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Räumliche Orientierung: Im Takt der Gitterzellen navigieren

München, 03.04.2012

Das Timing von Nervenzellen hilft bei der räumlichen Navigation, wie Forscher von LMU und HU Berlin jetzt zeigen konnten. Das zeitliche Muster der Entladungen sogenannter Gitterzellen kann prinzipiell das Verhalten von Ratten beeinflussen - und lässt erwarten, dass die Leistungsfähigkeit des Gehirns noch größer ist als bisher angenommen.

Die erst vor wenigen Jahren im Gehirn von Nagetieren nachgewiesenen Gitterzellen sind aktiv, wenn die Tiere bestimmte Bereiche ihrer äußeren Umgebung durchqueren, die ein Gitter mit sechseckiger Struktur aufspannen. Das Team der Bernstein-Zentren in Berlin und München konnte jetzt zeigen, dass das Timing dabei entscheidend ist. „Betrachtet man die zeitliche Abfolge der Impulse von Gitterzellen, kann man den Aufenthaltsort der Tiere doppelt so genau vorhersagen wie anhand der Anzahl der Entladungen“, sagt LMU-Forscher und Leiter der Studie, Professor Andreas Herz

Aus der Reihe takten

Die Gitterzellen bilden geometrische Bezüge des Außenraumes in ihrem - gemittelten - Aktivitätsmuster ab. Nun zeigte sich zudem, dass sich die Nervensignale von Gitterzellen bereits auf der Ebene einzelner Läufe relativ zur Aktivität des umgebenden Gehirnareals zeitlich verschieben. Dies ist ein weiterer Hinweis darauf, dass der fein austarierte zeitliche Bezug der Entladungen von Nervenzellen zueinander wichtig ist - und nicht nur die Stärke der neuronalen Aktivität.

Den Neuronen steht mit dem Timing also neben der Rate ihrer Entladungen eine weitere Ebene der Informationsverarbeitung zur Verfügung. „Die Leistungsfähigkeit des Gehirns ist wohl noch größer als bislang vermutet“, betont Herz. „Das ist auch deshalb spannend, weil das Ortsgedächtnis von Nagern wichtige Hinweise auf die neurobiologischen Grundlagen der räumlichen Orientierungsfähigkeit beim Menschen liefert.“ Für die vorliegende Studie fielen keine Tierversuche an; es wurden nur online verfügbare Daten aus älteren Arbeiten neu ausgewertet.
(PNAS online vom 2. April 2012) suwe

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