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Hirnforschung: Orientierungszellen im menschlichen Gehirn

Neuron feuertLaden...
Auch das menschliche Gehirn könnte so genannte Gitterzellen besitzen – einzelne Neurone, die dann feuern, wenn sich das Individuum an einer bestimmten Stelle im Raum befindet. Bislang waren solche spezialisierten Hirnzellen zur Orientierung lediglich von Nagetieren bekannt.

In den 1970er Jahren hatten englische Forscher im Hippocampus von Ratten Hirnzellen entdeckt, die jeweils eine einzige Position des Tieres repräsentierten, und bezeichneten diese Neurone als "Platz-" oder "Ortszellen" (englisch place cells). Ähnliche Hirnzellen spürten norwegische Wissenschaftler 2005 in einer Nachbarregion des Hippocampus, dem entorhinalen Kortex, auf. Von diesem Hirngebiet, das sensorische Informationen an den Hippocampus weiterleitet, wurde bereits vermutet, dass es ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Repräsentation von Raum spielt. Anders als die hippocampalen Platzzellen feuerte der neu entdeckte Zelltyp jedoch an verschiedenen Stellen des Raums. Da die Raumpunkte, auf die eine einzelne Zelle reagierte, ein regelmäßiges Gitternetz mit konstanten Abständen bildeten, wurden diese Neurone "Gitterzellen" (englisch grid cells) genannt. Das Gitter entwickelt sich sehr schnell, sobald das Tier eine neue Umgebung erkundet, und bleibt dann über längere Zeit stabil.

Gitter- und Platzzellen waren bislang lediglich durch direkte Messungen einzelner Neurone mit Hilfe von im Rattenhirn implantierten Elektroden nachgewiesen worden. Um zu testen, ob auch der Mensch über solche Orientierungszellen verfügt, versetzten Christian Doller und seine Kollegen vom University College London ihre Versuchspersonen in eine virtuelle Computerlandschaft. Während die Probanden sich in der künstlichen Welt orientierten, maßen die Wissenschaftler die Hirnaktivitäten im entorhinalen Kortex per funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT).

Dabei zeigte sich, dass der menschliche entorhinale Kortex wie die Rattenneurone auf ein regelmäßiges Raumgitter reagierte. Daraus schließen die Wissenschaftler, dass auch der Mensch über Gitterzellen verfügt. Derartig spezialisierte Hirnzellen bieten damit die neuronale Grundlage für das räumliche Gedächtnis. (aj)

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  • Quellen
Doeller, C. F. et al.: Evidence for grid cells in a human memory network. In: Nature 10.1038/nature08704, 2010.

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