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.

"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.