Halluzinogene Medikamente scheinen nach neuen Erkenntnissen die visuelle Verarbeitung des Gehirns zu schwächen. Die neue Studie wurde an Mäusen durchgeführt, daher ist dies nur ein erster Schritt, um zu verstehen, wie Halluzinationen auftreten. Halluzinogene Medikamente schienen jedoch die primäre visuelle Region des Gehirns der Maus in einen schwachen, unorganisierten Zustand zu versetzen, so die Studie. Neuronen feuerten schwach mit seltsamem Timing.
Und ohne gute Informationen aus dieser primären Verarbeitungsregion könnte das Gehirn versuchen, die Lücken selbst zu füllen, sagte der Studienforscher Cris Niell, Neurowissenschaftler an der University of Oregon.
"Das Gehirn könnte anfangen, zu viel zu interpretieren oder falsch zu interpretieren", sagte Niell gegenüber Live Science. "Und das könnte als Halluzination enden."
Glaube deinen Augen
Bisher ist diese Idee nur eine Hypothese. Niell und seine Kollegen waren daran interessiert, die Rolle eines bestimmten Rezeptors, des Serotonin-2A-Rezeptors, im visuellen System zu untersuchen. Diese Rezeptoren spielen eine Rolle bei der Wahrnehmung. Halluzinogene Medikamente wie LSD oder Psilocybin (der Wirkstoff in "Zauberpilzen") zielen auf diese Rezeptoren ab, die auch an den Halluzinationen von Menschen mit Schizophrenie beteiligt zu sein scheinen.
Nur wenige Studien haben die Rolle dieser Rezeptoren auf neuronaler Basis untersucht. Das haben sich Niell und sein Team vorgenommen. Sie verabreichten Mäusen ein halluzinogenes Medikament namens DOI (4-Iod-2,5-dimethoxyphenylisopropylamin), das seit langem im Tierversuch eingesetzt wird. Den Mäusen wurden dann Computerbildschirme mit einfachen geometrischen Mustern wie horizontalen und vertikalen Linien gezeigt, während die Forscher entweder die Aktivität einzelner Neuronen mithilfe von Elektroden maßen oder eine fortschrittliche mikroskopische Bildgebungstechnik verwendeten, um tatsächlich zu sehen, wie Neuronen feuerten.
Im Vergleich zu Mäusen, denen kein DOI verabreicht worden war, zeigten die medikamentösen Mäuse eine Schwäche in der Stärke der neuronalen Signalübertragung im primären visuellen Kortex. Dieser Bereich ist der erste Ort, an dem visuelle Informationen verarbeitet werden, wenn sie auf das Gehirn treffen, sagte Niell.
"Die Antworten wurden abgewählt", sagte er, "aber die übermittelten Informationen waren die gleichen."
Die Neuronen zeigten auch ein ungewöhnliches Timing. Typischerweise, sagte Niell, explodieren die Neuronen des visuellen Kortex mit einem Aktivitätsschub, wenn sie einem Reiz ausgesetzt werden, und fallen dann auf ein niedrigeres Niveau der laufenden Aktivität ab. Aber für Mäuse auf DOI wurde dieser schnelle anfängliche Ausbruch gestört, sagte er.
Grundsteinlegung
Ein weiterer merkwürdiger Effekt war, dass Mäuse, die zuvor darauf trainiert waren, horizontale oder vertikale Linien zu erkennen, stärkere neuronale Effekte der Medikamente zeigten, sagte Niell. Es ist unklar, was dies bedeutet, aber der Befund könnte darauf hinweisen, dass die Kenntnis eines Stimulus die Wirkung des Halluzinogens beeinflussen könnte.
Mäuse können natürlich nicht sagen, ob sie halluzinieren, sagte Niell. Das macht es schwierig, die Ergebnisse direkt auf den Menschen zu übertragen.
"Dies legt den Grundstein für zukünftige Studien", sagte er.
Unter den Fragen: Wenn die Mäuse halluzinieren, ist die Ursache das geschwächte Signal im primären visuellen Kortex oder sind es die seltsamen Störungen beim Brennen der Neuronen? Sind die Veränderungen, die die Forscher in den Neuronen sahen, eine direkte Folge des halluzinogenen Arzneimittels? Oder könnten die Wirkungen des Arzneimittels auf andere Hirnregionen indirekt zu Veränderungen der visuellen Verarbeitung führen?
Die Forscher planen, die Fragen mit Techniken zu untersuchen, die DOI speziell auf die visuelle Region ausrichten. Sie arbeiten auch daran, Mäuse so zu trainieren, dass sie bestimmte Muster erkennen, damit die Nagetiere anzeigen, was sie sehen. Da die Werkzeuge der Neurowissenschaften immer weiter fortgeschritten sind, ist es zunehmend möglich, das Gehirn auf verschiedenen Verarbeitungsebenen zu vergrößern, sagte Niell.
"Einige der Messungen, die wir durchgeführt haben, konnten vor 10 oder 20 Jahren nicht durchgeführt werden", sagte er.
Die Ergebnisse werden heute (26. März) in der Zeitschrift Cell Reports veröffentlicht.
