Nobelpreis für Medizin 2014 Das Navi im Gehirn

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.

Corbis

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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 Hälfe 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 (knapp 880.000 Euro) 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.

Aktivitätsmuster der Gitterzellen
Mattias Karlen

Aktivitätsmuster der Gitterzellen

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.

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.

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.

Langes Warten auf den Preis

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.

Mitarbeit: Holger Dambeck

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insgesamt 13 Beiträge
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MobelpreisMedizinPhysik 06.10.2014
1. Neurowissenschaften total überbewertet
Wenn man sich anschaut, wieviel Steuergelder in Deutschland für Neurowissenschaftliche Institite ver(sch)wendet werden und den geringen Nutzen nach 100 Jahren einmal konstatieren muss, sieht man sofort wie verschoben die Wissenschaftsmafia in Deutschland ist. Mit gleichem Geld in der Immunologie hätte man schon viele Krebsarten heilen können, das Gesundheitssystem und die Krankenkassen vielleicht sogar entlasten können - und jeder hätte mehr in der Tasche. Seltenen Alzheimer wird man in 100 Jahren nicht heilen können, häufigen Krebs schon eher.
dschinn1001 06.10.2014
2. ja, so ist es wunderschön, wenn ...
die Neurowissenschaften (mit Versuchsfeldern im Bereich Psychiatrie) derart getragen von allen illusiorischen möglichen chemischen Zusammensetzungen in den Medikamenten (die auch als Verpackungsfehler im Umlauf sind und schlicht nur psychedelische Drogen sein können) ... es so auch nicht nur "Trolle" gibt, die nur auf Atlantis aufpassen wollen, sondern es gibt da auch immer noch "Wikinger", die alles platthauen wollen, was sich ihnen in den Weg stellt, auch wenn es Beweise dafür gibt, daß es keine psychischen Krankheiten gibt oder auch keine Degenerationsformen in den Gehirnen - eben weil dies von Lebensmitteln abhängt und nicht in erster Linie von sogenannten Medikamenten (die meistens nur die Chemie als Verpackungsfehler versauen können) - Punkt ! -
exironmike 06.10.2014
3.
Alzheimer und andere Demenzformen sind überhaupt das Problem der Altersgesellschaft, mit weitreichenden Konsequenzen für die Gesellschaft, Gesundheitssysteme, und nicht zuletzt die Angehörigen. Die Krebssterblichkeit dagegen nimmt ab, obwohl einzelne Therapieoptionen-z.B. gewisse Chemotherapien kaum finanzierbar sind. So gesehen kann man Neurowissenschaften gar nicht überbewerten. Dieses Urteil erlaube ich mir als im Krankenhaus tätiger Internist und nicht als interessenkonfliktbeladener Neurowissenschaftler, nur nebenbei bemerkt.
Newspeak 06.10.2014
4. ...
Es ist völlig egal, in welchem Wissenschaftsgebiet Steuergeld angeblich verschwendet wird (und ein großer Teil davon wird verschwendet, das liegt in der Natur von Forschung), solange man sich allen möglichen anderen Unsinn leistet...Armeen, Rüstungsfirmen, Geheimdienste zum Beispiel. Die Forschungen der Nobelpreisträger sind vermutlich einer der ersten Schritte zu einem echten Verständnis darüber, wie unser Gehirn Wahrnehmung und Bewusstsein erzeugt. Der eigentliche Skandal sind nicht verschwendete Steuergelder für was auch immer, sondern daß man von den Forschungsergebnissen dieser Pioniere erst erfährt, wenn diese den Nobelpreis erhalten haben. Und dann auch nur für diesen einen Tag. Morgen wird dagegen schon wieder über irgendein sinnloses Wirtschaftsthema berichtet, weil das ja angeblich so wichtig ist. Das ist auch ein Versagen des Journalismus, nebenbei bemerkt.
Frami 06.10.2014
5. Neuroforschung vs. Krebsforschung
Vergleicht man die Forschungsausgaben beider Bereiche in Relation zu den sozioökonomischen Kosten, so erhält die Krebsforschung etwa 20 Mal so viel Gelder wie die Neuroforschung. 800 Milliarden Euro Kosten europaweit durch neurologisch-psychiatrische Krankheiten ist eine Nummer! Die ernsthafte therapeutische Entdeckung des Nervensystems hat doch erst vor 20 Jahren begonnen. Dieser Nobelpreis ist das richtige Signal!
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