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Orientierung : Sie sind hier!

Das Erregungsmuster im Hippocampus verrät, wo sich Probanden gerade in einem virtuellen Raum aufhalten.
Virtueller Raum
Wie Forscher seit einigen Jahren wissen, unterstützen uns so genannte Ortszellen im Hippocampus bei der Orientierung im Raum (siehe G&G April 2008, S. 62). Nun gelang es einem Team um den Neurowissenschaftler Demis Hassabis vom University College London, allein anhand der neuronalen Aktivität in dieser Hirnregion zu bestimmen, wo sich Versuchspersonen gerade in einer virtuellen Umgebung aufhielten.

Virtuelle Welt | In diesem virtuellen Raum ließen Demis Hassabis und Kollegen ihre Versuchspersonen herumspazieren, während diese im Hirnscanner lagen.
Vier Personen, die in einem Hirnscanner lagen, wähnten sich auf einem Spaziergang durch eine spartanisch eingerichtete Wohnung: Hierzu projizierten die Forscher Bilder von zwei Zimmern in eine 3-D-Brille, die die Teilnehmer trugen. Die Probanden sahen, wie sich ihr virtuelles Ich zu verschiedenen Punkten in diesen Räumen bewegte und dort jeweils kurz verweilte. Während dieser kurzen Pausen machte Hassabis' Team Schnappschüsse der Hirnaktivität im Hippocampus – per funktioneller Magnetresonanztomografie.

Mit den Daten der ersten Versuchsdurchgänge fütterten sie anschließend ein Computerprogramm. Folgte die Aktivität der Nervenzellen einem Muster, das darauf schließen ließ, an welchem Ort sich die Probanden gerade befanden? Tatsächlich gelangten die Wissenschaftler zu einer Formel, die sich in den folgenden Versuchsdurchgängen als brauchbar erwies: Allein anhand des Erregungsmusters im Hippocampus konnten sie nun bestimmen, an welcher Position im virtuellen Raum die Gedankenwanderer standen. Der Rechner lag dabei zwar nicht immer richtig, aber mit einer Genauigkeit weit über der Zufallswahrscheinlichkeit.

Die Neuronen im Hippocampus verrieten den Forschern dabei nur, wo im jeweiligen Zimmer die Probanden zur Zeit der Aufnahme verweilten. In welchem der beiden Räume sie sich befanden, gab hingegen die Aktivität eines benachbarten Hirnteils preis – des parahippocampalen Gyrus. Der Erfolg des Experiments zeige, dass die räumliche Orientierung im Gehirn nach einfachen Mustern verarbeitet werde, so Hassabis. Zuvor glaubte man, die Aktivität im Hippocampus sei möglicherweise völlig ungeordnet. (cw)


Hassabis, D. et al.: Decoding neuronal ensembles in the human hippocampus. In: Current Biology 20(1), 2009.

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