Gesundheit
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A screen displays a visualization of the study field of the winners of the 2014 Nobel Medicine Prize on October 6, 2014 at the Karolinska Institutet in Stockholm, Sweden. British-American researcher John O'Keefe jointly won the Nobel Medicine Prize with Norwegian husband and wife team, Edvard I Moser and May-Britt Moser, for discovering an inner GPS system in the brain.      AFP PHOTO / JONATHAN NACKSTRAND

Navi im Hirn: Zusammen bilden Gitter- und Ortszellen ein Positionierungssystem im Gehirn.  Bild: AFP

Ehre für Gehirnforscher

Das Navi im Gehirn – für diese Entdeckung gibt's den Nobelpreis

Wo bin ich? Wie komme ich von A nach B? Für die Entdeckung von Hirnzellen, die ein inneres Navigationssystem bilden, erhalten drei Neuroforscher den Nobelpreis für Medizin 2014. 

Nina Weber / Spiegel Online

Ein Artikel von

Spiegel Online

Was das Navi im Auto kann, können nicht nur Menschen, sondern auch Tiere schon lange: die eigene Position bestimmten und eine Strecke von dort zum gewünschten Ziel finden. Spezialisierte Zellen im Gehirn ermöglichen die Orientierung. Für die Entdeckung und Erforschung der sogenannten Orts- und Gitterzellen erhalten drei Neurowissenschaftler den Nobelpreis für Medizin 2014: Eine Hälfte geht an John O'Keefe vom University College London, der die britische und US-amerikanische Staatsbürgerschaft hat. Die andere Hälfte teilt sich das norwegische Forscherpaar May-Britt und Edvard Moser aus Trondheim. Der Preis ist mit acht Millionen schwedischen Kronen (rund eine Million Franken) dotiert. 

O'Keefe experimentierte in den Sechzigern mit Ratten, um herauszufinden, wie diese sich orientieren. Er entdeckte, dass einzelne Zellen in Hippocampus immer dann aktiv waren, wenn sich ein Tier an einem bestimmten Ort im Versuchsbereich aufhielt. Das Gehirn bildet mithilfe des Aktivitätsmusters dieser Ortszellen («Place Cells») eine innere Karte der Umgebung. Oder genauer gesagt: viele innere Karten von vielen Umgebungen. Jedes bekannte Gebiet ist in Form einer einzigartigen Kombination der Ortszellen-Aktivität im Hippocampus gespeichert. 

Mehr als drei Jahrzehnte später entdeckten May-Britt und Edvard Moser, ebenfalls bei Ratten, die sogenannten Gitterzellen («Grid Cells»). Diese repräsentieren ein Raster, welches das Gehirn über eine Umgebung legt, in der sich ein Tier oder ein Mensch bewegt. Die Nobelpreis-Stiftung spricht von einem inneren GPS. 

Gefühl für Distanzen

Beim Erkunden neuer Gebiete ist eine einzelne Gitterzelle im Gegensatz zur Ortszelle nicht nur dann aktiv, wenn das Tier an einem bestimmten Punkt im Raum ist, sondern die Zelle feuert öfter. Und zwar an den Knotenpunkten eines Sechsecks, aus denen das Raster besteht (siehe Abbildung). Diese Sechsecke haben nicht alle dieselbe Grösse, manche Seitenlinien sind nur wenige Zentimeter kurz, andere mehrere Meter lang. Dieses Raster ermöglicht ein Gefühl für Distanzen. Die Gitterzellen befinden sich im sogenannten entorhinalen Cortex, der mit dem Hippocampus eng verknüpft ist. 

Figure 2. Grid cells.
The grid cells are located in the
entorhinal cortex depicted
in blue
. A single grid cell
fires when the animal reaches particular locations in
the arena. These locations are arranged in a
hexagonal pattern.

Aktivitätsmuster der Gitterzellen  Bild: Spiegel Online/Mattias Karlen

Orts- und Gitterzellen wurden nicht nur bei Ratten und Mäusen entdeckt, sondern auch bei Fledermäusen und Affen. Beim Menschen wurden ebenfalls ähnliche Zelltypen im Hippocampus und entorhinalen Cortex nachgewiesen. Die Nobelpreisstiftung erwähnt eine Untersuchung, die unterstützt, dass auch beim Menschen Zellen im Hippocampus den Orientierungssinn ermöglichen. Zwei Forscherinnen hatten die Gehirne angehender Londoner Taxifahrer zu Beginn ihres Trainings sowie rund drei Jahre später untersucht. Die, die es geschafft hatten, sich die rund 25'000 Strassen samt Tausender spezieller Ziele einzuprägen, hatten ordentlich Masse im Hippocampus zugelegt. Die, die gescheitert waren, hatten dies eher nicht – und auch bei einer Gruppe von Kontrollprobanden hatte sich der Hippocampus nicht merklich verändert. 

Nobelpreis für Medizin

Bild

Die häufigsten Geburtsländer der 207 Preisträger bis 2014. Quelle: NobelPrize.org

Die Entdeckungen von John O'Keefe, May-Britt Moser und Edvard Moser zählen zur Grundlagenforschung. Sie könnten aber durchaus bei der Entwicklung von Therapien gegen Alzheimer helfen. Denn bei Erkrankten sterben schon im frühen Stadium Nervenzellen im Hippocampus ab – was auch erklären kann, warum sich Betroffene immer wieder verlaufen. 

Das Ehepaar Moser musste gerade mal neun Jahre von der Entdeckung der Gitterzellen im Jahr 2005 bis zum Nobelpreis im Jahr 2014 warten. Das ist im Vergleich zu vielen anderen Laureaten, die oft auf 20 und mehr Jahre kommen, eine kurze Zeit – siehe interaktives Diagramm unten. John O'Keefes Beschreibung der Ortszellen liegt sogar schon 43 Jahre zurück. 

Dass Wissenschaftler immer länger auf die begehrten Medaillen aus Schweden warten müssen, ist kaum verwunderlich. Die Menschheit hat im 20. Jahrhundert so viel geforscht wie noch nie zuvor – und die Entdeckungen und die Zahl der Publikationen sind von Jahrzehnt zu Jahrzehnt rasant gestiegen. Es gibt deshalb auch immer mehr mögliche Kandidaten für den Nobelpreis – und entsprechend lange müssen diese sich gedulden. 

So lange muss ein Mediziner auf den Nobelpreis warten

Bild

Daten: Nobelprize.org



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