Die Vermessung der Welt durchs Gehirn

Foto: Bild von Kopf mit Gehirnregion

Indem die Forscher die Verbindung-
en zwischen den Zelltypen analysier-
ten, konnten sie nachvollziehen, wie
die Zellen für die Entstehung des
Ortsgedächtnisses zusammenarbeiten;
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Bernhard Lelle

Welche Zellen in unserem Gehirn wann miteinander kommunizieren, ist bis heute noch weitgehend unverstanden. Denn bisher mussten Wissenschaftler wählen: Entweder untersuchten sie Aufbau und Verknüpfungen, indem sie die Zellen anfärbten oder sie maßen deren Aktivität. Beides gleichzeitig zu erfassen galt besonders in freilaufenden Tieren als beinahe unmöglich. Nun konnten Professor Michael Brecht, Leiter des Bernstein Zentrums Berlin, und sein Kollege Doktor Andrea Burgalossi mit einer neuen Methode diese Probleme lösen. Sie markierten Zellen des Ortsgedächtnisses in freilaufenden Tieren und maßen deren neuronalen Beitrag. Anatomische Untersuchungen gaben Aufschluss über die Verschaltung der Zellen. Die Wissenschaftler konnten damit wichtige Schaltkreise für die räumliche Orientierung aufklären.

An der Orientierung bei Ratten sind im Ortsgedächtnis zwei Zelltypen wesentlich beteiligt. Durchläuft das Tier einen ihm bekannten Raum, scheint es, als würde es sich an einem virtuellen Gitter orientieren. An jedem der Schnittpunkte ist eine spezifische Zelle aktiv. Diese als „Grid-Cells“ („Gitter-Zellen“) bekannten Zellen sind in einem typischen Fleckenmuster in einem Bereich des Arbeitsgedächtnisses angeordnet. Man vermutet, dass diese Zellen gemeinsam eine Art Karte bilden und dem Tier helfen, Entfernungen zu messen oder zu schätzen. Der andere Typ von Zellen ist dann besonders aktiv, wenn das Tier in eine bestimmte Richtung blickt. Diese Zellen bilden wahrscheinlich eine Art Kompass für das Tier.

Wie die beiden Zelltypen für eine funktionstüchtige Orientierung zusammenarbeiten, war bislang unbekannt. Die Wissenschaftler stellten jetzt fest, dass die Zelltypen streng voneinander getrennt sind. Indem sie die Verbindungen zwischen den Zelltypen analysierten, konnten die Forscher nachvollziehen, wie sie für die Entstehung des Ortsgedächtnisses zusammenarbeiten.

Zudem entdeckten Michael Brecht und Andrea Burgalossi, dass in einer neuen Umgebung nur ein Bruchteil der Gitter-Zellen aktiv war. Erst nach mehreren Durchläufen zeigten auch die übrigen Zellen eine entsprechende Aktivität. Ob dies mit einer Erinnerungsfunktion zusammenhängt, ist noch unklar. Die Alzheimer-Erkrankung hat in dieser Region des Gehirns ihren Ursprung. Patienten leiden oft unter anderem an Orientierungslosigkeit. Erkenntnisse über die Organisation und Verschaltung der Zellen könnten damit auch zum grundlegenden Verständnis von Alzheimer beitragen.


MEDICA.de; Quelle: Humboldt-Universität zu Berlin