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Neurowissenschaft: Geschwindigkeitszellen im Gehirn entdeckt

Nobelpreisträger haben eine weitere Komponente im hirneigenen Navigationssystem entdeckt: Bei Ratten stießen sie auf Zellen, die signalisieren, wie schnell diese unterwegs sind.
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Wissenschaftler um May-Britt und Edvard Moser von der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie in Trondheim haben im Gehirn von Ratten Zellen entdeckt, die signalisieren, wie schnell sich ein Lebewesen durch den Raum bewegt. Das Ehepaar Moser wurde 2014 gemeinsam mit dem britisch-amerikanischen Neurowissenschaftler John O'Keefe mit dem Nobelpreis für Medizin oder Physiologie für seine Forschung zum Navigationssystem im Säugerhirn ausgezeichnet. O'Keefe hatte im Hirn von Ratten so genannte Ortszellen (englisch: place cells) beobachtet, die jeweils nur an einer einzelnen, exakt bestimmten Position im Raum aktiv werden. Das Ehepaar Moser hingegen fand so genannte Rasterzellen (englisch: grid cells). Jede dieser Zellen spezialisiert sich auf ein eigenes, regelmäßiges Raster von Raumpunkten und feuert immer dann, wenn das Tier eine Position erreicht, die Bestandteil dieses Rasters ist. Beide Mechanismen, die man inzwischen auch beim Menschen aufspürte, arbeiten Hand in Hand, um uns eine Vorstellung davon zu vermitteln, wo wir uns gerade befinden.

Um diese Aufgabe bewältigen zu können, müssen vor allem die Rasterzellen durchgängig Informationen zur Bewegungsgeschwindigkeit erhalten – ein solches Signal hatte man bisher allerdings nicht entdecken können. Nun fanden May-Britt und Edvard Moser es gemeinsam mit ihren Kollegen bei einem neuen Typ von Nervenzellen, die sich ebenfalls im so genannten medialen entorhinalen Kortex in der Nachbarschaft der Rasterzellen tummeln. Diese "speed cells" feuerten umso stärker, je schneller die Ratten im Experiment eine vorgegebene Strecke entlangrannten. Wo sich die Tiere genau befanden oder in welche Richtung sie sich bewegten, spielte dabei keine Rolle. Den Untersuchungen der Wissenschaftler zufolge machen die Geschwindigkeitszellen etwa 15 Prozent aller Neurone im medialen entorhinalen Kortex aus. Da sie auf eine Signalveränderung mit einer ähnlichen Verzögerung reagieren wie die Rasterzellen, vermuten die Forscher, dass beide Zelltypen eng zusammenarbeiten.

Auch im Hippocampus stieß das Team um May-Britt und Edvard Moser auf Neurone, die für Veränderungen der Bewegungsgeschwindigkeit sensibel zu sein scheinen. Allerdings unterschieden sich diese in funktioneller Hinsicht nicht so deutlich von den umliegenden Zellen. Zudem schienen sie auch keine enge Verbindung zu den dort ansässigen Ortszellen zu haben.

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