Psilocybin baut Verbindungen im Gehirn um – aber nicht bei jedem gleich

Einfach erklärt

Bei Mäusen hat Psilocybin dafür gesorgt, dass im Gehirn neue Verbindungen entstanden und manche davon länger bestehen blieben. Wie sich das Gehirn veränderte, hing davon ab, ob es zuvor gesund oder durch anhaltenden Stress belastet war. Die Veränderungen ließen sich außerdem von einem Verhalten trennen, das Forschende bei Mäusen als Hinweis auf eine halluzinationsartige Wirkung nutzen. Ob das auch für Menschen gilt, ist noch offen.

Ein Fenster auf die feinen Verbindungen im lebenden Gehirn

Ein Forschungsteam der University of California, Santa Cruz hat untersucht, wie sich die winzigen Kontaktstellen zwischen Nervenzellen nach der Gabe von Psilocybin verändern. Die Studie erschien am 1. Oktober 2026 in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience. Zu den Autorinnen und Autoren gehören Jacob Baker, Emily Kogan, Shaorong Ma, Joe Lo und Yi Xu. Statt das Gehirngewebe erst nach dem Ende des Experiments zu untersuchen, beobachtete das Team die Nervenzellen lebender Mäuse über mehrere Wochen hinweg mit Zwei-Photonen-Mikroskopie.

Im Mittelpunkt standen sogenannte dendritische Dornen: kleine Ausstülpungen an den Fortsätzen von Nervenzellen, über die diese viele Signale anderer Zellen empfangen. Man kann sie sich als veränderliche Kontaktstellen vorstellen. Neue Dornen können entstehen, vorhandene Verbindungen wieder verschwinden, und manche Fortsätze verändern beim Wachsen und Stabilwerden ihre Form. Indem die Forschenden einzelne dieser Strukturen immer wieder verfolgten, konnten sie ihre Entwicklung über die Zeit beobachten. Eine allgemeine Durchschnittsmessung hätte womöglich verdeckt, dass sich einzelne Verbindungen unterschiedlich verhalten.

Innerhalb der ersten 24 Stunden nach der Psilocybin-Gabe bildeten sich deutlich mehr neue dendritische Dornen. Doch nicht nur ihre Anzahl veränderte sich. Das Team stellte auch fest, dass sich manche der frisch entstandenen, zunächst kleineren und weniger stabilen Fortsätze schneller zu größeren, pilzförmigen Strukturen entwickelten. Diese reifere Form geht mit Bestandteilen einher, die eine Verbindung stützen, sowie mit Rezeptoren, die chemische Signale zwischen Nervenzellen aufnehmen. Dazu gehören AMPA-Rezeptoren.

Eine neu entstandene Verbindung bleibt nicht automatisch erhalten und übernimmt auch nicht zwangsläufig dauerhaft eine stabile Funktion. Deshalb ist es wichtig, den weiteren Weg der Dornen zu verfolgen. Den Ergebnissen zufolge reiften einige der nach der Psilocybin-Gabe entstandenen Verbindungen aus und waren noch Wochen später vorhanden. Damit lässt sich eine möglicherweise länger anhaltende strukturelle Veränderung von einem vorübergehenden Zuwachs an Zellfortsätzen unterscheiden. Was jede einzelne dieser Strukturen für die Gehirnfunktion und das Verhalten bedeutet, ist allerdings weiterhin offen.

Das Gehirn reagiert nicht immer gleich

Eine der wichtigsten Erkenntnisse der Studie: Psilocybin vermehrte die Verbindungen nicht unterschiedslos in jeder Situation. Wie sich das Gehirn veränderte, hing davon ab, in welchem Zustand es sich zuvor befand. Bei gesunden Mäusen entstanden zwar mehr neue dendritische Dornen. In den folgenden drei Wochen verschwanden jedoch zugleich einige bereits vorhandene Verbindungen. Das Ergebnis war also kein unbegrenzter Zuwachs, sondern ein Zusammenspiel aus dem Aufbau neuer und dem Abbau bestehender Verbindungen.

Das lässt sich so verstehen: Nervenzellnetzwerke brauchen nicht unbedingt so viele Verbindungen wie möglich. Neue Kontakte hinzuzufügen und gleichzeitig jeden alten zu erhalten, ist nicht zwangsläufig die sinnvollste Reaktion. Vielmehr könnte das Netzwerk durch die Kombination aus Aufbau und Abbau neu geordnet werden. Die Studie hat allerdings Veränderungen im Gehirn von Mäusen beobachtet. Sie kann für sich genommen nicht zeigen, wie sich dieses Gleichgewicht bei Menschen auf Denken oder Stimmung auswirkt.

Das Team untersuchte außerdem Mäuse, die wiederholt leichtem, unvorhersehbarem Stress ausgesetzt worden waren. Dieses experimentelle Modell wird genutzt, um bestimmte Folgen von Stress und Veränderungen an Nervenzellverbindungen zu erforschen. Bei den Tieren ging der Stress mit einem anhaltenden Verlust einiger Synapsen einher. Nach der Gabe von Psilocybin entstanden deutlich mehr neue dendritische Dornen als bei den nicht gestressten Mäusen. Außerdem kam der übermäßige Verlust bereits vorhandener Verbindungen während des Experiments zum Stillstand.

Das bedeutet weder, dass das Mittel sämtliche durch Stress entstandenen Schäden rückgängig macht, noch beweist es, dass eine Behandlung von Depressionen bei Menschen auf dieselbe Weise wirkt. Die Ergebnisse deuten aber darauf hin, dass der Ausgangszustand eine Rolle spielt: Ein beeinträchtigtes Nervenzellnetzwerk muss nicht genauso reagieren wie ein gesundes. Damit stellen die Beobachtungen die einfache Vorstellung infrage, Psilocybin wirke wie ein Schalter, der überall im Gehirn gleichermaßen die Zahl der Verbindungen erhöht. Tatsächlich hing das beobachtete Muster davon ab, in welchem Zustand das Netzwerk in das Experiment startete.

Ein Experiment trennt den Umbau von einem Hinweis auf Halluzinationen

Anschließend ging das Forschungsteam einer anderen Frage nach: Müssen die strukturellen Veränderungen im Gehirn dieselben Mechanismen aktivieren, die mit halluzinationsartigen Wirkungen in Verbindung stehen? Untersucht wurden dafür Serotoninrezeptoren des Typs 2A, kurz 5-HT2A, in sogenannten Pyramidenzellen der fünften Schicht der Großhirnrinde. Diese Zellen gehören zu den Netzwerken, über die die Großhirnrinde Signale weitergibt. Die Studie prüfte jedoch gezielt die Rolle ihrer Rezeptoren in genau dieser Zellgruppe – nicht die Funktion aller Gehirnzellen.

Mit gezielten genetischen Veränderungen beeinflusste das Team, ob diese Zellen die Rezeptoren besaßen. Anschließend verglichen die Forschenden die Bildung und Reifung der dendritischen Dornen mit einer sogenannten Head-Twitch-Reaktion, also einem ruckartigen Kopfschütteln der Mäuse. In der Nagetierforschung dient dieses Verhalten als experimenteller Hinweis auf Wirkungen, die mit Halluzinationen verbunden werden. Es handelt sich aber nicht um einen Bericht der Tiere über ein bewusstes Erleben und lässt sich nicht direkt mit dem gleichsetzen, was Menschen als Halluzination beschreiben.

Wurden 5-HT2A-Rezeptoren gezielt in den Pyramidenzellen der fünften Schicht wiederhergestellt, konnte Psilocybin die Bildung und Reifung dendritischer Dornen anstoßen – obwohl die Mäuse keine Head-Twitch-Reaktion zeigten. Entfernten die Forschenden die Rezeptoren dagegen aus diesen Zellen, blieb die beobachtete strukturelle Veränderung aus. Die Head-Twitch-Reaktion trat dennoch weiterhin auf. Durch den genetischen Eingriff ließen sich somit zwei Vorgänge voneinander trennen: Der eine betrifft den Umbau von Verbindungen in diesen Zellen, der andere zeigt sich in einem Verhalten, das auch ohne die Rezeptoren in dieser Zellgruppe auftreten kann.

Ein solches Ergebnis wird manchmal als doppelte Dissoziation bezeichnet. Dabei wird derselbe Faktor in zwei entgegengesetzte Richtungen verändert. So lässt sich zeigen, dass zwei beobachtete Vorgänge nicht zwingend so eng zusammenhängen, wie man zunächst vermuten könnte. Den Ergebnissen zufolge war die Aktivierung von Serotonin-2A-Rezeptoren in den Pyramidenzellen der fünften Schicht notwendig und ausreichend, um den im Experiment gemessenen synaptischen Umbau auszulösen. Für die Head-Twitch-Reaktion waren diese Rezeptoren in den betreffenden Zellen hingegen nicht erforderlich. Daraus folgt jedoch nicht, dass die Forschenden bereits ein fertiges, nicht halluzinogenes Medikament gefunden haben. Sie haben vielmehr einen zellulären Mechanismus eingegrenzt, der die Suche nach solchen Wirkstoffen unterstützen könnte.

Was die Ergebnisse für mögliche Behandlungen bedeuten könnten

Psilocybin wird als möglicher Bestandteil psychischer Behandlungen erforscht, auch für Depressionen, die sich nur schwer behandeln lassen. Von einem Ergebnis bei Mäusen auf einen klinischen Nutzen für Menschen zu schließen, erfordert jedoch eigenständige Belege. In der vorliegenden Studie wurden Veränderungen an Nervenzellverbindungen beobachtet und ein Stressmodell sowie eine Verhaltensreaktion bei Nagetieren eingesetzt. Menschen mit einer Erkrankung wurden nicht behandelt, und mögliche Behandlungserfolge beim Menschen wurden nicht verglichen. Die Studie beweist daher nicht, dass das Nachwachsen dendritischer Dornen allein Depressionssymptome lindern kann.

Dennoch eröffnen die Ergebnisse eine interessante Richtung für die Arzneimittelforschung: Wenn sich genauer verstehen lässt, welche Signale Zellen dazu bringen, neue Verbindungen aufzubauen und diese reifen zu lassen, könnten sich womöglich Wirkstoffe entwickeln lassen, die die strukturelle Anpassungsfähigkeit des Gehirns fördern, ohne halluzinogene Wirkungen hervorzurufen. Das ist eine Forschungsperspektive – kein verfügbares Medikament und kein bereits nachgewiesener klinischer Erfolg. Auch wenn ein bestimmter Rezeptor in einer Zellgruppe wichtig ist, ist damit noch längst nicht der ganze Weg geschafft. Ein möglicher Wirkstoff müsste auf Sicherheit und Wirksamkeit geprüft werden. Zudem wäre zu untersuchen, wie er sich auf verschiedene Gehirnfunktionen auswirkt, bevor seine Wirkung in kontrollierten Studien mit Menschen überprüft werden kann.

Wichtig ist die Studie auch, weil sie den zeitlichen Verlauf sichtbar macht, den eine einzelne Messung nach der Behandlung nicht erfassen könnte. Neue dendritische Dornen traten innerhalb von 24 Stunden auf; anschließend konnten die Forschenden verfolgen, wie einige davon reiften und ihre Spuren über Wochen hinweg erhalten blieben. Das wirft Fragen zu den einzelnen Phasen der Reaktion auf: Was setzt die Veränderung in Gang? Welche Verbindungen werden dauerhaft stabil? Und warum verschiebt sich das Gleichgewicht zwischen Aufbau und Abbau in einem gestressten Gehirn? Die Studie beantwortet nicht alle diese Fragen. Sie macht es aber möglich, ihnen mithilfe der direkten Beobachtung von Nervenzellstrukturen gezielt nachzugehen.

Die Arbeit wurde durch das National Institute of Mental Health und das National Institute on Aging in den USA unterstützt. Das Psilocybin stammte aus dem Bereitstellungsprogramm des National Institute on Drug Abuse. Diese Angaben ordnen die Studie als Grundlagenforschung ein, die bildgebende Beobachtungen am lebenden Gehirn mit genetischen Eingriffen verbindet, um zunächst die zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen. Erst danach lassen sich mögliche Anwendungen beurteilen. Die Grenzen der Ergebnisse müssen dabei klar bleiben: Eine Maus bildet die psychische Erfahrung eines Menschen nicht vollständig ab, und die Head-Twitch-Reaktion ist kein unmittelbares Maß für Bewusstsein oder Wahrnehmung.

Fazit

Die Studie der University of California, Santa Cruz zeichnet ein genaueres Bild davon, wie Psilocybin Verbindungen im Gehirn verändern könnte: Innerhalb von 24 Stunden entstanden mehr neue dendritische Dornen, einige reiften aus und blieben Wochen bestehen. Ob Verbindungen hinzukamen oder verschwanden, hing davon ab, ob das Gehirn gesund oder durch anhaltenden Stress belastet war. Genetische Experimente zeigten zudem, dass sich der Umbau von Verbindungen in bestimmten Zellen der Großhirnrinde von der Head-Twitch-Reaktion bei Mäusen trennen ließ. Das ist ein wichtiger Schritt zum Verständnis möglicher Wirkmechanismen und für die Planung weiterer Forschung, aber kein Beleg für eine Behandlung beim Menschen. Ob ein möglicher Nutzen besteht und ob eine Behandlung sicher ist, müssen direkte klinische Studien erst noch zeigen.