Speedzellen Nobelpreisträger entdecken Tacho im Hirn

Wie schnell laufe ich? Das verraten sogenannte Speedzellen, die Forscher nun erstmals im Gehirn von Ratten nachgewiesen haben. Sie sind umso aktiver, je schneller sich die Tiere bewegen.

Sprinter Justin Gatlin beim 100-Meter-Lauf in Lausanne (9. Juli 2015): Zellen im Gehirn geben Laufgeschwindigkeit weiter
DPA

Sprinter Justin Gatlin beim 100-Meter-Lauf in Lausanne (9. Juli 2015): Zellen im Gehirn geben Laufgeschwindigkeit weiter


Der Orientierungssinn von Säugetieren ist komplexer als bisher bekannt. Neben Zellen zur Lagebestimmung im Raum gibt es auch Zellen, welche die Laufgeschwindigkeit anzeigen. Entdeckt haben diese sogenannten Speedzellen die beiden Nobelpreisträger May-Britt und Edvard Moser. Das Paar von der norwegischen Universität Trondheim und Kollegen beschreiben die Speedzellen in der Fachzeitschrift "Nature".

Die Forscher ließen Ratten in einem Wagen ohne Boden auf einem Laufband laufen. Mithilfe dieses Wagens konnten die Forscher die Laufgeschwindigkeit genau kontrollieren: 7, 14, 21 und 28 Zentimeter pro Sekunde. Dann maßen sie durch Elektroden im sogenannten entorhinalen Cortex und im Hippocampus die Aktivität der Nervenzellen. Der entorhinale Cortex liegt direkt neben dem Hippocampus und sendet ihm Signale. Der Hippocampus ist unter anderem für die Speicherung von Erinnerungen zuständig. Beide sind wichtig für die Orientierung im Raum und die Lernfähigkeit.

Ergebnis der Tests: Bestimmte Zellen wurden mit zunehmender Geschwindigkeit aktiver. Speedzellen machen nach Angaben der Forscher etwa 15 Prozent der Nervenzellen im entorhinalen Cortex aus. Im Hippocampus seien es zehn Prozent.

Schlüsselkomponente zur Selbstverortung

Bei weiteren Experimenten stellte das Forscherteam fest, dass das Feuern der Speedzellen nicht von der Umgebung abhängt, durch die sich eine Ratte bewegt. Auch die visuelle Wahrnehmung spielt keine Rolle: Die Speedzellen sendeten ihre Signale immer in derselben Weise, egal ob die Ratten im Hellen oder im Dunkeln liefen. Moser und Kollegen vermuten, dass die Speedzellen ihre Informationen zumindest teilweise aus jenen Hirnregionen erhalten, in denen die Selbstwahrnehmung und die Körperbewegung verarbeitet werden.

  Nobelpreisträger 2014: May-Britt und Edvard Moser entdeckten bereits Rasterzellen, die wichtig für die Orientierung sind
AFP/ Geir Mogen/ NTNU

Nobelpreisträger 2014: May-Britt und Edvard Moser entdeckten bereits Rasterzellen, die wichtig für die Orientierung sind

"Unsere Beobachtungen weisen auf die Speedzellen als eine Schlüsselkomponente für die dynamische Repräsentation der Selbstverortung im mittleren entorhinalen Cortex hin", schreiben die Forscher. Bisher waren neben den Rasterzellen, die eine Art virtuelle Karte im Gehirn bilden, noch mehrere Zellen des Orientierungssystems im Säugetierhirn bekannt. Dazu zählen Grenzzellen zur Erkennung von Hindernissen, Kopfrichtungszellen als eine Art Kompass und Ortszellen.

Das Ehepaar Moser hatte den Medizin-Nobelpreis zusammen mit dem Briten John O'Keefe erhalten. O'Keefe hatte 1971 die Ortszellen im Hippocampus entdeckt, das Ehepaar Moser 2005 die Rasterzellen im entorhinalen Cortex. Die Forschung galt dem Nobelkomitee auch deshalb als wegweisend, weil die Hirnareale zur Orientierung beim Menschen zu den ersten gehören, die von Alzheimer betroffen sind. Manche Erkrankte verlaufen sich deshalb häufig, noch bevor sich Alzheimer anderweitig bemerkbar macht.

Fotostrecke

8  Bilder
Nobelpreis Medizin 2014: Navi im Hirn

nik/dpa

Mehr zum Thema


Forum - Diskutieren Sie über diesen Artikel
insgesamt 7 Beiträge
Alle Kommentare öffnen
Seite 1
noalk 15.07.2015
1. Interessant
Wenn ich das richtig verstehe, messen diese Zellen sozusagen die Schnelligkeit, mit der sich die Beine bewegen. Ich schlage folgendes Experiment vor: Die Ratten werden in eine Apparatur eingespannt, die die Rattenbeine mit verschiedenen Geschwindigkeiten und Amplituden passiv bewegt, und dabei wird die Zellenaktivität gemessen.
titeroy 15.07.2015
2. Nicht relevant
Ich fuerchte die Ergebnisse sind nicht relevant. Wir haben hier oft 45-70km/h Wind. Ich kann meinen Puls auf etwa -/+2 selbst einschaetzen, aber meine Geschwindigkeit kann ich nur anhand der Zwischenzeiten einschaetzen. Auch wenn es auf schlechtem Untergrund (Lava/ Geroell) bergauf geht wird es ganz schwer so etwas einzuschaetzen. Fuer "Tiere" sollte es uebrigens durchaus der Normalfall sein nicht auf Tartan oder Asphalt zu laufen und auch erhebliche Steigungen (45° und mehr) bergauf zu meistern - im Gegensatz zu menschlichen Sportlern.
spiegelleser85 15.07.2015
3.
Vielleicht feuern diese Zellen auch nur mehr, weil sich die Tiere einfach mehr anstrengen, oder sie feuern mehr, weil die Leistung höher sein soll.
wizzbyte 16.07.2015
4. Fast jeder Musiker hat
im Gehirn Zellen, die ihm "sagen", wie schnell sein Rhythmus ist. Ein Tausendfüßler muß ebenso den Rhythmus (= Geschwindigkeit) seiner Beine abstimmen. Bei allem Respekt für die älteren ehemaligen Laureaten, hier den Bogen zur Geschwindigkeit und zu Gatlin zu schlagen, ist schräg.
mhwse 16.07.2015
5. ich erlaube mir anzumerken,
dass es kein physikalisches "Experiment" gibt, dass eine geradlinig, gleichförmige Bewegung .. bzw die resultierende relative Geschwindigekeit eines Inertialsystems innerhalb dieses gegenüber einem von innen nicht wahrnehemabren Bezugspunkt, erlaubt. Das wird in dem Artikel aber implizit behauptet .. Geschwindigkeitszellen sind physikalisch nicht möglich .. (ausser wie z.B. beim Kraftfahrzeug, werden die Daten von der Lochscheibe an den vorderen Bremsscheiben abgegriffen (aus Radumdrehung pro Zeiteinheit und Raddruchmesser kann auf die Geschwindigkeit über Grund geschlossen werden .. sind die Windschutzscheiben verdeckt .. und nur die Räder werden gedreht, kann der Fahrer nicht beurteilen ob sich das Fahrzueg relativ zum Boden bewegt oder nur eine dann falsche geschwindigkeit angezeigt wird.. ).. analog könnten es hier die Muskelsignale der Gliedmassen sein .. die daraus resultierenden, interpolierten Signale, könnten Rückschluss auf die relative Geschwindigkeit erlauben .. )
Alle Kommentare öffnen
Seite 1

© SPIEGEL ONLINE 2015
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH


Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.