Speedzellen: Nobelpreisträger haben Tacho-Zellen im Gehirn ausfindig gemacht

Sebastian
Tachozellen im Gehirn reagieren auf Geschwindigkeit
Die beiden Nobelpreisträger May-Britt und Edvard Moser haben im Gehirn von Ratten Zellen entdeckt, die auf Geschwindigkeit reagieren. Diese „Speedzellen“ leiten Signale in einer umso höheren Frequenz weiter, je schneller sich die Nager bewegen. Dieses „Gehirntacho“ spiele eine wichtige Rolle bei der Selbstverortung, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature“ schreiben.

Speedzellen reagieren auf Bewegung
Das Forscherpaar von der norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie in Trondheim erhielt 2014 den Nobelpreis für die Entdeckung von Rasterzellen, denen eine wichtige Funktion für die Orientierung im Raum zukommt. Die Entdeckung der Speedzellen leistet einen weiteren wesentlichen wissenschaftlichen Beitrag bei der Erforschung der Orientierungsfähigkeit von Säugetieren.

Bild: DigitalGenetics -fotolia
Bild: DigitalGenetics -fotolia

„Dies ist ein großer Schritt nach vorne“, erklärte Edvard Moser gegenüber der norwegischen Zeitung „ Adressavisen“. „Das war das fehlende Puzzle-Stück in unsere Forschung über das Ortsempfinden.“

Die Forscher ließen Ratten auf einem Laufband laufen. Dafür nutzten sie einen Wagen, in den statt eines Bodens eine entsprechende Vorrichtung eingebaut war. Auf diese Weise konnten die Forscher die Geschwindigkeit, mit der die Ratten auf dem Band liefen, exakt steuern. Sie wählten sieben, 14, 21 und 28 Zentimeter pro Sekunde. Dann wurde die Aktivität der Nervenzellen durch Elektroden im entorhinalen Cortex und im Hippocampus gemessen. Dabei stellte sich heraus, dass bestimmte Zellen bei ansteigender Geschwindigkeit aktiver wurden als andere. Der entorhinale Cortex ist unmittelbar neben dem Hippocampus lokalisiert und leitet Signale an ihn weiter. Beide Gehirnstrukturen spielen eine wichtige Rolle bei der räumlichen Orientierung und der Lernfähigkeit. Wie die Forscher im Fachmagazin berichten, handelt es sich bei 15 Prozent der Nervenzellen im entorhinalen Cortex um Speedzellen, im Hippocampus ist ihr Anteil mit zehn Prozent etwas geringer.

Aktivierung der Speedzellen im Gehirn ist unabhängig von der Umgebung
Weitere Untersuchungen ergaben, dass die Aktivierung der Speedzellen weder an die Umgebung noch an die visuelle Wahrnehmung geknüpft ist. So sendeten die Speedzellen unabhängig von einer hellen oder dunklen Versuchsumgebung in gleicher Weise ihre Signale.

Das Forscherpaar stellte gemeinsam mit Kollegen die These auf, dass die Speezellen zumindest teilweise ihre Informationen aus den Regionen im Gehirn erhalten, die für die Verarbeitung der Selbstwahrnehmung und der Körperbewegung zuständig sind.

Edvard Moser beschreibt die Speedzellen gegenüber der Zeitung „als eine Art Geschwindigkeitsmesser. Die Aktivität erhöht sich in den Zellen, wenn die Geschwindigkeit, mit der sich die Ratte bewegt, zunimmt. Diese Erkenntnis ist ein wesentlicher Bestandteil der ‚internen Karte‘, an der wir in den letzten zehn Jahren gearbeitet haben. Die Karte ist dynamisch und kann nicht ohne Informationen über die Geschwindigkeit aktualisiert werden“, erläutert der Forscher. „Das zeigt, wie die Zellen im Ortungssystem des Gehirns zusammenarbeiten.“

Erkenntnisse über Speedzellen sind wichtig für die Alzheimer-Forschung
Neben den Rasterzellen, die eine Art interne Karte bilden, waren bisher noch einige andere Zellen des Orientierungssystems im Gehirn von Säugetieren bekannt, wie etwa die Grenzzellen zur Identifizierung von Hindernissen und die Kopfrichtungszellen, die wie ein Kompass funktionieren, sowie Ortszellen.

May-Britt und Edvard Moser erhielten 2014 gemeinsam mit dem Briten John O’Keefe den Medizin-Nobelpreis. Die Mosers entdeckten im Jahr 2005 die Rasterzellen im entorhinalen Cortex, nachdem O’Keefe bereits 1971 die Ortszellen im Hippocampus ausfindig machte.

Die Ergebnisse der Wissenschaftler sind insbesondere auch für die Alzheimer-Forschung von Bedeutung, weil die Hirnareale, die der Orientierung dienen, zu den ersten gehören, die von der Erkrankung betroffen sind. Deshalb verlaufen sich Alzheimer-Patienten häufig, noch bevor andere Symptome der Krankheit auftreten. (ag)