Neue Studie: Perineuronale Netze machen Jugend-Erinnerungen vorübergehend unzugänglich

Eine neue Studie zeigt: Erinnerungen, die in der frühen Adoleszenz entstehen, sind später vorübergehend nicht mehr abrufbar. Verantwortlich ist ein Netz aus Proteinen, das bestimmte Nervenzellen umhüllt. Dieses Netz wird im Verlauf der Jugendphase dünner – und mit ihm verschwindet auch der Zugriff auf Erinnerungen an frühere Lebensereignisse.

Bei Mäusen tauchten diese Erinnerungen im Erwachsenenalter schließlich wieder auf, allerdings mit deutlich weniger Details.

Das Ergebnis liefert eine körperliche Erklärung für eine Frage, über die Gedächtnisforscher seit Jahrzehnten streiten. Außerdem fällt der Zeitraum in dieselbe Entwicklungsphase, in der sich beim Menschen Schizophrenie und schwere Depression häufig erstmals zeigen.

Wo ältere Erinnerungen gespeichert werden

Im Mittelpunkt steht der retrospleniale Kortex. Dieses Areal liegt eher im hinteren Teil des Gehirns und trägt dazu bei, Erinnerungen zu speichern, die schon länger bestehen.

Jelena Radulovic, M.D., Ph.D., Professorin für Neurowissenschaften am Albert Einstein College of Medicine (Einstein), untersucht, wie belastende Erlebnisse im Gehirn abgelegt werden.

Ihr Team nahm sich dieses Gebiet vor, weil es Erinnerungen noch lange bewahrt, nachdem der Hippocampus sie gewissermaßen „übergeben“ hat.

Warum perineuronale Netze verschwinden

Um einen Teil der Neuronen in diesem Areal liegen perineuronale Netze: dichte „Käfige“ aus Zucker- und Proteinkomponenten, die eine Verschaltung stabil fixieren. Eine frühere Arbeit hatte zudem gezeigt, dass diese Käfige die darin sitzenden, besonders schnell feuernden Zellen vor Schäden schützen, die ihre eigene Aktivität verursachen kann.

Die Forschenden färbten Mausgehirne in fünf Altersstufen zwischen 21 und 75 Tagen an und zählten die Netze. Im retrosplenialen Kortex war ihre Zahl an Tag 21 und 30 hoch, sank dann jedoch deutlich zwischen Tag 45 und 75.

Im Hippocampus zeigte sich das umgekehrte Bild: Dort blieb die Dichte der Netze in denselben Wochen stabil oder nahm sogar zu.

Eine naheliegende Erklärung wäre gewesen, dass die Region schlicht gewachsen ist und sich dieselben Netze auf mehr Gewebe „verteilen“.

Zwei unabhängige Gehirn-Atlanten sprachen jedoch dagegen: Sie zeigten, dass das Areal in diesem Zeitraum tatsächlich um etwa 7% kleiner wurde – statt sich auszudehnen.

Die verschwundenen Erinnerungen kehren zurück

Um zu prüfen, ob sich der Verlust der Netze im Verhalten widerspiegelt, nutzte das Team einen etablierten Angsttest. Eine Maus verbringt drei Minuten in einer markanten Kammer und erhält dann einen kurzen, milden Stromstoß an den Pfoten.

Danach erstarrt sie („freezing“), wenn sie in diese Kammer zurückgesetzt wird; wie stark dieses Erstarren ausfällt, dient als Maß dafür, wie gut sie sich erinnert.

Mäuse, die mit 29 Tagen konditioniert worden waren, erstarrten zunächst zuverlässig. Sechs Wochen später reagierten die meisten von ihnen kaum noch in derselben Kammer. Tiere, die erst mit 75 Tagen konditioniert worden waren, erstarrten dagegen auch sechs Wochen danach weiterhin.

Der Ausfall war sehr spezifisch. Dieselben jugendlichen Mäuse erstarrten weiterhin bei einem Warnton, der mit dem Stromstoß gekoppelt war – eine Erinnerung, die nicht über diesen Schaltkreis läuft. Außerdem konnten sie die Trainingskammer weiterhin von einer sicheren unterscheiden.

Anschließend gaben die Forschenden in einer anderen Kammer einen einzelnen Stromstoß. Daraufhin sprang das Erstarren in der ursprünglichen Kammer sofort wieder nach oben. Über 36 Tiere hinweg verloren etwa drei Viertel die Erinnerung und gewannen sie später wieder zurück.

Die Erinnerung war also nicht gelöscht worden – vielmehr war der Zugangsweg blockiert. „Das Verhalten passte zur Biologie“, sagte Hui Zhang, Ph.D., Forschungsstipendiat bei Einstein und Erstautor der Studie.

Wiederaufbau des Stützgerüsts im Gehirn

In den Netzen sitzen Parvalbumin-Interneuronen: Zellen, die sehr schnell feuern und den umliegenden Schaltkreis im Zaum halten. Ihre Zahl nahm mit 60 Tagen ab und sank bis 75 Tage weiter.

Markierungsexperimente zeigten, dass die meisten dieser Zellen nicht abgestorben waren. Stattdessen hatten sie aufgehört, das Protein zu produzieren, das sie als Parvalbumin-Zellen erkennbar macht. Ausgerechnet jene, die „still“ wurden, waren auch die mit der dünnsten Netzabdeckung.

Um Ursache und Wirkung zu prüfen, injizierte das Team ein Protein namens HAPLN1 – es „verklebt“ das Netz und hält es zusammen – direkt in die Region. Die Netze blieben erhalten. Die Parvalbumin-Zellen blieben ebenfalls stabil, und das Gedächtnisdefizit verschwand weitgehend.

Damit gelten die Netze als wahrscheinlicher Auslöser für die nachgelagerten Veränderungen. Eine separate Arbeit hatte ihre Entfernung bereits mit einem Ausfall des Langzeitgedächtnisses bei erwachsenen Tieren verknüpft; hier trat der Verlust jedoch von selbst auf – als Teil der normalen Entwicklung.

Ein Molekül treibt den Wandel

Die Netze bestehen aus einer Familie großer, zuckerbeschichteter Proteine. Zwei davon – Aggrecan und Neurocan – nahmen in der späten Adoleszenz sowohl bei Männchen als auch bei Weibchen stark ab.

Die Herstellung dieser Proteine wird durch einen Wachstumsfaktor namens TGFβ2 gesteuert. Die „Arbeitsanweisungen“ des Gehirns zur Produktion von TGFβ2 fielen im retrosplenialen Kortex in denselben Wochen deutlich ab, während der Hippocampus keinen vergleichbaren Rückgang zeigte.

Das Gen, das diese Anweisungen trägt, wies zudem chemische Markierungen auf, die beeinflussen, wie leicht es abgelesen wird – ein Hinweis darauf, dass der Rückgang eher geplant als zufällig ist.

Eine einmalige Infusion von TGFβ2 in das Areal an Tag 44, genau als die Netze zu dünnen begannen, erhöhte eine Woche später die Netzdichte, die Neurocan-Werte und die Parvalbumin-Produktion.

Das Team untersuchte außerdem, ob Signale aus dem heranreifenden Hippocampus den Wandel anstoßen. Das Stummschalten dieses Signalwegs änderte nichts am Gedächtnisdefizit – was dafür spricht, dass die Ursache im retrosplenialen Kortex selbst liegt.

Wiedergewonnene Erinnerungen verlieren Details

Ein Teil der Tiere wurde bis ins mittlere Alter weiter beobachtet. Mit etwa 120 bis 150 Tagen kehrte das Erstarren in der Trainingskammer von allein zurück; zugleich hatte sich die Netzdichte nicht nur erholt, sondern lag sogar über dem Niveau der frühen Adoleszenz.

Die zurückkehrende Erinnerung war jedoch nicht identisch mit der ursprünglichen. Diese Mäuse erstarrten nun ebenso bereitwillig in einer Kammer, in der ihnen nie etwas passiert war.

Offenbar unterschied sich das neu aufgebaute Netz vom ursprünglichen. Deutlich weniger Parvalbumin-Zellen saßen wieder innerhalb der Netze als zuvor, und keine andere Art hemmender Zelle hatte ihren Platz eingenommen.

Dieses Muster erinnert an den sogenannten Reminiszenz-Buckel beim Menschen: Ältere Erwachsene rufen überproportional viele Ereignisse aus ihren Teenagerjahren und frühen Zwanzigern ab, behalten dabei aber oft eher das Gefühl dieser Ereignisse als das, was konkret geschehen ist.

Könnte das auch beim Menschen passieren?

Die Adoleszenz wird vor dem Hintergrund solcher Befunde neu definiert. Früher endete sie im Fachgebiet häufig ungefähr mit 19 Jahren; heute reicht die Arbeitsdefinition bis 24. Zudem verortet das National Institutes of Health die vollständige Hirnreifung in der Mitte bis zum Ende der 20er.

Radulovic interpretiert den Wiederaufbau als potenziell nützlich. Wenn Erinnerungen aus der frühen Adoleszenz weniger „griffig“ sind, kann das einem jungen Tier – oder einem jungen Menschen – ermöglichen, das aktuell Wichtige stärker zu priorisieren.

Diese Flexibilität könnte allerdings einen Preis haben. Schizophrenie und schwere Depression treten typischerweise in der späten Adoleszenz zutage, und genau dieses neuronale Stützgerüst wirkt bei beiden Erkrankungen auffällig verändert. Eine Phase, in der das Gerüst ohnehin instabil ist, wäre damit ein plausibles Zeitfenster für erhöhte Verwundbarkeit.

Eine vergleichbare Destabilisierung wurde in einer Studie aus dem Jahr 2024 auch im präfrontalen Kortex von Mäusen in ähnlichem Alter beschrieben – dort jedoch ausgelöst durch Immunzellen statt durch Netze.

Ein neuer Blick auf die Gedächtnisentwicklung

Die Befunde machen eines klar: Ein Gedächtnisareal, das lange als bereits in der frühen Adoleszenz „fertig“ galt, baut sein Stützgerüst weit darüber hinaus ab und anschließend wieder auf. Erinnerungen, die vor diesem Wiederaufbau angelegt wurden, lassen sich in dieser Zeit schlechter abrufen.

Nun können Forschende prüfen, ob derselbe Zeitplan auch im menschlichen Gehirn abläuft – und ob das Stabilisieren dieses Gerüsts in der späten Adoleszenz zugleich Gedächtnis und psychische Gesundheit schützt.