Skip to content. | Skip to navigation

 
 

Landvermesser im Gehirn

Uns im Raum zu orientieren, ist eine lebenswichtige Fähigkeit, die wir der Leistung mehrerer Hirnareale verdanken. Im Tierversuch fanden Forscher sogar spezialisierte Nervenzellen, die allein dafür da sind, Informationen im Raum zu verarbeiten.

Copyright: Ralf Hiemisch / fStop / Getty Images

Im eigenen Wohnviertel finden wir uns gut zurecht. Den Weg zum Supermarkt um die Ecke oder in die nächstgelegene Apotheke laufen wir, ohne lange darüber nachzudenken. Dabei ist die Orientierung im Raum eine wichtige Fähigkeit, die ohne Gedächtnisleistung nicht denkbar wäre.

Wie unser Gehirn diese Orientierung meistert, haben 2007 Wissenschaftler des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf getestet. Über einen Monitor wurden 16 Freiwilligen Bilder einer fiktiven Stadt präsentiert. Via Joystick mussten sie in der fremden Umgebung Orientierungsaufgaben lösen. Währenddessen nahm ein Kernspintomograph Schnittbilder ihres Gehirns auf. Die Wissenschaftler um den Psychologen Thomas Wolbers wollten herausfinden, welche Gehirnregionen arbeiten, wenn wir versuchen, uns in einer neuen Umgebung zurechtzufinden, sich unser Gehirn also ein räumliches Gedächtnis neu zusammenbaut.

Hirnareale zur Orientierung

Die Ergebnisse waren eindeutig: Vor allem zwei Gehirnregionen sind aktiv: der retrospleniale Cortex und der Hippocampus. Der retrospleniale Cortex ist ein Teil der Großhirnrinde. Er verknüpft verschiedene Arten von Informationen miteinander, die wir für die räumliche Orientierung benötigen, beispielsweise die Information, wie man vom Supermarkt zur Bushaltestelle gelangt. Vom retrosplenialen Cortex aus werden die Daten an den Hippocampus weitergeleitet, der sie in eine Art Landkarte einbaut.

Wie genau eine solche Landkarte entsteht, ist noch nicht klar. Tierversuche zeigen jedoch, dass es spezialisierte Gehirnzellen gibt, die beispielsweise ausschließlich die Position im Raum oder das Vorhandensein von räumlichen Begrenzungen verarbeiten.

Das Wichtigste in Kürze

  • Wenn wir uns im Raum orientieren, sind vor allem der retrospleniale Cortex und der Hippocampus aktiv.
  • Im Gehirn von Mäusen hat man spezialisierte Neurone entdeckt, die bei der Bewegung in bestimmte Richtungen aktiv werden. Im Zusammenspiel erstellen sie vermutlich eine Art Landkarte der räumlichen Umgebung.

Diese bislang vor allem bei Ratten erforschten Neuronen befinden sich im Hippocampus und den angrenzenden Gehirnregionen – und werden zum Beispiel aktiv, wenn eine Ratte sich in einem Labyrinth zurecht finden muss, in dem eine Futterbelohnung lockt.

Spezialisierte Neuronen erstellen Landkarte

Läuft die Ratte durch die Gänge und bewegt dabei suchend ihren Kopf, werden zum Beispiel die Head-Direction Cells aktiv, die man mit dem Begriff Kopfrichtungszellen übersetzen könnte. Dreht das Tier seinen Kopf in eine bestimmte Richtung, feuern sie; je weiter die Ratte ihren Kopf von dieser Position abwendet, desto weniger stark feuern auch die Kopfrichtungszellen. Ähnlich einem inneren Kompass bemessen sie so die Ausrichtung des Kopfes in einer Art Koordinatensystem und ermöglichen dadurch Orientierung.

Von zentraler Bedeutung sind auch die so genannten Place Cells, die in direkter Übersetzung auch als Ortszellen bezeichnet werden. Hält sich die Ratte zum wiederholten Mal an einem bestimmten Punkt im Labyrinth auf, beispielsweise an einer charakteristischen Kreuzung, so feuern sie und signalisieren dem Tier: Du bist wieder an diesem einen bestimmten Punkt.

Ihnen gegenüber stehen Grid Cells, übersetzt Rasterzellen. Sie sind im Gegensatz zu den Place Cells nicht nur dann aktiv, wenn sich die Ratte an einem speziellen Punkt des Labyrinths befindet, sondern reagieren auf mehrere Orte. Dadurch unterteilen sie den erkundeten Raum in eine Art Gitter. Welche genaue Aufgabe diese Zellen im Baukasten der Orientierungsfindung spielen, bleibt bislang offen. Eine Kombination mehrerer Orientierungsmuster gelingt dank den so genannten Place-by-Direction Cells: Sie arbeiten, wenn sich die Ratte an einem bestimmten Ort befindet und zugleich in eine bestimmte Richtung schaut.

Einige Wege eines Labyrinths enden bekanntlich in einer Sackgasse. Auch hier werden bestimmte Zellen tätig: Findet sich die Ratte vor einem Hindernis wieder, werden in ihrem Gehirn die so genannten Border Cells aktiv. Der Begriff bedeutet so viel wie Grenzzellen. Diese Zellen liegen zwischen Hippocampus und Neocortex und wurden erst 2008 von Wissenschaftlern um Edvard Moser entdeckt, der an der Norwegian University of Science and Technology in Trondheim forscht. Aktive Border Cells bedeuten: An dieser Stelle geht es nicht weiter. Such dir einen anderen Weg.

Rückschlüsse auf den Menschen

Ähnlich wie Seefahrer in vergangenen Jahrhunderten fremde Welten kartierten, so muss also auch die Ratte die Informationsflut einer neuen Umgebung erst einmal sortieren. Um eine solche innere Landkarte erstellen zu können, liefern ihr die spezialisierten Gehirnzellen die Grundpfeiler. Mit ihrer Hilfe speichert die Ratte eine Vielzahl von Informationen im räumlichen Gedächtnis ab – und erstellt in ihrem Gehirn eine Art „Labyrinth-Lageplan“.

Wissenschaftler vermuten, dass auch in unserem Gehirn Place Cells und andere Spezialisten vorkommen. Sicher ist, dass wir zu unserer komplexen räumlichen Gedächtnisleistung nicht fähig wären, hätte sich evolutionsbiologisch nicht eine ebenso komplexe Orientierungsfähigkeit entwickelt.

Kommentare
Richard Kinseher

Das Erstellen von ´Landkarten´ lässt sich experimentuell belegen:
DOI: 10.1080/17470218/2011/571267 Walking through doorways causes forgetting
Wenn Menschen einen anderen Raum betreten, wird das Erinnerungsvermögen für Ereignisse aus dem ersten Raum beeinträchtigt. Anscheinend sind Ereignisse mit räumlichen Informationen verknüpft. Wenn in einem neuen Raum ein neues Raumgitter aktiviert wird, vergisst man alte Infos.

DOI: 10.1038/nn.3687 Attentive scanning behavior drives one-trial potentiation of hippocampal place fields : Bei Ratten mit Messelektroden im Hippocampus wurde beobachtet, dass sie ca. alle 7 Sekunden kurz anhalten und umherschauen. Dabei werden messbar neue Neuronen aktiv: vermutlich reaktivieren sie dabei vorhandenes Wissen um ein Orts-update zu erstellen.
19.04.2014 16:40 Uhr
Infos zum Beitrag
Datum:
21.07.2011
Wissenschaftliche Betreuung:
Prof. Dr. Winfried Neuhuber
Dieser Inhalt ist unter folgenden Nutzungsbedingungen verfügbar.
Vervielfältigung, Verbreitung und Abwandlung bzw. Bearbeitung mit Pflicht zur Namensnennung unter Ausschluss der kommerziellen Nutzung und ohne die Bedingung der Weitergabe zu den gleichen Lizenzkonditionen. Vervielfältigung, Verbreitung und Abwandlung bzw. Bearbeitung mit Pflicht zur Namensnennung unter Ausschluss der kommerziellen Nutzung und ohne die Bedingung der Weitergabe zu den gleichen Lizenzkonditionen. Vervielfältigung, Verbreitung und Abwandlung bzw. Bearbeitung mit Pflicht zur Namensnennung unter Ausschluss der kommerziellen Nutzung und ohne die Bedingung der Weitergabe zu den gleichen Lizenzkonditionen.
Fördern Sie guten Journalismus!

Top
Das Gedächtnis speichert Erfahrungen der Vergangenheit – damit wir in der Gegenwart klarkommen.
Das Gehirn speichert Erinnerungen, Fakten und Fertigkeiten auf verschiedene Weise.
Gefühle prägen das Gedächtnis. Je emotionaler ein Erlebnis ist, desto besser die Erinnerung.
Forscher arbeiten an Medikamenten, die das Gedächtnis verbessern. Deren Nutzen ist umstritten.
Gefühle prägen das Gedächtnis. Je emotionaler ein Erlebnis ist, desto besser die Erinnerung.
Ein perfektes Gedächtnis ist selten und nicht unbedingt wünschenswert.
Das könnte Sie auch interessieren!
Schadet Lernen dem Gehirn? Sind Schimpansen fähig zu Übersinnlichem? Sind Zebrafische beschränkt?
Der Hirnscanner wundert sich über die Fantasie der Medien.
Welche Rolle Gerüche und Geschmäcke an jedem Tag in unserem Leben spielen.
Gehirnjogging-Spiele versprechen geistige Fitness mit etwas Trainingsaufwand. Was bringen sie?
Ferien sind gut für den Kopf, vor allem für die Kreativität. Aber: Der Effekt hält nicht lange ...
Das Gedächtnis - ein eBook!

ebook als pdf

Download


Molekulare Grundlagen des Gedächtnisses als praktische Unterrichtsvorlage mit Medieneinsatz zum Download.

My Brain