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Wie funktioniert unser Gehirn?

Im Rahmen des Projekts SPACEBRAIN befassten sich Wissenschaftler insbesondere mit der Frage, wie unser Gehirn bewegungsbezogene Informationen mit visuellen Informationen zusammenbringt, um eine schlüssige Darstellung unserer Position im Raum zu erhalten. Die Ergebnisse aus dem Projekt haben wichtige Konsequenzen für das Verständnis und die Behandlung vieler neurologischer Erkrankungen.
Wie funktioniert unser Gehirn?
Trotz beeindruckender Fortschritte in den Neurowissenschaften weiß man leider noch nicht sehr viel über die mikroskopischen Abläufe, die zu komplexen geistigen Funktionen führen, sowie über deren Zerfall während Krankheit.

Räumliche Wahrnehmung und Navigation finden im entorhinalen Cortex und im Hippocampus des Gehirns statt. Die Aufgabe der Gitterzellen im entorhinalen Cortex ist die Verarbeitung räumlicher Informationen unabhängig von der Sinneswahrnehmung der Umgebung. Die Ortszellen im Hippocampus erstellen Karten und sind im Gegensatz zu den Gitterzellen umgebungsspezifisch und streng an Erinnerungsfunktionen gebunden.

Um die Mikroschaltkreise dieser beiden Hirnregionen zu unterscheiden, befasste sich das EU-finanzierte Projekt SPACEBRAIN ("Space coding in hippocampo-entorhinal neuronal assemblies") mit der Frage, wie die räumliche Position verarbeitet und in diesen beiden Regionen des Gehirns dargestellt wird.

Die Projektwissenschaftler konnten herausfinden, wie Raum in neuronalen Netzwerken des entorhinalen Cortex und des Hippocampus dargestellt wird. Genauer gesagt zeichneten sie einen Plan der inneren Organisation und der Verdrahtung des entorhinalen Bereichs.

Mit besonderem Augenmerk auf Zelltypen wurden die Verbindungen der Gitterzellen zu anderen Zelltypen in den Schaltkreisen und in benachbarten Regionen bestimmt. Der Hippocampus erwies sich für ein stabiles Netzwerk im entorhinalen Cortex als wesentlich, indem er eine Art Reset-Mechanismus bietet und so das Netzwerk im Entorhinalcortex ständig auf dem neusten Stand hält. Darüber hinaus hat man erheblich in die Entwicklung von Werkzeugen investiert, mit denen sich lokale neuronale Netzwerke visualisieren und die elektrische Aktivitäten des Gehirns an mehreren Orten gleichzeitig aufnehmen lassen.

Da eine topographische Desorientierung ein sehr typisches Symptom bei Alzheimer ist, erwartet man sich vom SPACEBRAIN-Projekt wichtige Instrumente für die Früherkennung, Prävention und Behandlung dieser neurodegenerativen Krankheit. Das Wissen über die Netzwerkeigenschaften der neuronalen Systeme könnte langfristig auch bei der Entwicklung von Navigationssystemen für Roboter eingesetzt werden.

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