Orientierung durch trickreiches Koordinatensystem im Kopf

15. Juli 2012, 18:22
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Gitterzellen im Gehirn erstellen virtuelle Landkarte der räumlichen Umgebung

Landkarten sind zwar für die Orientierung eine wichtige Navigationshilfe, aber erst in Verbindung mit einem Koordinatensystem lässt sich eine Position eindeutig bestimmten. Eine Schachbrettmuster ähnlich wird dabei ein Gitter über die Karte gelegt, in dem jedes Planquadrat durch eine Buchstaben- oder Zahlenkombination definiert ist. Für Nager ist bekannt, dass die sogenannten Gitterzellen im Gehirn ebenfalls ein Koordinatensystem erstellen, mit dessen Hilfe eine Art Landkarte im Gehirn entsteht. Deutsche Neurobiologen haben nun gezeigt, wie effizient dieses Koordinatensystem im Kopf arbeitet.

Die hoch spezialisierten Nervenzellen unterteilen den Raum in ein Gitter aus gleichseitigen Dreiecken, indem sie Signale abfeuern, wenn die Ratte in die Nähe eines Knotenpunktes des virtuellen Gitters kommt. Allerdings reagieren die Zellen nicht nur auf einen, sondern auf mehrere Knotenpunkte; an welchem Punkt des Gitternetzes sich das Tier befindet, ist somit durch die Entladungen einer Zelle nicht eindeutig festgelegt.

Wissenschafter von der Graduiertenschule Systemic Neurosciences der Ludwig-Maximilians-Universität München und dem Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience konnten nun zeigen, dass ein Netzwerk mit Gitterzellen dennoch den Raum sehr effizient kodieren kann - sogar viel besser, als wenn jede Zelle einem eindeutigen Ort entspräche. Der Clou besteht darin, dass die Gitter verschiedener Gitterzellen unterschiedliche Längen haben und an leicht verschobenen Orten liegen.

Zahlentrick für die räumliche Orientierung

"Das Netzwerk aus Gitterzellen funktioniert wie das Dezimalsystem", erklärt Martin Stemmler, der Leiter der Studie. "Manche Zellen entsprechen den Einern, und kodieren etwa die 8 in 18, andere entsprechen den Zehnern, und so weiter. Damit können wir die 1.000 dreistelligen Zahlen mit nur 30 Einheiten codieren, für die eine Million sechsstelligen Zahlen brauchen wir gerade mal doppelt so viele Einheiten. Das Gehirn benützt den gleichen Zahlentrick für die Darstellung räumlicher Bezüge und erzielt damit sogar eine optimale Effizienz." (red, derstandard.at, 14.7.2012)

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