„Plötzlich öffnete sich eine neue Welt“

Dass wir uns in unserer Umgebung zurechtfinden, ist einem körpereigenen Navigationssystem zu verdanken. Drei Neurowissenschaftler entdeckten, wo es im Gehirn verankert ist und erhielten dafür im Jahr 2014 den Medizinnobelpreis. Edvard Moser ist einer von ihnen. Im Mai kommt der norwegische Wissenschaftler mit deutschen Wurzeln nach Berlin und berichtet in einer öffentlichen Leopoldina Lecture über seine neuesten Forschungsergebnisse.

Foto: Ned Alley

Foto: Ned Alley

Herr Professor Moser, vor zweieinhalb Jahren haben Sie den Nobelpreis für Medizin erhalten – zusammen mit May-Britt Moser und dem Briten John O’Keefe. Hat sich Ihr Leben seither verändert?

Und wie! Praktisch täglich erhalte ich Einladungen zu Vorträgen und Veranstaltungen aller Art – es ist eine Flut, die eigentlich nicht zu bewältigen ist. Andererseits freue ich mich natürlich über das gestiegene öffentliche Interesse an unserer Arbeit und an den Neurowissenschaften allgemein. Bei solchen Terminen mache ich gern ein wenig Werbung für die langfristige Forschungsförderung, so wie neulich bei einem Treffen mit unserer Ministerpräsidentin. Ja, dieser Anruf aus Stockholm im Oktober 2014 hat mein Leben sehr verändert. Es ist jetzt ein ständiger Balanceakt – zwischen den Verpflichtungen als Leiter eines dynamischen Forschungslabors und denen eines Botschafters für die Wissenschaft.

Bei diesen Gelegenheiten werden Sie bestimmt oft gebeten, Ihre Entdeckung allgemeinverständlich darzustellen. Was sagen Sie dann zum Beispiel?

Ich beginne mit den Platzzellen, die John O'Keefe im Jahr 1971 im Gehirn entdeckte. Es handelt sich um Nervenzellen, die nur aktiv sind, wenn man an einer bestimmten Stelle im Raum ist. Die eine Zelle würde sich beispielsweise nur einschalten, wenn ich dort drüben stünde; die andere nur an einem anderen Standort. Doch woher nehmen die Platzzellen ihr Wissen? Und was treibt sie an? Das war Fragen, die dreißig Jahre lang ungeklärt blieben. Auch May-Britt und ich kamen lange Zeit nicht weiter – bis wir uns eine benachbarte, übergeordnete Hirnregion näher anschauten. Dort fanden wir einen Zelltyp, der Orte anders als Platzzellen kartiert. Wir gaben den Zellen den Namen grid cells, auf Deutsch kann man sie als Rasterzellen bezeichnen. Jede von ihnen bildet einen Teil des Raums ab, in dem wir uns befinden, und zwar in der geometrischen Form des Sechsecks. Zusammengefügt sehen die Sechsecke aus wie eine Honigwabe. Rasterzellen decken die gesamte Umgebung lückenlos ab und erzeugen eine Art Landkarte im Gehirn, die sich mit jeder unserer Bewegungen aktualisiert. Rasterzellen, Platzzellen und andere spezialisierte Zelltypen arbeiten in einem komplexen Netzwerk zusammen, das uns sagt, wo wir uns gerade befinden. Es ist unser Navigationssystem im Kopf.

Entdeckt haben sie es, als sie begannen, an einem neuen Ort zu suchen. Wie kam es zu diesem Wendepunkt?

Wie andere Forscher auch hatten wir zuerst im Hippocampus gesucht, einer für das Lernen und Erinnern wichtigen Hirnregion, in der sich auch die Platzzellen befinden. Wir probierten dieses und jenes aus und stellten irgendwann fest, dass die Platzzellen Impulse aus einer benachbarten Gehirnstruktur erhalten, dem entorhinalen Kortex. Mit dieser nur schwer zugänglichen Region hatte sich zuvor kaum jemand beschäftigt. Mithilfe eines Neuroanatomen gelang es uns schließlich, Signale einzelner, dort angesiedelter Nervenzellen zu erfassen. Dass sie die Platzzellen auf Trab bringen, wurde schnell klar, aber die eigentliche Bedeutung unseres Funds blieb uns noch verborgen. Als wir dann die sechseckigen Muster entdeckten, hielten wir sie zuerst für ein technisches Artefakt. Es brauchte ein halbes Jahr und viele weitere Versuche, bis wir es glauben konnten: Wir hatten eine Geheimsprache des Gehirns entschlüsselt, einen Code, mit dessen Hilfe wir uns praktisch überall zurechtfinden können. Plötzlich öffnete sich uns eine neue Welt – es war ein echtes Heureka-Erlebnis.

Ihre Entdeckung gilt als bahnbrechend und sie haben dafür die höchsten wissenschaftlichen Ehrungen erhalten. Mehr kann man kaum erreichen. Und doch forschen Sie unermüdlich weiter. Was treibt Sie an?

Die Neugier. Sie ist eine sehr starke Motivation und die braucht man als Wissenschaftler, um Durststrecken und Widerstände zu überwinden. Wer nur den Nobelpreis gewinnen will, wird ihn nicht gewinnen.

Zu welchen Ergebnissen hat Ihre Forschung in letzter Zeit geführt?

Wir wissen jetzt mehr darüber, wie das Orientierungs-Raster im Gehirn entsteht, wie es sich im jungen Organismus entwickelt und welche Rolle dabei die einzelnen Zelltypen spielen.

Darum geht es auch in Ihrem Vortrag in Berlin?

Ja, die neuen Erkenntnisse stehen im Mittelpunkt. Aber ich gehe auch auf unsere früheren Studien ein, damit der Kontext klar wird.

Sie haben Ihre Entdeckungen an Ratten gemacht. Inwiefern sind die Erkenntnisse auf den Menschen übertragbar?

Es scheint sich um ein Prinzip zu handeln, das für alle Säugetiere gilt. Im Menschen wurde es bereits nachgewiesen, auch in Mäusen, Fledermäusen und Affen. Die Rasterzellen der einzelnen Spezies unterscheiden sich leicht voneinander, aber die erzeugten Muster ähneln sich sehr. Offenbar orientieren Säugetiere sich mithilfe gleicher Mechanismen.

Alzheimer-Patienten verlieren oft die Orientierung. Halten Sie es für möglich, dass Ihre Forschung zur Therapie dieser Krankheit beiträgt?

Das ist sehr gut möglich. Die ersten Schäden richtet Alzheimer meist genau in den Gehirnbereichen an, die wir untersuchen. Hier zerstört die Krankheit dann viele Zellen, was dazu führt, dass Menschen sich in ihrer Umgebung nicht mehr zurechtfinden. Die Zellen des Orientierungssystems sind möglicherweise besonders verletzlich. Falls wir solche Schwächen finden, könnte eine gezielte Stärkung der Zellen zu einer wirksamen Prävention der Krankheit führen. Aber wir sollten nicht auf schnelle Erfolge hoffen: Alzheimer ist eine sehr komplexe Krankheit, die in vielen Aspekten wenig erforscht ist.

Sehen Sie weitere praktische Anwendungen am Horizont?

Da gibt es tatsächlich zahlreiche Möglichkeiten. Mit unserer Entdeckung haben wir einen ersten Algorithmus gefunden, mit dem das Gehirn unser Erkennen, Erleben und Verhalten steuert. Wir konnten sozusagen ein Fenster in den Kortex öffnen, wo weitere neuronale Algorithmen auf ihre Entdeckung warten. Schritt für Schritt lernen wir so die Arbeitsweise unseres Gehirns im Detail kennen. Auf dieser Basis lassen sich psychische Erkrankungen besser verstehen und auf längere Sicht sicher auch wirksamer behandeln.

Der Begriff Algorithmus lässt an Computer und Künstliche Intelligenz denken. Arbeitet das Gehirn wie ein Rechner?

Es gibt tatsächlich viele Parallelen. Aber auch entscheidende Unterschiede. Das Gehirn ist zum Beispiel besser darin, viele Dinge gleichzeitig zu tun: Jedes Segment unterhält sich praktisch ständig mit anderen Teilen des Organs. Beim Orientierungssystem haben wir es mit relativ einfachen mathematischen Prinzipien zu tun. Das ist aber keine Gewähr dafür, dass es in anderen Hirnregionen ebenso ist und wir deren Programmiersprachen jetzt schnell entschlüsseln können.

Seit 1996 leben und arbeiten Sie in Trondheim, einer 180.000-Einwohner-Stadt knapp 350 Kilometer südlich des Polarkreises. Warum Trondheim?

Es ist eine schöne, friedliche Stadt, in der man in Ruhe forschen kann. Für Trondheim haben May-Britt und ich uns entschieden, weil man uns beiden damals gute Stellen angeboten hat. Wir wurden großzügig gefördert, auch in den ersten zehn Jahren, als unser Erfolg überhaupt noch nicht abzusehen war. Es war Hochrisikoforschung, aber die Universität vertraute uns. Jetzt bekommen wir Angebote von den besten Forschungseinrichtungen in aller Welt. Aber eigentlich gibt es keinen Grund, aus Trondheim wegzugehen.

Auch nicht, wenn die Angebote aus Deutschland kommen, der Heimat Ihrer Eltern?

Stimmt, Vater und Mutter stammen aus Deutschland; sie wanderten in den 1950er-Jahren nach Norwegen aus. Die Beziehungen zur deutschen Verwandtschaft sind nie abgerissen. Auch beruflich gibt es viele Kontakte mit Kollegen in Frankfurt, Göttingen, Berlin, Heidelberg und München, wo ich auswärtiges Mitglied des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie bin. Vor zwei Jahren wurde ich in die Leopoldina gewählt, was ich als große Ehre empfinde. Deutschland bleibt etwas Besonderes für mich – ich komme immer wieder gern zu Besuch.

Interview: Lilo Berg

Edvard Ingjald Moser ist Professor für Neurowissenschaften und Gründungsdirektor des Kavli-Instituts für systemische Neurowissenschaften an der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens (NTNU) in Trondheim. Im Jahr 2014 erhielt er, zusammen mit May-Britt Moser und dem britischen Forscher John O’Keefe, den Nobelpreis für Medizin für die Entdeckung eines Orientierungssystems im Gehirn. Edvard Moser kam 1962 im norwegischen Ålesund zur Welt. An der Universität Oslo studierte er Mathematik, Neurobiologie und Psychologie bis zur Promotion. Im Jahr 1995 gingen Edvard und May-Britt Moser nach Großbritannien. Sie forschten als Postdoktoranden unter anderem bei John O’Keefe in London. Im Jahr 1996 kehrte das damalige Paar nach Norwegen zurück. Seit 2015 ist Edvard Moser Mitglied der Leopoldina.

Öffentlicher Vortrag: Grid Cells and the Brain’s Map of Space. Montag, 15. Mai, 17 Uhr, anschließend Empfang. Der Eintritt ist frei. Um Anmeldung wird gebeten unter:

http://www.leopoldina.org/de/form/anmeldung-grid-cells/

Foto Startseite: Mit freundlicher Erlaubnis des Kavli Institute for Systems Neuroscience.

Die Abbildungen zeigen die Aktivierungsmuster von Rasterzellen.