmilch, selbst wenn die Schokoladenmilchkonzentration auf der dunkleren Seite stark anstieg.

Dies war das gleiche Verhalten, das die Forscher bei Nagetieren sahen, bei denen der präfrontale Cortex-Striosom-Kreislauf optogenetisch gestört war.

"Das Ergebnis ist, dass das Tier die hohen Kosten ignoriert und die hohe Belohnung wählt", sagte Alexander Friedman, ein Wissenschaftler des McGovern Institute und Hauptautor des Papiers.

Die Forscher glauben, dass diese Schaltung Informationen über die guten und schlechten Aspekte möglicher Entscheidungen integriert und dem Gehirn hilft, eine Entscheidung zu treffen. Normalerweise aktivieren Neuronen des präfrontalen Kortex beim Einschalten des Schaltkreises bestimmte Neuronen, sogenannte hochbrennende Interneurone, die dann die Striosomaktivität unterdrücken.

Wenn die Tiere gestresst sind, verschiebt sich diese Schaltkreisdynamik und die kortikalen Neuronen feuern zu spät, um die Striosomen zu hemmen, die dann überreizt werden, erklärten die Forscher. Dies führt zu abnormalen Entscheidungen.

"Irgendwie kontrolliert diese vorherige Exposition gegenüber chronischem Stress die Integration von Gut und Böse", sagte Graybiel. "Es ist, als hätten die Tiere ihre Fähigkeit verloren, Erregung und Hemmung auszugleichen, um sich auf vernünftiges Verhalten zu einigen."

Sobald diese Verschiebung eintritt, bleibt sie monatelang in Kraft, stellten die Forscher fest. Sie waren jedoch in der Lage, die normale Entscheidungsfindung bei gestressten Mäusen wiederherzustellen, indem sie mithilfe der Optogenetik die hochbrennenden Interneurone stimulierten und die Striosomen unterdrückten.

Dies deutet darauf hin, dass der Präfronto-Striosom-Kreislauf nach chronischem Stress intakt bleibt und möglicherweise Manipulationen ausgesetzt sein könnte, die das normale Verhalten von Menschen wiederherstellen würden, deren Störungen zu abnormalen Entscheidungen führen, sagten die Forscher.

"Diese Zustandsänderung könnte reversibel sein, und es ist in Zukunft möglich, dass Sie auf diese Interneurone abzielen und das Gleichgewicht zwischen Erregung und Hemmung wiederherstellen", sagte Friedman.

Die Studie wurde veröffentlicht in Zelle.

Quelle: Massachusetts Institute of Technology