Persönlichkeitsmerkmale und Gehirnaktivität Verhaltensmuster: Angsthase nach nur zwei Generationen

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Ob jemand schreckhaft ist, liegt nur zum Teil an eigenen Erfahrungen. Wie Forscher des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie an Zebrafischlarven gezeigt haben, können sich ausgeprägte Verhaltensmuster nach nur zwei Generationen in einer Population durchsetzen und im Gehirn manifestieren. Die unterschiedlich ausgeprägten Hirnaktivitäten bei den Fischen könnten auch zum besseren Verständnis von Persönlichkeitsmerkmalen beim Menschen führen.

Planegg – Die Persönlichkeit des Menschen zeigt sich in vielen Varianten: Es gibt forsche und zurückhaltende Individuen. Manche zucken bei einem unerwarteten Knall heftig zusammen, andere sehen sich nur gelassen nach der Quelle des Lärms um.

Auch junge Zebrafische zeigen eine große Bandbreite an Reaktionen auf äußere Reize: Ein lautes Geräusch ruft bei einigen Tieren eine panische Fluchtreaktion hervor; andere bleiben davon unbeeindruckt. Wiederholt sich dieses Geräusch, lernen Fische der einen Gruppe, es schnell zu ignorieren, wohingegen sich die anderen nie so recht daran gewöhnen können. Zwischen diesen beiden Extremen – gelassen bis schreckhaft – gibt es eine zahlreiche Abstufungen in der Verhaltensweise.

Zucht zu extremen Verhaltensweisen

Dass sich diese Verhaltensmuster sogar im Gehirn manifestieren, haben nun Carlos Pantoja und Kollegen vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie gezeigt. Die Forscher verpaarten jeweils nur Tiere innerhalb der extrem gelassenen und der extrem schreckhaften Gruppen. Bereits nach zwei Generationen unterschieden sich die Gehirne der schreckhaften Fischbrut deutlich von den Gehirnen der gelassenen Fischnachkommen.

In den durchsichtigen Fischlarven beobachteten die Wissenschaftler, welche Hirnregionen durch den lauten Ton aktiviert wurden. Die Nachkommen der beiden Verhaltensextreme zeigten deutliche Unterschiede der Nervenzellaktivität in einem Teil des Hypothalamus und im so genannten dorsalen Raphe-Kern. In diesen Bereichen schüttet das Gehirn die Neuromodulatoren Dopamin bzw. Serotonin aus, welche auch mit menschlichen Persönlichkeitsunterschieden und sogar psychiatrischen Erkrankungen in Zusammenhang gebracht werden.

„Das Verhältnis der Zellaktivität in diesen beiden Hirnregionen könnte beeinflussen, wie empfindlich einzelne Fische auf den Ton reagieren und wie schnell sie sich daran gewöhnen“, erklärt Pantoja. „Das ist aber sicher nur ein Baustein, denn es gibt auch Unterschiede in einer ganzen Reihe anderer Regionen.“

Schaltkreis im Gehirn von Zebrafischen

Wie ein Neuronenbündel das Verhalten steuert

Persönlichkeitsmerkmale und deren Folgen

Interessanterweise zeigten die Nachkommen der beiden Fischgruppen nicht nur die erwarteten Unterschiede in ihren Schreckreaktionen. Die gelasseneren Fischnachkommen waren als Larven auch deutlich weniger spontan aktiv. Als Erwachsene gewöhnten sich diese Fische dann langsamer an eine neue Umgebung als erwachsene, schreckhafte Fische. „Das klingt erst einmal paradox. Doch es könnte sein, dass die frühe Neigung zu ängstlichen Überreaktionen die spätere Stressreaktion eher dämpft,“ mutmaßt Pantoja. Ähnliche Langzeiteffekte der frühen Stressverarbeitung sind auch von Säugetieren bekannt.

In beiden Fischgruppen wurde der Dopamin-ausschüttende Teil des Hypothalamus im Zuge der Schreckreaktion aktiviert. Während diese Region in den gelassenen Fischen jedoch erst durch den Ton angeschaltet wurde, war sie bei den schreckhaften Fischen dauerhaft aktiv. Bereits nach zwei Generationen Verhaltensselektion schienen sich diese Tiere in ständiger Fluchtbereitschaft zu befinden.

„Die Geschwindigkeit, in der Persönlichkeitsmerkmale in der Evolution verschoben und fixiert werden können, ist bemerkenswert“, sagt Prof. Dr. Herwig Baier, Direktor am MPI für Neurobiologie. „Vielleicht geht dieser Prozess bei Populationen von Homo sapiens ähnlich schnell.“ Der Zebrafisch könnte hier erste Hinweise auf die beteiligten Hirnstrukturen und die genetische Basis dieser Änderungen liefern.

Originalpublikation: Carlos Pantoja, Johannes Larsch, Eva Laurell, Greg Marquart, Michael Kunst & Herwig Baier: Rapid effects of selection on brain-wide activity and behavior, Current Biology, online 06. August 2020, DOI: 10.1016/j.cub.2020.06.086

* Dr. S. Merker, Max-Planck-Institut für Neurobiologie, 82152 Planegg

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