Veränderungen des Gehirns, die mit der Alzheimerdemenz zusammenhängen und die räumliche Orientierung betreffen, zeigen sich möglicherweise schon lange, bevor die Krankheit ausbricht. Neurowissenschaftler, unter anderem von den Universitäten Bochum, Bonn, Nimwegen und vom Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen in Bonn, haben gemeinsam mit Psychologen der Uni Ulm eine veränderte Funktionsweise des Gehirns bei jungen Probanden mit erblich bedingtem erhöhtem Alzheimerrisiko entdeckt.

"Bisher wird Alzheimer meist erst diagnostiziert, wenn bereits große Hirnbereiche zerstört sind", sagt der Neurowissenschaftler Nikolai Axmacher von der Ruhr-Universität Bochum. Erst dann zeigen sich deutliche Symptome. Aber unabhängig davon, ob es wirksame Therapien gegen Alzheimer gibt, ist ein Eingreifen dann zu spät. "Solch große Hirnbereiche können nicht wiederhergestellt werden." Deshalb sei eine frühzeitige Diagnose eine Grundlage für mögliche Therapien – an denen die Wissenschaft ebenfalls noch arbeitet. Die Forscher hoffen, dass ihre Entdeckung zusammen mit anderen Verfahren wie der Genanalyse zum frühen Erkennen der bis heute als unheilbar geltenden Krankheit beitragen kann, die mehr als eine Million Deutsche und mehr als 40 Millionen Menschen weltweit trifft – bei steigender Tendenz.

Navigieren im Labyrinth

Die Forscher rekrutierten für ihre Studie, die nun im Fachmagazin "Science" erschienen ist, 531 gesunde Studierende mit einem durchschnittlichen Alter von 22 Jahren und untersuchten sie zunächst auf eine bestimmte Genmutation, die das Alzheimerrisiko drei- bis zehnfach erhöht – je nachdem, ob die Betroffenen die Mutation von einem oder von beiden Elternteilen geerbt haben. In einem doppelblinden Verfahren teilten sie daraus eine Gruppe Risikogenträger und eine Kontrollgruppe mit durchschnittlichem Risiko ein. Die Probanden mussten anschließend eine virtuelle Navigationsaufgabe lösen, bei der sie in einer Art Labyrinth Gegenstände finden und später wieder an der gleichen Stelle ablegen mussten. Die Forscher beobachteten dabei die Funktion einer speziellen Hirnregion mittels funktioneller Magnetresonanztomografie.

Das Experiment beruht auf der Annahme, dass Risikogenträger im entorhinalen Kortex, einer bei Alzheimerdemenz früh betroffenen Gehirnregion, möglicherweise beeinträchtigte "Grid-Zellen" aufweisen. Diese Zellen, die Raster- oder Gitterzellen genannt werden, entdeckten die norwegischen Wissenschaftler May-Britt und Edvard Moser 2005 und erhielten dafür 2014 den Medizinnobelpreis. Die Grid-Zellen fungieren nach ihrer Erkenntnis als eine Art Positionierungssystem im Gehirn und gelten als eine Grundlage für das räumliche Gedächtnis.

Bei Risikogenträgern arbeiten die Grid-Zellen nicht richtig

In der Tat war das Ergebnis des aktuellen Experiments eindeutig: "Risikogenträger haben eine massive Beeinträchtigung der Repräsentation dieser Zellen", sagt Axmacher. Verblüffenderweise lösten sie die Aufgaben im Experiment dennoch ebenso gut wie die Probanden der Kontrollgruppe. Wie kann das sein? Im Magnetresonanztomografen zeigte sich den Forschern, dass das Gehirn den Ausfall der Grid-Zellen offenbar kompensiert, indem ein anderes Areal zu Hilfe genommen wird: Bei den Risikogenträgern arbeitete vor allem der Hippocampus, eine Hirnregion, die mit dem Gedächtnis und räumlicher Navigation assoziiert wird.

Der Zusammenhang könnte sich natürlich auch andersherum erklären lassen: Ein überaktiver Hippocampus könnte die Grid-Zellen ausbremsen. "Das sind alles nur Beobachtungen", betont Axmacher, die Kausalitäten dahinter sind unklar. Die Entdeckung passt allerdings zu einer bereits existierenden Theorie in der Neurowissenschaft: Die Mehraktivität des Hippocampus könnte schädliche Folgen haben, da diese Hirnregion bei den Betroffenen permanent verstärkt beansprucht ist. Daten anderer Experimente weisen darauf hin, dass diese Überbeanspruchung zu Alzheimer führen könnte.

Das Experiment gibt der Wissenschaft viele Hausaufgaben mit auf den weiteren Weg: Unklar ist, ob die Ergebnisse sich beispielsweise mit älteren Probandengruppen replizieren lassen. So spektakulär die Entdeckung ist, dass bei Alzheimerrisikopatienten schon in jungen Jahren die Funktion mancher Zellen beeinträchtigt ist – so ungewiss ist aber auch, ob die Betroffenen die Krankheit letztlich auch tatsächlich bekommen werden. Was genau das Experiment für die Diagnose von Alzheimer bedeutet, muss erst durch viele Nachfolgestudien geklärt werden. Nikolai Axmacher hat dennoch schon eine Vision für die Zukunft: In 10 bis 20 Jahren, wenn die Wissenschaft das Risikoprofil für Alzheimer besser verstanden hat, könnten Betroffene mit besonders hohem Risiko möglicherweise präventiv Medikamente bekommen. Bis dahin muss freilich noch erforscht werden, welche Wirkstoffe effektiv gegen Alzheimer helfen.