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Wissen & Umwelt

Medizin-Nobelpreis für die Entdeckung des inneren GPS

Tiere und Menschen schaffen sich im Hirn Umgebungskarten. Für die Entdeckung der Zellen, die für die Navigation zuständig sind, sind zwei norwegische und ein britischer Forscher den Nobelpreis ausgezeichnet worden.

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Medizin-Nobelpreis: Das Navi im Kopf

Forschungen an Mäuse- und Rattenhirnen haben enthüllt, wie auch wir Menschen unseren Weg von einem Ort zum anderen finden. Für ihre Arbeit wurden John O'Keefe vom University College London, May-Britt Moser vom Center for Neural Computation in Trondheim und ihr Ehemann Edvard Moser vom Kavli-Institut für Systemische Neurowissenschaften in Trondheim mit dem

diesjährigen Nobelpreis für Medizin und Physiologie ausgezeichnet

.

Die eine Hälfte des Preises geht an den britisch-amerikanischen Forscher John O'Keefe, die andere Hälfte teilt sich das norwegische Ehepaar Moser "für ihre Entdeckungen von Zellen, die ein Navigationssystem im Hirn darstellen", erklärte das Nobelpreiskomitee Anfang Oktober im Karolinska-Institut in Stockholm.

Als das Komitee bei May-Britt Moser anrief, um ihr die Nachricht zu überbringen, sei sie in Tränen ausgebrochen, erklärte die Preisträgerin kurz nach der Bekanntgabe in einem Interview gegenüber dem Karolinska-Institut. "Ich war in einem Schockzustand - und das bin ich noch immer. Das ist so großartig!"

"Absolut überwältigt"

Auch andere europäische Neurowissenschaftler feierten die Entscheidung des Nobelpreiskomitees. "Es ist fantastisch", sagte Michael Brecht, Hirnforscher am Bernstein Center for Computational Neuroscience in Berlin gegenüber der Deutschen Welle. Er kenne alle drei Preisträger persönlich. "Sie sind tolle Leute und sehr beeindruckende Forschungscharaktere. Der Nobelpreis ist sehr verdient."

Marianne Hafting-Fyhn von der Abteilung für Biowissenschaften an der Universität Oslo hat in der Forschungsgruppe unter Leitung von May-Britt und Edvard Moser an der Norwegischen Universität für Wissenschaften und Technologie in Trondheim gearbeitet. "Auch für mich persönlich ist es ein ganz wundervoller Tag", sagte sie damals im Interview mit der Deutschen Welle. Die Mosers seien "ganz liebenswürdige Menschen. Es gab immer eine nette Atmosphäre im Labor und sie arbeiten auf einem sehr hohen wissenschaftlichen Niveau."

Am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main waren die Forscher unmittelbar nach der Bekanntgabe im Oktober "absolut überwältigt", sagt Sprecher Arjan Vink. "Edvard Moser und John O'Keefe waren vor weniger als zwei Wochen noch hier bei uns am Institut." Die beiden Nobelpreisträger hatten dort bei einem Symposium vorgetragen.

Maus (Foto: Franz-Peter Tschauner).

Mäuse müssen sich gut zurechtfinden können und haben daher ein besonders spezialisiertes inneres Navigationssystem

Navigation durch Erinnerung

Es ist nicht alltäglich, dass Nobelpreisträger noch so stark in der tagtäglichen Forschung engagiert sind wie die Preisträger dieses Jahres. Trotzdem liegt John O'Keefes erste entscheidende Entdeckung immerhin über 40 Jahre zurück.

1971 beobachtete er Ratten, die sich frei in einem Raum bewegten, und nahm Signale von ihren Nervenzellen aus einem Bereich des Gehirns namens Hippocampus auf. Dieser Bereich des Gehirns ist dafür zuständig, dass Erinnerungen in das Langzeitgedächtnis geschrieben werden. Innerhalb dieses Areals entdeckte O'Keefe einen neuen Zelltyp, den er als "Ortszellen" bezeichnete. Sie müssten dafür verantwortlich sein, eine virtuelle Karte des Raumes zu bilden, schlussfolgerte er.

Nobelpreis 2014 (Foto: REUTERS/Suzanne Plunkett).

John O'Keefe entdeckte das hirneigene Navigationssystem bereits in den 70er Jahren

"Zu diesem Zeitpunkt gingen die Wissenschaftler schon davon aus, dass der Hippocampus [für die Orientierung] wichtig sein müsse", sagt Brecht. "Aber nur John O'Keefe hatte die entscheidende Einsicht, wie man diese Zellen untersuchen könnte. Ihm war klar, dass man die Tiere einfach machen lassen musste."

Andrew Speakman vom University College London stimmt zu, dass O'Keefe mehr hatte als einfach nur Glück: "Er ist ein bemerkenswerter Wissenschaftler und gehört zu den Besten: enthusiastisch, originell und eine inspirierende Persönlichkeit." Speakman arbeitete in den 1980er Jahren mit O'Keefe zusammen.

"Wie Kacheln in einem Badezimmer"

Sehr viel später, im Jahr 2005, entdeckten Edvard und May-Britt Moser einen anderen Schlüsselbestandteil des hirneigenen Navigationssystems. "Sie brachten neuen Schwung in das Forschungsgebiet", beschreibt Michael Brecht den Durchbruch.

Edvard und May-Britt Moser (Foto: Körber-Stiftung/Friedrun Reinhold/dpa).

Die norwegischen Hirnforscher May-Britt (r.) und Edvard I. Moser

Die Mosers untersuchten Hirnregionen, die an den Hippocampus angrenzen und fanden dort sogenannte "Gitterzellen". Diese Zellen erzeugen ein Koordinatensystem und erlauben es Tier und Mensch, die eigene Position zu finden und die Wege zwischen Punkten zu berechnen.

Immer, wenn die Tiere an bestimmten Orten sind, senden die Gitterzellen ein Signal aus. "Diese Orte bilden ein sechseckiges Muster", erklärte Edvard Moser der Deutschen Welle in einem Interview im September dieses Jahres. "Es ist fast wie die Kacheln in einem Badezimmer" - oder vergleichbar dem Gitter auf einem Stadtplan.

"Dass es Gittermuster in den Köpfen der Tiere gibt, war eine verblüffende Beobachtung", sagte Brecht. Die Mosers konnten zeigen, dass Orientierung "ein konstruktiver Prozess ist, und nicht irgendetwas Ungefähres, das das Tier gelernt hat."

Für ihre Leistungen waren May-Britt und Edvard Moser bereits dieses Jahr mit

dem Wissenschaftspreis der Körber-Stiftung

gewürdigt worden.

Von Mäusen zu Menschen

"Diese interne Karte gibt es bei allen Säugetieren, die bisher untersucht wurden", sagt Edvard Moser. Dieses System habe sich schon früh in der Evolution entwickelt. "In jüngster Zeit wurden Gitterzellen auch beim Menschen nachgewiesen."

Hirnforscher Michael Brecht sagt, "man konnte sich denken", dass der Nobelpreis früher oder später für Entdeckungen verliehen würde, die mit dem Navigationssystem des Gehirns zu tun haben, denn dieser Forschungsbereich "sei medizinisch relevant".

Bei Alzheimer-Patienten beispielsweise sind die Hirnregionen, die für Orientierung zuständig sind, immer schon sehr früh betroffen. Solche Patienten finden ihren Weg nicht mehr oder können sich nicht mehr orientieren.

"Wenn wir lernen, wie dieses System in einem gesunden Hirn funktioniert, können wir daraus Schlussfolgerungen für die Diagnose und die Behandlung von Alzheimer ziehen", sagt Edvard Moser. Dennoch gehe es bei seiner Arbeit noch immer um Grundlagenforschung. "Die Anwendung liegt in der Zukunft, aber auch da werden wir noch hinkommen."

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