Wie Geruch Anziehung und Abneigung steuert: die Hirnschaltkreise, die schneller sind als das Bewusstsein
Mäuse müssen noch nie den Geruch eines Raubtiers wahrgenommen haben, um instinktiv zu fliehen. Und sie müssen noch nie einer anderen Maus begegnet sein, um deren Duft anziehend zu finden. Wie das funktioniert und welche Hirnschaltkreise angeborenes Verhalten steuern, war lange unklar. Eine neue Studie identifiziert eine bestimmte Hirnregion als Schaltstelle zwischen Geruchswahrnehmung und unbedingter Reaktion.
Forscher richteten ihr Augenmerk auf den posterolateralen kortikalen Amygdala-Kern (plCoA), einen Teil des limbischen Systems, der bereits mit angeborenem, geruchsgesteuertem Verhalten in Verbindung gebracht worden war. Ihr Befund: Diese Hirnregion verarbeitet zwar Gerüche, kodiert jedoch nicht die Identität eines Dufts. Stattdessen kodiert sie Valenz -- also ob ein Signal mit Anziehung oder mit Abneigung einhergeht. Daraus ergibt sich die nächste Frage: Welche ausgehenden Schaltkreise sind für welche Reaktion verantwortlich?
Zwei Schaltkreise, zwei Reaktionen
In einer Reihe von Experimenten mit Optogenetik, einer Methode, bei der Nervenzellen durch Licht aktiviert oder gehemmt werden, identifizierten die Forscher zwei getrennte Schaltkreise, die vom plCoA ausgehen. Ein Schaltkreis steuert angeborene Anziehung, der andere angeborene Abneigung. Die Schaltkreise projizieren in unterschiedliche Hirnregionen und sind offenbar funktional unabhängig voneinander: Die Aktivierung des einen löst Annäherungsverhalten aus, die Aktivierung des anderen löst Vermeidungsverhalten aus -- unabhängig vom jeweiligen Geruch.
Besondere Relevanz für die Alterungs- und Gesundheitsforschung erhält die Studie durch die übergeordnete Frage, die sie aufwirft: Wie stabil sind angeborene Verhaltensprogramme, und wie verändern sie sich mit dem Alter? Die Funktion der Amygdala verschlechtert sich bei neurodegenerativen Erkrankungen, und bei Alzheimer gelten Riechstörungen sogar als frühes diagnostisches Zeichen. Die Amygdala verarbeitet nicht nur Gerüche, sondern auch Angst, Belohnungssignale und soziale Informationen. Ein genaueres Verständnis davon, wie spezifische Schaltkreise innerhalb der Amygdala Valenzinformationen verarbeiten, könnte helfen zu klären, was bei altersbedingten Veränderungen in den Bereichen Angst, Motivation und Sozialverhalten schiefläuft.
Die Studie ist grundlagenwissenschaftlicher Natur und hat keine unmittelbare therapeutische Anwendung. Doch sie legt ein Stück grundlegender Infrastruktur in einer Hirnregion frei, die im Zentrum des limbischen Systems steht und die sich zudem als eine der ersten erweist, die im Alter und bei Krankheit anfällig wird.