Steve Ramirez: Im ersten Jahr an der Uni
saß ich in meinem Zimmer,
aß eimerweise "Ben & Jerry's"-Eis,
schaute irgendwelchen Schund im TV
und nur vielleicht hörte ich dabei Taylor Swift.
Ich hatte gerade eine Trennung hinter mir.
(Gelächter)
Lange Zeit rief ich mir immer wieder
Erinnerungen an diese Person ins Gedächtnis
und wünschte, ich könnte dieses herzzerreißende
graue Gefühl in meinem Inneren loswerden.
Nun bin ich ja zufällig Neurowissenschaftler
und so wusste ich, dass die Erinnerung an jene Person
und der furchtbare emotionale Unterton dieser Erinnerung
von unterschiedlichen Systemen im Gehirn gesteuert werden.
So überlegte ich: Wie wäre es, wenn man ins Gehirn eindringen
und dieses widerliche Gefühl herauslöschen,
aber die Erinnerung an die Person intakt lassen könnte?
Ich merkte aber, dass das für den Moment etwas viel verlangt ist.
Aber vielleicht könnte man ja ins Gehirn eindringen
und mit einer einzigen Erinnerung anfangen?
Könnte man diese Erinnerung wieder zurückholen
und vielleicht sogar mit ihrem Inhalt spielen?
Bei all dem hoffe ich, dass eine ganz bestimmte Person
diesen Vortrag nicht hört.
(Gelächter)
Es gibt nämlich einen Haken. Es gibt einen Haken.
Diese Ideen erinnern zwar an Filme wie "Total Recall",
"Eternal Sunshine of the Spotless Mind",
oder "Inception".
Aber die Stars, mit denen wir arbeiten,
sind die Berühmtheiten aus dem Labor.
Xu Liu: Labormäuse.
(Gelächter)
Als Neurowissenschaftler arbeiten wir im Labor mit Mäusen
und versuchen zu verstehen, wie das Gedächtnis funktioniert.
Heute möchten wir Sie davon überzeugen,
dass es wirklich möglich ist, eine Erinnerung im Gehirn
zu aktivieren – in Lichtgeschwindigkeit.
Es gibt dabei zwei einfache Schritte.
Zuerst sucht man eine Erinnerung im Gehirn und markiert sie.
Danach aktiviert man sie mit einem Schalter.
So einfach ist das.
(Gelächter)
SR: Glauben Sie uns nicht?
Ehrlich gesagt, es ist nicht ganz so einfach, eine Erinnerung im Gehirn zu finden.
XL: Richtig. Es ist sogar viel schwieriger,
als beispielsweise eine Nadel im Heuhaufen zu finden,
denn bekanntlich ist eine Nadel wenigstens etwas,
das man real anfassen kann.
Die Erinnerung hingegen kann man nicht anfassen.
Außerdem gibt es viel mehr Zellen in einem Gehirn
als Strohhalme in einem typischen Heuhaufen.
Die Aufgabe ist also ein wenig einschüchternd.
Zum Glück hilft uns aber das Gehirn selbst dabei.
Es zeigte sich, dass wir das Gehirn nur dazu bringen müssen,
eine Erinnerung zu erschaffen.
Danach zeigt es uns selber, welche Zellen
an genau dieser Erinnerung beteiligt sind.
SR: Was passierte also in meinem Gehirn,
während ich mich an meine Ex erinnerte?
Wenn man die menschliche Moral mal kurz ignorieren
und mein Gehirn in Scheiben schneiden würde,
könnte man sehen, dass eine unglaubliche Zahl
von Hirnregionen aktiv war, während ich diese Erinnerung abrief.
Eine Hirnregion wäre dabei besonders aktiv:
Der Hippocampus, von dem man seit Jahrzehnten annahm,
dass er die Erinnerungen an das, was uns lieb und teuer ist,
verarbeitet. und dadurch
ist er ein idealer Ort, um nach einer Erinnerung zu suchen,
die vielleicht reaktiviert werden könnte.
XL: Wenn man in den Hippocampus hineinschaut,
sieht man natürlich eine Menge Zellen,
doch wir können auch sehen, welche Zellen
an einer bestimmten Erinnerung beteiligt sind.
Wenn eine Zelle nämlich aktiv ist,
etwa, wenn sie eine Erinnerung erzeugt,
hinterlässt sie einen Abdruck, der uns später zeigt,
dass sie kürzlich aktiv war.
SR: Es ist wie ein Gebäude, dessen Lichter in der Nacht zeigen,
dass dort zu einem bestimmten Zeitpunkt wahrscheinlich jemand arbeitet.
Genauso gibt es biologische Sensoren in einer Zelle,
die nur dann eingeschaltet sind,
wenn diese Zelle gerade gearbeitet hat.
Diese biologischen "erleuchteten Fenster" zeigen also,
dass eine Zelle soeben aktiv war.
XL: Wir trennten nun einen Teil dieses Sensors ab
und befestigten ihn an einem Schalter, der die Zellen kontrolliert
und packten den Schalter dann in einen modifizierten Virus
und spritzten diesen ins Gehirn der Mäuse.
Wenn nun eine Erinnerung gebildet wird,
werden alle aktiven Zellen dieser Erinnerung
auch mit diesem Schalter ausgestattet sein.
SR: So sieht der Hippocampus also beispielsweise aus,
nachdem sich eine Erinnerung an Angst gebildet hat.
Dieses blaue Meer hier
sind dichtgepackte Hirnzellen,
aber die grünen Hirnzellen,
die grünen Zellen sind jene, die eine spezielle Erinnerung
an Angst in sich tragen.
Wir sehen also hier, wie die flüchtige Struktur der Angst
kristallisiert wurde.
Dieses Bild ist nämlich der Querschnitt einer Erinnerung.
XL: Nun zum Schalter, den wir erwähnt haben:
Dieser Schalter sollte sehr schnell reagieren
und nicht Minuten oder gar Stunden dafür brauchen.
Er sollte so schnell sein wie das Gehirn und in Millisekunden funktionieren.
SR: Was meinst du, Xu?
Könnten wir zum Beispiel ein Medikament verwenden,
das die Hirnzellen aktiviert oder deaktiviert?
XL: Nee. Medikamente sind zu chaotisch. Sie verteilen sich überall.
Außerdem dauert es ewig, bis die Zellen darauf reagieren.
Damit könnten wir die Erinnerungen nicht in Echtzeit kontrollieren.
Was meinst du, Steve, vielleicht würde es mit Stromschlägen funktionieren?
SR: Strom wäre vielleicht schnell genug,
aber es wäre schwierig, damit genau die Zellen zu treffen,
die eine Erinnerung festhalten
und wahrscheinlich würde das Gehirn dabei verbrutzeln.
XL: Oh, das stimmt wohl. Hmm, dann müssen wir eben
eine bessere Methode finden,
die mit Lichtgeschwindigkeit auf die Hirnzellen wirkt.
SR: Zufälligerweise breitet sich ja Licht mit Lichtgeschwindigkeit aus.
Vielleicht könnte man also Licht verwenden,
um Erinnerungen zu aktivieren oder deaktivieren.
XL: Das wäre ziemlich schnell.
SR: – und da Hirnzellen normalerweise
nicht auf Lichtpulse reagieren,
würden nur jene auf diese Pulse reagieren,
die einen lichtempfindlichen Schalter besitzen.
Als erstes müssen wir also Hirnzellen dazu bringen,
dass sie auf Laserstrahlen reagieren.
XL: Jawohl, so ist es.
Wir wollen Laserstrahlen ins Gehirn schießen.
(Gelächter)
SR: Die Technologie, die wir dabei verwenden, heißt Optogenetik.
Mit Optogenetik wird dieser Schalter hergestellt,
mit dem die Hirnzellen an- oder abgeschaltet werden.
Dieser Schalter heißt Channelrhodopsin
und ist hier sichtbar als grüne Punkte an dieser Hirnzelle.
Man kann sich das Channelrhodopsin als eine Art lichtempfindlichen Schalter vorstellen,
der künstlich in Hirnzellen eingebaut wird,
so dass die Hirnzellen nun an- und abgeschaltet werden können,
indem man diesen Schalter betätigt
und in unserem Fall wird der Schalter mit Lichtpulsen gesteuert.
XL: Wir befestigen also diesen lichtempfindlichen Channelrhodopsin-Schalter
am Sensor, der vorher erwähnt wurde,
und spritzen das Ganze ins Gehirn.
Wenn jetzt eine neue Erinnerung entsteht,
wird jede aktive Zelle dieser Erinnerung
einen solchen lichtempfindlichen Schalter besitzen,
und wir können diese Zellen
mit einem solchen Laserstrahl kontrollieren.
SR: Probieren wir das doch gleich mal aus.
Wir nehmen also unsere Mäuse
und setzen sie in eine Kiste wie diese hier
und versetzen ihnen einen ganz leichten Stromschlag am Fuß.
Diese Kiste löst dadurch eine Erinnerung an Angst aus.
Die Mäuse lernen, dass hier etwas Schlimmes passiert ist.
Durch unser System werden die Zellen, die im Hippocampus
an der Entstehung dieser Erinnerung beteiligt sind,
genau diese Zellen werden nun das Channelrhodopsin enthalten.
XL Wenn man so klein ist wie eine Maus,
fühlt man sich von der ganzen Welt bedroht
und die beste Verteidigungsstrategie ist,
möglichst nicht entdeckt zu werden.
Wenn eine Maus also Angst hat,
zeigt sie dieses typische Verhalten:
Sie bleibt in einer Ecke der Kiste
und versucht, keinen Körperteil zu bewegen.
Diese Haltung nennt man Erstarrung.
Wenn sich die Maus nun erinnert, dass in dieser Kiste etwas Schlimmes passiert ist,
und wir sie wieder in die gleiche Kiste setzen,
wird sie mit Erstarrung reagieren,
weil sie von den bedrohlichen Dingen in der Kiste
nicht entdeckt werden will.
SR: Die Erstarrung kann man sich also etwa so vorstellen,
wie wenn man nichtsahnend eine Straße entlang geht
und plötzlich, aus dem Nichts heraus,
auf den Ex-Freund oder die Ex-Freundin trifft.
Zwei furchtbare Sekunden lang wird man überlegen:
"Was soll ich bloß tun? Hallo sagen?
Die Hand schütteln? Mich umdrehen und wegrennen?
Oder soll ich mich totstellen?"
Durch diese flüchtigen Gedanken wird man einen Moment wie gelähmt sein
und wie ein Kaninchen vor der Schlange stehen.
XL: Wird die Maus nun aber in eine total andere Kiste gesetzt,
wie diese hier,
wird sie keine Angst haben,
da sie keinen Grund hat, sich vor dieser neuen Umgebung zu fürchten.
Doch was geschieht, wenn wir die Maus in die neue Kiste setzen
und gleichzeitig mit dem Laserstrahl
ihre Erinnerung an Angst aktivieren?
Können wir die Angst-Erinnerung von der ersten Kiste
in dieser neuen Umgebung wieder hervorrufen?
SR: Hier ist das Millionen-Dollar-Experiment.
Ich erinnere mich genau an den Tag:
ich weiß noch, dass die Red Sox gerade gewonnen hatten;
es war ein grüner Frühlingstag,
perfekt für einen Spaziergang am Fluss,
und vielleicht einen Abstecher ins italienische Viertel,
um ein paar Cannoli zu holen, ich sag's nur.
Xu und ich saßen jedoch
in einem fensterlosen, dunklen Raum
und bewegten nicht einmal unsere Augenlider,
weil wir einen Computerbildschirm anstarrten.
Wir schauten diese Maus an und versuchten zum ersten Mal,
mithilfe unserer Technologie eine Erinnerung zu aktivieren.
XL: Und das sahen wir:
Als wir die Maus in die Kiste setzten,
begann sie diese zu erforschen; sie schnüffelte herum,
ging herum, dachte nichts Böses,
denn Mäuse sind von Natur aus
ziemlich neugierige Tiere.
Sie wollen wissen, was in der neuen Kiste so los ist.
Es ist interessant.
Aber in dem Moment, als wir den Laser anschalteten – jetzt –
erstarrte die Maus plötzlich.
Sie blieb stehen und versuchte, sich nicht zu bewegen.
Man sieht die Erstarrung.
Allem Anschein nach konnten wir also wirklich
die Erinnerung an die Angst von der ersten Kiste
in der neuen Umgebung wieder aktivieren.
Während wir dem zusahen, waren Steve und ich
ebenso schockiert wie die Maus.
(Gelächter)
Nach dem Experiment gingen wir also
ohne zu sprechen aus dem Raum.
Nach einer ziemlich langen, unangenehmen Stille
fand Steve seine Sprache wieder.
SR: "Hat das eben funktioniert?"
XL: "Ja", sagte ich. "Es hat tatsächlich funktioniert!"
Wir waren ganz aus dem Häuschen.
Dann veröffentlichten wir unsere Erkenntnisse
im Journal "Nature".
Seit der Veröffentlichung unserer Studie
erhielten wir unzählige Kommentare
im Internet.
Wir wollen einige davon anschauen.
[OMGGG ENDLICH ... da kommt noch so viel auf uns zu, virtuelle Realität, neurale Manipulation, visuelle Traumnachbildung ... neuronale Kodierung, Schreiben und Neu-Schreiben von Erinnerungen, psychische Krankheiten. Ahhh, die Zukunft ist fantastisch ]
SR: Es ist auffällig, dass die Leute sehr klare Meinungen
über diese Art Forschung haben.
Nun teile ich den Optimismus dieses ersten Zitats total,
denn auf einer Skala von eins bis überirdisch
ist es eine der wohlklingendsten Lobreden,
die uns je begegnet ist.
(Gelächter)
Es gab aber auch andere Meinungen.
[Ziemlich erschreckend ... Was ist, wenn das in ein paar Jahren auch bei Menschen ganz leicht geht? OMG, DIE MENSCHHEIT IST VERLOREN]
XL: Wir sind uns wohl alle einig, dass das zweite Zitat
dass es irgendwie nicht so positiv ist.
Es erinnert uns aber auch daran,
dass wir zwar jetzt noch mit Mäusen arbeiten,
dass wir uns jetzt schon Gedanken machen sollten
über die möglichen ethischen Auswirkungen
der Gedächtniskontrolle.
SR: Im Geiste des dritten Zitats
möchten wir nun von einem anderen Projekt erzählen,
an dem wir kürzlich im Labor arbeitete: Das Projekt "Inception", also "Beginn".
["Darüber sollte es einen Film geben. Wo sie den Leuten Ideen ins Gehirn einpflanzen und sie für ihre eigenen Zwecke kontrollieren können. Der Titel wird Inception."]
Wir überlegten, dass wir ja nun eine Erinnerung reaktivieren können –
wie wäre es nun, an dieser Erinnerung ein wenig herumzubasteln?
Könnten wir vielleicht sogar eine falsche Erinnerung daraus machen?
XL: Natürlich sind Erinnerungen differenziert und dynamisch,
aber der Einfachheit halber stellen wir uns eine Erinnerung
wie einen Filmclip vor.
Bisher haben wir einfach erklärt, dass wir auf "Play" drücken
und damit den Film abspielen können –
egal wann, egal wo.
Aber besteht auch die Möglichkeit, dass wir ins Gehirn eindringen
und den Film bearbeiten können,
so dass er anders wird als das Original?
Ja, das können wir.
Eigentlich müssen wir nichts anderes tun
als wie vorher eine Erinnerung mit Laser zu aktivieren,
doch wenn wir gleichzeitig neue Informationen haben,
die wir in die Erinnerung einbauen,
wird die Erinnerung verändert.
Es ist etwa wie ein Remix unseres Films.
SR: Und wie können wir das machen?
Wir suchen im Gehirn nicht nach einer Erinnerung an Angst,
sondern nehmen die Tiere
und setzen sie zum Beispiel in eine blaue Kiste wie diese hier
und nun suchen wir die Gehirnzellen, welche die blaue Kiste darstellen.
Nun bringen wir sie dazu, auf die Lichtpulse zu reagieren,
so wie wir das vorher erklärt haben.
Am nächsten Tag nehmen wir die Tiere
und setzen sie in eine rote Kiste, die sie noch nicht kennen.
Wir können nun Licht in ihre Gehirne schießen und dadurch
die Erinnerung an die blaue Kiste reaktivieren.
Was passiert aber nun, wenn wir dem Tier,
während es sich an die blaue Kiste erinnert,
an den Füßen ein paar leichte Stromschläge verpassen?
Wir versuchen also, künstlich eine Verbindung
zwischen der Erinnerung an die blaue Kiste
und die Stromschläge herzustellen.
Beides soll verknüpft werden.
Um zu testen, ob wir das konnten,
nehmen wir die Mäuse jetzt wieder
und setzen sie zurück in die blaue Kiste.
Wir haben also gerade die Erinnerung an die blaue Kiste reaktiviert
und der Maus gleichzeitig einige leichte Stromschläge verpasst,
und nun erstarrt sie plötzlich.
Das Tier scheint sich zu erinnern, dass es in dieser Umgebung Stromschläge bekam,
obwohl das so gar nie passiert ist.
Es hat also eine falsche Erinnerung,
weil es sich fälschlicherweise vor der Umgebung fürchtet,
wo es im Grunde genommen
nie etwas Schlimmes erlebt hat.
XL: Bisher haben wir aber erst gesehen,
wie dieser lichtgesteuerten Schalter auf "an" gestellt wird.
Wir haben jedoch auch einen lichtgesteuerten "Aus"-Schalter,
und wir können uns vorstellen,
dass dieser "Aus"-Schalter es möglich macht,
eine Erinnerung abzuschalten – egal wann, egal wo.
Alles, was wir heute erzählt haben,
basiert auf dem philosophischen Prinzip der Neurowissenschaft,
dass der Verstand mit seinen geheimnisvollen Eigenschaften
eigentlich aus Materie besteht, an der wir herumbasteln können.
SR: Für mich heißt das,
dass ich eine Welt sehe, in der wir
Erinnerungen wiederherstellen können, wie wir wollen.
Ich sehe auch eine Welt vor mir, in der wir unerwünschte Erinnerungen auslöschen können.
Ich sehe sogar eine Welt, wo das Überarbeiten von Erinnerungen
eine Realität ist,
weil wir in einer Zeit leben, in der es möglich ist,
Fragen aus der Science Fiction zu pflücken
und sie in der experimentellen Realität auszuprobieren.
XL: Heutzutage versuchen Leute im Labor
und in anderen Gruppen auf der ganzen Welt
mit ähnlichen Methoden, Erinnerungen zu aktivieren oder zu bearbeiten.
Alte und neue, positive und negative,
alle Arten von Erinnerungen,
damit wir verstehen, wie die Erinnerung funktioniert.
SR: Eine unserer Laborgruppen hat zum Beispiel
herausgefunden, welche Hirnzellen eine Angst-Erinnerung ausmachen
und wandelte sie in angenehme Erinnerungen um – einfach so.
Genau das meinte ich mit "überarbeiten".
Ein Typ im Labor schaffte es sogar, Erinnerungen von
weibliche Mäusen in männlichen Mäusen zu reaktivieren.
Das soll ja eine eine angenehme Erfahrung sein.
XL: Wir leben wirklich in einer aufregenden Zeit,
in der die Wissenschaft keine vorgegebene Höchstgeschwindigkeit kennt,
sondern nur von der eigenen Vorstellungskraft begrenzt wird.
SR: Zum Schluss bleibt die Frage: Was machen wir aus all dem?
Wie fördern wir diese Technologie?
Diese Fragen sollen nicht einfach
im Labor beantwortet werden,
und deshalb war ein Ziel dieses Vortrags, Ihnen allen
aufzuzeigen, was mit der modernen Neurowissenschaft
alles möglich ist,
doch genau so wichtig ist es nun,
dass sich alle an dieser Diskussion beteiligen.
So sollten wir nun gemeinsam überlegen, welche Bedeutung das alles hat
und was wir damit erreichen können und wollen,
denn Xu und ich glauben, dass da ein paar wirklich große Entscheidungen
vor uns allen liegen.
Vielen Dank. Xu: Vielen Dank.
(Applaus)