Navigation ist für Tiere und auch uns Menschen ein wichtiger Teil unseres Lebens: Jeden Tag neu verbringen wir beträchtliche Zeit damit, uns in unserem Umfeld zu orientieren und zu bewegen. Dabei lernen wir schnell, uns an Landmarken zu orientieren und uns die richtige Richtung zu merken – unser Gehirn legt dafür eine mentale Karte der Umgebung an. Bereits vor einigen Jahren haben Forscher herausgefunden, dass für diese mentale Karte zwei Hirnbereiche aktiv werden: Sogenannte Ortszellen in unserem Hippocampus speichern die Erinnerung an Landmarken und spezifische Orte ab. Die die “Grid Cells” im benachbarten entorhinalen Cortex, einem Areal im Schläfenlappen, speichern die mentale Karte dagegen unabhängig von Landmarken in einer Art internem Koordinatensystem ab. Beide Areale zusammen bilden damit ein komplettes inneres GPS und ermöglichen es uns, mentale Karten unserer Umgebung anzulegen und uns im Raum zurechtzufinden. Doch wie arbeitet unser Gehirn, wenn wir einen neuen Weg suchen müssen? “Wenn wir ein neues Gebiet betreten, werden verschiedene künftige Wege möglich”, erklären Amir-Homayoun Javadi von der University of Kent und seine Kollegen. Doch welche Hirnbereiche dabei aktiv werden, wenn wir beispielsweise beim Spaziergang durch eine Stadt eine neue Route zu einem Ziel suchen, war bisher nur in Teilen bekannt.
Virtuelle Tour durch Soho
Um herauszufinden, wie unser “Hirn-Navi” in einer solchen Alltagsituation arbeitet, haben Javadi und seine Kollegen 24 Freiwillige zum Orientierungstest in Londoner Stadtteil Soho gebeten. Für ihre Studie erhielten zunächst alle Teilnehmer ein Info-Paket mit Stadtplan und Fotos von wichtigen Landmarken. Dann nahmen die Forscher sie mit auf einen zweistündigen Spaziergang durch das Stadtviertel, testeten ihre Ortskenntnis und gaben Tipps, wie sie diese noch verbessern können. Einen Tag später begann der eigentliche Versuch. Bei diesem lagen die Probanden in einem Hirnscanner, der ihre Hirnaktivität mittels funktioneller Magnetresonanz-Tomografie (fMRT) aufzeichnete. Vor sich auf dem Bildschirm sahen sie ein interaktives Video, das einen virtuellen Spaziergang durch Soho simulierte. Die Teilnehmer sollten nun ein bestimmtes Ziel aufsuchen und dafür jeweils an den Kreuzungen angeben, in welche Richtung sie gehen möchten. An einigen Punkten wurden sie dabei allerdings durch Straßensperren gezwungen, von der optimalen Route abzuweichen und sich eine Alternative zu suchen.
Die Hirnscans enthüllten: Immer dann, wenn die Versuchspersonen eine neue Straße betraten und sich damit ein neuer Blick und neue Optionen eröffneten, feuerte der rechte hintere Teil des Hippocampus. Diese Reaktion fiel umso stärker aus, je mehr alternative Wege es am Ende dieses Straßenabschnitts gab. “Wenn die Probanden eine Kreuzung wie die Seven Dials in London betraten, wo gleich sieben Straßen zusammentreffen, stieg die Aktivität im Hippocampus stark an, während eine Sackgasse sie absenkte”, berichtet Seniorautor Hugo Spiers vom University College London. Nach Ansicht der Forscher belegt dies, dass der Hippocampus eine wichtige Rolle dabei spielt, die bereits gelernte mentale Karte mit den neuen Eindrücken der Umgebung abzugleichen – und so die richtige Route zu finden. Je mehr mögliche Routenalternativen es gibt, desto mehr Information aus der gespeicherten mental map müssen abgerufen werden – und das fordert den Hippocampus entsprechend stärker. Wenn jedoch eine Umleitung der ursprünglich angestrebten Route nötig wird, springt noch ein weiteres Hirnareal ein: der laterale präfrontale Cortex. Dieser für Entscheidungen zuständige Hirnbereich wägt nun ab, welche der Ausweichrouten die kürzeste und beste sein könnte, wie die Forscher erklären.
So lief das Experiment zur Stadtnavigation ab (Video: nature press)
“Unsere Ergebnisse bestätigen damit Modelle, nach denen der Hippocampus Gänge entlang möglicher künftiger Wege simuliert, während der präfrontale Cortex uns dabei hilft, diejenigen auszuwählen, die uns zu unserem Ziel führen”, erklärt Spiers. Eine frühere Studie hatte bereits gezeigt, dass der Hippocampus von Londoner Taxifahrern wächst, während sie die Straßen und Landmarken Londons für ihre Prüfung lernen. Die Studie enthüllt aber auch, dass die Reaktion im Hippocampus ausbleibt, wenn sich die Probanden auf ein Navigationssystem verlassen. “Wenn uns die Technik sagt, wo es lang geht, reagieren diese Teile des Gehirns nicht mehr auf das Straßennetz”, erklärt Spiers. “Unser Gehirn schaltet dann einfach seine Verarbeitung der Ortsinformationen ab.”
Mit Licht gegen Ewigkeitschemikalien
