Wie wir den richtigen Weg finden

16. Jänner 2011, 17:09
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Orientierung ist ein komplexer Prozess im Gehirn - Ein britisch-französisches Forscherteam hat herausgefunden, welche Gehirnregionen dabei aktiviert werden

Stadtplan, Sehenswürdigkeit oder seriöse Auskunft? Die Frage, wie man sich in einem fremden Ort zurechtfindet, scheint banal. Trotzdem hängt sie in starkem Maße von der Zusammensetzung unseres Gehirns ab.

Ein britisch-französisches Forscherteam hat vor kurzem herausgefunden, dass die beiden Partien des Hippocampus, dem zentralen Steuerungsorgan des Großhirns, für die Vorgehensweise verantwortlich sind. "Uns ist es gelungen, die spezifische Wirkweise der Gehirnhälften zu entschlüsseln", sagt die Hirnforscherin Françoise Schenk, Professorin an der Universität Lausanne, die die Studie begleitete.

Seit 1953 forschen Mediziner an der Gehirnregion, die nicht größer ist als eine Kirsche - und trotzdem als das meistuntersuchte Forschungsobjekt der Medizin gilt. 1970 machte John O'Keefe von der University College London mit einem Laborexperiment von sich reden: Er beobachtete eine Ratte und stellte fest, dass bestimmte Nervenzellen des Tiers immer dann in Gang gesetzt wurden, wenn es in sein Rückzugsgebiet hoppelte. O'Keefe schloss daraus: Die Aktivierung muss mit dem Orientierungssinn korrespondieren. Im Jahr 2000 schließlich bestätigte die britische Neurologin Eleanor Maguire denselben Zusammenhang bei einer Studie mit Londoner Taxifahrern. Die Untersuchung ergab, dass deren rechte Gehirnhälfte überdurchschnittlich ausgebildet war.

Vor diesem Hintergrund hat die Hirnforschung zwei unterschiedliche Funktionen ausgemacht: Die eine Hälfte - man nennt sie auch Hemisphäre - ist für die zeitliche Dimension zuständig, die andere für die geometrische. Ungeklärt blieb allerdings die Frage, wie sich die Hemisphären zueinander verhalten - und ob sie womöglich zusammenarbeiten.

Orientierungslauf

Um die Funktionsweise des Hippocampus besser zu verstehen, entwarfen die französischen Wissenschafter Laure Rondi-Reig und Kinga Ilgòi von der Marie-Curie-Universität in Paris einen virtuellen Parcours und konfrontierten damit eine Versuchsgruppe. Diese sollte lernen, wie man sich auf unvertrautem Terrain orientiert.

In mehreren Sitzungen, in denen ein labyrinthähnliches Streckennetz auf einen Bildschirm projiziert wurde, prägten sich die Probanden die Wegstrecke ein. Am Ende der Lernphase wurden sie schließlich auf die Reise geschickt. "Während die Probanden die verzweigten Wege einübten, haben wir sie an verschiedenen Stellen des Parcours beobachtet, um zu sehen, wie sie ihren Orientierungssinn entwickeln", erklärt Rondi-Reig. Die zentrale Frage: Wie werden die Teilnehmer an bestimmten Stellen reagieren?

An einigen Stellen orientierten sie sich an einem Verkehrschild, dem sie schon beim ersten Rundgang begegnet waren. Und an anderen Positionen knüpften die Probanden an ähnliche Hinweisschilder an, die sie im Gedächtnis hatten - und dann kraft ihres Erinnerungsvermögens Kurs nahmen.

Während sich die Versuchsteilnehmer in dem Irrgarten zurechtfinden mussten, wurden Gehirnaktivi-täten von einem funktionellen Magnetresonanztomografen (fMRT) aufgezeichnet. Dabei handelt es sich um ein bildgebendes Verfahren, das Durchblutungsänderungen im Inneren des Körpers sichtbar macht. Die Blutzirkulation resultiert aus Stoffwechselvorgängen, die wiederum auf neuronale Aktivitäten zurückzuführen sind. Auf diese Weise wird auf einem Monitor ein präziser Querschnitt des Gehirns angezeigt.

Und dank dieser Technik konnten die Forscher die Marschroute mit den Mechanismen im Gehirn verbinden. Optierten die Probanden für die erste Strategie, schaltete sich nur der rechte Hippocampus ein. Entschieden sie sich dagegen für Letztere, also den Abruf von Erinnerungen, wurde die linke Hemisphäre Teil aktiviert. All das war auf dem Bildschirm sichtbar.

Zum ersten Mal überhaupt gelang es damit einem Forschungsteam, die unterschiedliche Aufgabenwahrnehmung der Hippocampus-Hemisphären zu visualisieren.

Das eigentlich Erstaunliche aber ist, dass die beiden Hälften nicht getrennt arbeiten, sondern zusammenwirken. "Die eine Hälfte speichert die Entscheidungssequenz, also den Moment, in dem die Teilnehmer handeln - und die andere Hälfte erarbeitet ein Abbild des Streckenabschnitts, den sie durchlaufen", erklärt Schenk. Der komplementäre Prozess zeige, "dass sich das Gehirn Dinge erst selbst vorführt, bevor es Handlungssignale setzt."

Auf Grundlage dieses Befunds wollen die Forscher neue Methoden zur Therapie von psychischen Krankheiten entwickeln. "Bei der Schizophrenie ist das Zusammenwirken bei der Hemisphären gestört. Es wäre interessant, etwaige Orientierungsschwierigkeiten mit der Dysfunktionalität des Hippocampus abzugleichen", meint Schenk.

Auch bei der Behandlung von Alzheimer erhoffen sich die Wissenschafter Fortschritte. "Der Hippocampus ist die erste Region des Körpers, die von Alzheimer befallen wird. In anfänglichen Stadien sammeln sich dort toxische Proteine, die Nervenzellen zerstören", sagt Schenk.

Die neuen Erkenntnisse könnten schließlich auch wegweisend für die Forschung sein. (Adrian Lobe, DER STANDARD Printausgabe, 17.1.2011)

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    Für den intakten inneren Kompass müssen beide Gehirnhälften optimal zusammenspielen.

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