Der Saal ist stumm, es gibt kaum Fragen aus dem Publikum. Ungewöhnlich, sitzen in den Reihen doch vor allem wissbegierige Journalisten. "Das zeigt wohl, dass es fantastische Entdeckungen sind", sagt Göran Hansson, Mitglied des Nobelpreis-Kommittees für Physiologie oder Medizin, mit einem Lächeln auf den Lippen. Eben hatte er in Stockholm bekannt gegeben, dass die begehrte Auszeichnung in diesem Jahr an drei Neurowissenschaftler geht: Zur einen Hälfte an John O'Keefe, zur anderen an das Forscher-Ehepaar May-Britt und Edvard Moser.

Sie sind im Gehirn von Säugetieren auf die Grundlagen des "inneren GPS" gestoßen – jener neuronalen Landkarte, die nötig ist, damit wir uns orientieren können. Jahrzehntelange Forschung, theoretische und praktische Experimente waren dafür nötig. Die Entdeckung zeigt einmal mehr, dass das Denkorgan für Forscher noch viele Überraschungen parat hält.

"Niemand hat gedacht, dass es solche Strukturen überhaupt gibt", sagt Gilles Laurent, Direktor des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung in Frankfurt. Erst vergangene Woche hatte er das Nobelpreis-Trio zu Gast, um mit ihnen über ihre Arbeit und die jüngsten Entwicklungen zu sprechen. "Sie haben ein völlig neues Forschungsfeld auf dem Gebiet der Neurowissenschaften hervorgebracht." Er freue sich, dass ihre Arbeit nun mit der höchsten Auszeichnung in der Wissenschaft gewürdigt wird.

Ein inneres Abbild der äußeren Umgebung

Den Grundstein für seinen Erfolg hat O'Keefe bereits in den siebziger Jahren gelegt. Woher wissen wir, wo wir uns befinden? Wie kommen wir von einem Ort zum anderen? Und wie können wir diese Informationen speichern, damit wir den Weg auch beim nächsten Mal wiederfinden? Der Neurologe setzte auf Ratten, um die Fragen zu beantworten. Im Labor stattete der gebürtige Amerikaner seine umtriebigen Versuchstiere mit Elektroden aus, die aufzeichneten, wann und wo die Nervenzellen im Gehirn Signale auslösen, während sich die Ratten bewegten (O'Keefe & Dostrovsky, 1971).

Der Fokus lag auf dem Hippocampus, jener Hirnregion, die Fakten und Erinnerungen speichert. Die Reaktion der dortigen Zellen war absolut überraschend. Sie feuerten gezielt Signale, wenn sich die Ratten an einer bestimmten Stelle in der Umgebung befinden – daher der Name place cells, Ortszellen. Andere Zellen sind an anderen Orten aktiv. Das Ergebnis des Zell-Zusammenspiels ist eine neuronale Karte im Gehirn, ein detailliertes inneres Abbild der äußeren Umgebung (O'Keefe, 1976). Jedes bekannte Gebiet ist zudem im Hippocampus gespeichert. Für seine Arbeit ist der Neurologe bereits mehrfach geehrt worden, nun also mit dem Nobelpreis.

Um öffentliche Aufmerksamkeit sei es ihm aber nie gegangen, sagt MPI-Direktor Laurent. O'Keefe habe sein Leben dem Labor vermacht. "Ihm geht es stets um die Wissenschaft." Eine Einstellung, die May-Britt Moser und Edvard Moser inspiriert hat. Beide waren Schüler von O'Keefe, ehe sie ihr eigenes Labor gründeten, um ihre Ideen zu verfolgen.

So gingen sie davon aus, dass die Ortszellen im Hippocampus nicht allein für die Orientierung verantwortlich sind. Vielmehr würden die Zellen von außen befeuert. 2005 schließlich stand fest: Es gibt eine übergeordnete Struktur, die Gitterzellen (grid cells) im Entorhinalen Cortex, eine mit dem Hippocampus eng verknüpfte Hirnregion (Hafting et al, 2005). Die Gitter ermöglichen es, Distanzen einzuschätzen.

Nun sind Versuche an Tieren nicht automatisch auf den Menschen zu übertragen. Erst jüngste Untersuchungen lieferten aber Hinweise, dass die Zellen nicht nur in Ratten, Fledermäusen und Affen, sondern auch im menschlichen Gehirn zu finden sind (Jacobs et al., 2013).

An diese Erkenntnis sind einmal mehr große medizinische Hoffnungen geknüpft: So sind beispielsweise der Hippocampus und der Entorhinale Cortex von Alzheimer-Patienten gestört. Bereits in einem frühen Stadium der Krankheit sterben Zellen in den Hirnregionen ab, die Betroffenen verlieren oft die Orientierung und erkennen ihre Umgebung nicht wieder. "Das Orientierungssystem des Gehirns zu verstehen, hilft uns, den grundlegenden Mechanismus des Erinnerungsverlusts zu verstehen", schreibt das Nobelpreis-Kommittee. Ähnliches gelte für Epilepsie-Patienten. Zu wissen, was falsch läuft, könnte in Zukunft dazu beitragen, die Defekte zu beheben.

Ein frommer Wunsch, der noch weit von der Realität entfernt ist. O'Keefe und Mosers hätten Wichtiges geleistet, sagt der Hirnforscher Laurent. Aber es handele sich nicht um angewandte Forschung, sondern um "pure discoveries", reine Entdeckungen, Grundlagen. Darauf gilt es aufzubauen.