Mit dem Global Positioning System, kurz GPS, können wir uns auf der ganzen Welt orientieren und zurechtfinden. Doch wie orientierten sich Menschen, bevor es das globale Navigationssatellitensystem zur Positionsbestimmung oder ähnliche Systeme gab? Forscher fanden heraus, dass sich ein mit dem GPS-System vergleichbares Orientierungssystem in unserem Gehirn befindet.

Welche Gehirnregionen sind für unser GPS verantwortlich?

Für das hirneigene Navigationssystem arbeiten zwei Gehirnregionen zusammen. In der Gehirnregion Hippocampus befinden sich viele Nervenzellen, die bei der Navigation im Raum helfen. Die im Hippocampus vorhandenen Neuronen werden aus diesem Grund auch als Ortszellen bezeichnet. Sie zeichnen eine mentale Karte unserer Umgebung, da jedes Neuron nur an einer bestimmten Stelle aktiv ist. Die Gehirnregion des Hippocampus ist daher für die räumliche Vorstellung verantwortlich und bezieht hierbei auch Erfahrungen mit ein. Ist uns ein Weg schon bekannt, ist er dementsprechend auch leichter zu finden. Bei der zweiten Region handelt es sich um den entorhinalen Cortex. Dieser Bereich ist für die Planung sowie Entscheidungsfindung verantwortlich. Er kommt also zum Einsatz, wenn uns ein Weg unbekannt ist oder eine neue Strecke gefunden werden muss. Die Neuronen im entorhinalen Cortex sind für die Navigation essentiell und werden daher als Gitterzellen bezeichnet. Im Gegensatz zu den Ortszellen sind diese an vielen Orten aktiv und zeichnen die gesamte Umgebung mosaikartig nach.

Wie funktioniert das GPS im Gehirn?

Für die Orientierung nutzt das Hirn das mosaikartige Muster neuronaler Signale im entorhinalen Kortex. Auch bei einer wechselnden Umgebung bleiben die Gitter, welche die Richtung und die Distanz bestimmen gleich. Die entsprechenden Daten kommen anschließend in den Hippocampus. Hier wird nun eine spezifische Karte für die jeweilige Umgebung erstellt.

Weshalb ist das hirneigene Navigationssystem wichtig?

Damit wir wissen, wo wir uns befinden und wohin wir uns bewegen, ist dieses raffinierte Orientierungssystem unseres Hirns äußerst wichtig. Die zahlreichen Prozesse, in denen Informationen über die Position im Raum und den Verlauf der Zeit verrechnet werden, laufen im Hintergrund ab, sodass wir diese gar nicht bewusst wahrnehmen. Erst, wenn wir uns Verlaufen, wird der eigene Orientierungssinn bewusst. Für alle Säugetiere ist dieses hirneigene GPS-System überlebenswichtig, denn es wird benötigt, um Nahrung oder beispielsweise einen Partner zur Fortpflanzung zu finden.

Nobelpreis für US-Hirnforscher und norwegisches Forscherehepaar

Für die Entdeckung der Zellen, die das Raumortungssystem im Gehirn etablieren, erhielten der US-Forscher John O´Keefe sowie das norwegische Forscherehepaar May-Britt Moser und Edvard Moser im Jahr 2014 den Medizin-Nobelpreis.

In der Presseerklärung der Nobel Foundation heißt es: „Die Entdeckung dieses Navigationssystems unseres Gehirns repräsentiert einen Paradigmenwechsel in unserem Verständnis darüber, wie spezialisierte Zellen zusammenarbeiten, um höhere geistige Leistungen zu vollbringen.“

Welche Auswirkung hat die Nutzung von Navigationssystemen?

Wenn beispielsweise beim Autofahren ein Navigationssystem zum Einsatz kommt, schalten die Bereiche des Gehirns, welche für den Orientierungssinn verantwortlich sind, einfach ab. Forscher des University College in London haben bei einer Studie herausgefunden, dass die Hirnaktivität im Hippocampus und im entorhinalen Cortex ausbleibt, sobald die Wegstrecke durch ein Navigationssystem vorgegeben wird. Die Hirnaktivität kann mit Hilfe einer Elektroenzephalografie, kurz EEG, gemessen werden. Aber auch mit einer funktionellen Magnetresonanztomographie können die Aktivitäten im Gehirn aufgezeichnet werden. Hierzu kommt ein MRT-Gerät zum Einsatz. Bei den verwendeten Geräten spielt die Nutzungsfreundlichkeit des Medical Design eine wichtige Rolle. Denn die Benutzerfreundlichkeit muss unter allen Umständen und Herausforderungen des medizinischen Arbeitsalltags gewährleistet sein. Darüber, ob sich die dauerhafte Nutzung von Navis negativ auf unser Gehirn und insbesondere auf die Funktion des Hippocampus auswirkt, gibt es bisher jedoch noch keine Erkenntnisse.