Orientierungssinn

Wenn Alter und Krankheit am Kompass rütteln

Woher kommen wir? Wohin gehen wir? Und wo befinden wir uns eigentlich in diesem Moment? Antworten darauf liefert unser räumlicher Orientierungssinn – ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Zellen im Gehirn. Auf der Konferenz „Interdisciplinary Symposium on Spatial Cognition in Aging and Neurodegeneration“ (iSCAN) diskutierten im November 2018 in Magdeburg rund 70 Experten über alters- und krankheitsbedingte Veränderungen dieses Navigationssystems.

Bericht: Wolfgang Behrends

Thomas Wolbers, einer der Organisatoren, sprach mit uns über die Probleme in der Diagnostik von Orientierungsstörungen und darüber, wie die Messung unseres Raumsinns bei der Bekämpfung von neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer helfen könnte.

portrait of thomas wolbers
Prof. Thomas Wolbers ist Arbeitsgruppenleiter am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in Magdeburg

„In unserem Gehirn gibt es mehrere Zelltypen, die räumliche Informationen kodieren“, erklärt Wolbers. Die sogenannten Ortszellen (engl. place cells) im Hippocampus und Gitterzellen (grid cells) im entorhinalen Kortex verarbeiten die aktuelle Position im Raum – vom Prinzip her ähnlich wie das GPS-System in einem Navi. Weitere Zellen, die wie ein Kompass funktionieren, signalisieren dem Kopf, in welche Richtung er gerade orientiert ist. Dieses gesammelte räumliche Wissen nutzt das Gehirn, um motorische Impulse zu koordinieren und so die Bewegung des Körpers von A nach B zu steuern.

Ebenso wie ein Kompass, der nach zu vielen Stürzen nicht mehr zuverlässig nach Norden zeigt, kann auch die Orientierungszentrale im Kopf Fehlfunktionen haben: „Durch Schädigung des Gehirns in den Regionen, in denen sich diese Zelltypen befinden, entwickeln Patienten ganz spezifische Orientierungsstörungen.“ Mithilfe der funktionalen Magnetresonanztomographie (fMRT) lassen sich diese Störungen sichtbar machen: Veränderungen des Sauerstoffgehalts im Blut zeigen die Aktivität bestimmter Hirnareale in Form von Voxeln (räumliche Pixel). „So können wir auch Signale erkennen, die Gitterzellen beim Durchqueren eines Raums aussenden“, erklärt Wolbers. Liegt eine Störung im Orientierungssinn vor, treten diese Signale verrauscht oder zeitlich instabil auf. „Das zeigt, dass die Zellen die Position im Raum nicht mehr so präzise berechnen können.“

Denn sie wissen nicht, wo sie sind

mri image of the human brain, the entorhinal cortex highlighted in red
Im entorhinalen Kortex (rot markiert) verarbeitet das Gehirn die aktuelle räumliche Position. Dieses Areal ist besonders anfällig für alters- oder krankheitsbedingte Degeneration, welche den Orientierungssinn beeinträchtigen kann.

Der wichtigste Störfaktor ist das Älterwerden, sagt Wolbers: „Wenn wir altern, finden im Gehirn verschiedene neuronale Abbauprozesse statt. Einige Regionen wie der entorhinale Kortex sind für diesen Abbau besonders anfällig. Dadurch lässt das räumliche Orientierungsvermögen im Alter sukzessive nach.“ Meist treten die Störungen zunächst in unbekannten Umgebungen auf, zum Beispiel im Urlaub; später fällt auch die Orientierung in gewohnten Räumen zunehmend schwer. „Bei vielen Senioren führt das zu einem Vermeidungsverhalten, so dass sie sich kaum noch aus ihrem Zuhause hinausbewegen. Das wiederum begünstigt den kognitiven Abbau – ein Teufelskreis.“

Krankheiten können das Fortschreiten dieser Desorientierung zusätzlich beschleunigen: „Das bekannteste Beispiel ist sicher die Alzheimer-Krankheit“, sagt Wolbers. „Dabei werden abnormale Tau-Proteine im Gehirn eingelagert, die die Funktionsfähigkeit von Nervenzellen – und damit auch kognitive Leistungen – einschränken können. Bei etwa 6 von 10 Alzheimer-Patienten wirkt sich die Erkrankung auch auf die Orientierung aus – sie verlaufen sich häufig, finden ohne Hilfe den Weg nach Hause nicht mehr.“ Je nachdem, welche Hirnregionen betroffen sind, kann auch ein Schlaganfall den Kompass im Kopf beeinträchtigen, ebenso wie psychiatrische Erkrankungen wie Schizophrenie.

Mit VR zum standardisierten Orientierungs-Test

concept of human head with a google maps-like icon on top
Quelle: Shutterstock/Nizwa Design

Zwar lässt sich die Aktivität des Orientierungssinns über die fMRT darstellen, doch die Diagnostik der Störungen wird bislang durch einen Mangel an standardisierten Tests erschwert. „Das dürfte sich in den kommenden Jahren ändern“, hofft der Experte. „Es gibt mehrere Gruppen, die an der Entwicklung von Tests arbeiten, mit denen man die Schwere von Orientierungsstörungen bewerten kann.“ Eine Schlüsseltechnologie stellt dabei die virtuelle Realität (VR) dar: Wenn ein Proband mit einer 3D-Brille die Aufgabe bekommt, sich in einem virtuellen Raum zurechtzufinden, werden viele auswertbare Daten generiert, mit denen sich Art und Grad der Störung messen lassen. Möglicherweise ließe sich VR sogar für die Therapie von Orientierungsstörungen einsetzen, doch davon ist man derzeit noch weit entfernt, so der Neurowissenschaftler.

Auf dem iSCAN-Symposium war auch die Früherkennung kognitiver Abbauprozesse ein heiß diskutiertes Thema. Ein einheitlicher Standard für die Messung von Orientierungsstörungen könnte dabei als prognostischer Marker von Bedeutung sein. „Alzheimer wirkt degenerativ“, merkt Wolbers an. „Das heißt, die Erkrankung ist bei vielen Patienten schon 10 bis 15 Jahre im Gange, bevor die erste Diagnose gestellt wird. Zurzeit gibt es noch keine Therapie, aber wenn eine Behandlung entwickelt wird, ist es enorm wichtig, die Anzeichen der Krankheit so früh wie möglich zu erkennen. Störungen des Orientierungssinns könnten dafür ein Indikator sein.“


Profil:

Prof. Thomas Wolbers ist Arbeitsgruppenleiter am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in Magdeburg und einer der Organisatoren der Konferenz „Interdisciplinary Symposium on Spatial Cognition in Aging and Neurodegeneration“ (iSCAN). Er ist Spezialist für alters- und krankheitsbedingte Veränderungen der Kognition, seine Forschungsschwerpunkte liegen auf der Untersuchung neurodegenerativer Prozesse, der Entwicklung standardisierter neuropsychologischer Diagnostik und Trainingsmethoden zur Vermeidung neuronaler Defizite und Wiederherstellung kognitiver Funktionen.

21.02.2019

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