Hintergrund

Eine aktuelle Untersuchung hat gezeigt, dass das menschliche Gehirn bei der Navigation sowohl physische als auch konzeptuelle Räume mithilfe koordinierter Aktivitätsmuster in Entorhinal‑ und Hippocampus‑Regionen kartiert. Ziel war es, die Interaktion beider Strukturen genauer zu beleuchten.

Methodik

Forscher entwickelten einen Objekt‑Matching‑Test, bei dem Probanden unbewusst Varianten von Objekten in einer ringförmigen Anordnung um ein zentrales Prototypeobjekt manipulier­ten. Während der Aufgabe wurden funktionelle Magnetresonanztomographie‑Daten (fMRT) erhoben, um die räumliche Aktivität beider Hirnregionen zu erfassen.

Neuronale Befunde

Die Analyse der fMRT‑Signale offenbarte im Hippocampus eine dreifache räumliche Periodizität, die die Navigationsrichtung von den Objektvarianten zum Prototype abbildete. Diese dreifache Periodizität war phasen­synchron mit der bereits bekannten sechsfachen Periodizität des Entorhinalcortex, was auf eine hierarchische Kopplung der beiden Regionen hindeutet.

Verhaltenskorrelate

Parallel zur neuronalen Aktivität zeigte sich bei den Probanden eine dreifache Periodizität in der Verhaltensleistung, die exakt mit der hippocampalen Aktivität synchronisiert war. Diese Übereinstimmung legt nahe, dass die beobachteten neuronalen Muster unmittelbar das Verhalten beeinflussen.

Computationales Modell

Ein entwickeltes EC‑HPC‑PhaseSync‑Modell reproduzierte das Phänomen, indem es annahm, dass die sechsfache Aktivitätsperiodizität von Grid‑Zellen im Entorhinalcortex Vektorrepräsentationen auf den Hippocampus projiziert. Die Summe dieser Vektoren erzeugt eine dreifache Periodizität, die konzeptuelle Richtungen kodiert.

Schlussfolgerungen

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein periodisches Mechanismus‑System aus Entorhinal‑Grid‑Codes und hippocampalen Vektor‑Darstellungen die Strukturierung konzeptueller Navigationsprozesse ermöglicht. Damit wird ein neues Verständnis der Zusammenarbeit beider Hirnregionen bei der räumlichen und gedanklichen Orientierung geliefert.Dieser Bericht basiert auf Informationen von eLife, lizenziert unter Creative Commons BY 4.0 (Open Access). Wissenschaftliche Inhalte, offen zugänglich.