Der Einfluss von Propofol auf die frühe Gedächtniskonsolidierung

Abstract

Die Gedächtniskonsolidierung beschreibt den Vorgang, in dem das Kurzzeitgedächtnis ins Langzeitgedächtnis überführt wird. Die zugrundeliegenden Mechanismen lassen sich auf der synaptischen und der Systemebene des Gehirns abbilden. In neueren Studien mit Tiermodellen konnte die Interaktion zwischen der Stabilisierung von Synapsen und der Reorganisation von hippocampal-neokortikalen Netzwerken als neuronale Korrelate der Gedächtniskonsolidierung gezeigt werden. Komplementäre Daten von Menschen fehlen bisher. In dieser Arbeit berichten wir über einen neuropharmakologischen Ansatz am Menschen mit dem Anästhetikum Propofol (2,6-Diisopropylphenol). Die Wirkung des GABA(A)-Agonisten auf die Gedächtniskonsolidierung wurde mit einer für hippocampale Dysfunktion sensitiven Gedächtnisaufgabe (VLMT) untersucht. Proband*innen, die im Rahmen einer kleinen ophthalmologischen Operation eine total intravenöse Anästhesie mit Propofol erhielten, lernten präoperativ eine Wortliste, die postoperativ auf die Abruf- und Wiedererkennungsleistung hin getestet wurde. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Gabe von Propofol kurz nach dem Lernen (Median 13 min) die Abrufleistung nach der Operation signifikant beeinträchtigt, während die Wiedererkennungsleistung konstant bleibt. Der amnestische Effekt von Propofol erwies sich als kritisch zeitabhängig, der Effekt konnte demnach bei einer späteren Verabreichung (Median 105 min) nicht gezeigt werden. Wir schließen daraus, dass es nach dem Lernen ein kurzes Zeitfenster gibt, in dem Propofol über GABAerge Modulation frühe vom Hippocampus abhängige Schritte der Gedächtniskonsolidierung beeinträchtigt. Die Vollnarkose mittels Propofol erzeugt so eine vorübergehende pharmakologische „Läsion“ in den neuronalen Substraten, die in die Gedächtniskonsolidierung eingebunden sind. Unser experimenteller Ansatz ermöglicht zum ersten Mal eine Modulation der frühen Schritte der Gedächtniskonsolidierung beim Menschen, die frei von neuropsychiatrischen Störungen oder Hirnoperationen sind.

Memory consolidation describes a process in which a short-term memory is transformed into a long-term memory. This process depends on mechanisms at the synaptic and system levels of the brain. Recent studies have shown an interaction between the stabilization of synapses and reorganization of hippocampal-neocortical networks using animal experiments. There is currently a lack of complementary data from humans. This article reports a new neuropharmacological approach in humans using the anesthetic propofol (2,6-diisopropylphenol). The effect of the GABA(A)-agonist on memory consolidation was investigated using a memory task sensitive to hippocampal dysfunction (R-AVLT). Subjects who received total intravenous anesthesia with propofol during minor ophthalmic surgery learned a word list before surgery and were tested postoperatively for recall and recognition performance. The results show that propofol administration shortly after learning (median 13 min) significantly impaired postoperative recall performance, whereas recognition performance was spared. The amnestic effect of propofol was critically time-dependent and was not found with later administration (median 105 min). We conclude that there is a brief window of time after learning in which propofol impairs the hippocampus-dependent early stages of memory consolidation via GABAergic modulation. General anesthesia with propofol thus creates a transient pharmacological “lesion” in the neuronal substrates involved in memory consolidation. Our experimental approach allows for modulation of the early stages of memory consolidation in humans free of neuropsychiatric disorders or brain surgery for the first time.