Der entorhinale Kortex repräsentiert aufgabenrelevante entfernte Orte unabhängig von CA1

Wie das Gehirn Orte verknüpft, wenn wir pausieren

Stellen Sie sich vor, Sie stehen an Ihrer Haustür und stellen sich die Küche vor, in der Sie Ihren Kaffee stehen gelassen haben. Unser Gehirn springt ständig zwischen dem Ort, an dem wir sind, und dem Ort, zu dem wir wollen. Diese Studie fragte, wie eine zentrale Navigationsregion im Mausgehirn, der mediale entorhinale Kortex, solche gedanklichen Sprünge zwischen Orten handhabt, während das Tier stillsteht, und was das für das Erlernen von Routen und Zielen bedeuten könnte.

Ein Labyrinth, das das Platzgedächtnis prüft

Um diese Frage zu untersuchen, trainierten Forschende Mäuse in einem X-förmigen Labyrinth, in dem jede Versuchsanordnung zwei belohnte Stellen verknüpfte. Eine Maus besuchte zunächst einen „Probe“-Arm, um eine kleine Belohnung zu erhalten, und wählte dann zwischen zwei „Wahl“-Armen, um gemäß einer Regel eine größere Belohnung zu bekommen: zunächst zum Arm auf derselben Seite des Labyrinths, nach einer Regelumkehr später zum Arm auf der gegenüberliegenden Seite. Über viele Tage lernten die Mäuse diese wechselnden Regeln und absolvierten in jeder Sitzung etwa hundert Versuche. Während sie die Aufgabe ausführten, zeichneten ultradünne Neuropixels-Sonden die Aktivität von hunderten einzelnen Nervenzellen im medialen entorhinalen Kortex und in einer benachbarten Region, dem hippocampalen CA1, auf, sodass das Team zu jedem Zeitpunkt rekonstruieren konnte, welchen Ort im Labyrinth jede Population von Zellen repräsentierte.

Die Karten des Gehirns springen in Stillstandphasen

Während der Bewegung folgten die Aktivitätsmuster im entorhinalen Kortex eng der tatsächlichen Position der Maus im Labyrinth, ähnlich einem sich bewegenden Punkt auf einem GPS-Display. Wenn die Maus jedoch pausierte, geschah etwas Auffälliges: Die aus der entorhinalen Aktivität dekodierte Position „sprang“ oft zu weit entfernten Orten, häufig auf die gegenüberliegende Seite des Labyrinths. Die Autorinnen und Autoren definierten diese Sprünge als „nichtlokale" Kodierung, wenn der repräsentierte Ort mindestens 20 Zentimeter entfernt lag. Fast die Hälfte aller Pausen enthielt solchen nichtlokalen Inhalt, und etwa ein Viertel aller Zeitfenster in Stillstand zeigte entfernte Orte. Wichtig ist, dass dies kein Dekodierfehler war. Zellen, die auf den aktuellen physischen Standort eingestellt sind, feuerten weiter, doch Zellen, deren bevorzugte Orte weit entfernte Stellen im Labyrinth waren, erhöhten während dieser Episoden ihr Feuern und trieben so die Auslese in Richtung dieser entfernten Positionen.

Unabhängige Schnappschüsse, kein klassisches Replay

Frühere Arbeiten zeigten koordinierte „Wiedergabe" vergangener Pfade während kurzer elektrischer Ereignisse im Hippokampus, den sogenannten Sharp-Wave-Ripples, die als Gedächtnis unterstützend gelten. Hier repräsentierte der entorhinale Kortex manchmal weit entfernte Orte während solcher Ripples, doch die meisten nichtlokalen Kodierungen traten außerhalb dieser Ereignisse auf. Beim Vergleich der Aktivität von entorhinalem Kortex und CA1 stellten die Forschenden fest, dass die beiden Regionen während nichtlokaler Phasen weniger synchron waren als während lokaler Phasen. CA1 repräsentierte seltener denselben Ort wie der entorhinale Kortex, Zellpaare zwischen den Regionen feuerten seltener zusammen, und ein schneller Rhythmus, dem man nachsagt, entorhinale Inputs nach CA1 zu tragen, war abgeschwächt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der entorhinale Kortex in vielen dieser gedanklichen Sprünge seine eigene interne Karte betreibt und nur begrenzten Einfluss auf die Ausgabe des Hippokampus ausübt.

Zur richtigen Zeit an den richtigen Ort denken

Der Inhalt dieser entfernten Repräsentationen war alles andere als zufällig. Mäuse neigten dazu, an Belohnungsstellen länger zu pausieren, doch nichtlokale Kodierung war besonders wahrscheinlich, wenn sie anderswo im Labyrinth standen, etwa im zentralen Arm. Unabhängig davon, wo sich das Tier tatsächlich befand, favorisierten entfernte Repräsentationen belohnte Orte deutlich häufiger als durch Zufall zu erwarten wäre. Wenn eine Maus an einer Probe-Belohnung verweilte, repräsentierte ihre entorhinale Aktivität auf erfolgreichen Versuchen häufiger die Wahl-Belohnung, die korrekt mit dieser Probe verknüpft war, und verschob sich bei Fehlern hin zur nicht verknüpften Belohnung. Ebenso sprang die entorhinale Karte beim Verweilen an einer Wahl-Belohnung nach einer korrekten Entscheidung häufiger zurück zur entsprechenden Probe-Belohnung. Wenn die Regel der Aufgabe umgestellt wurde, sodass die „korrekte" Partnerschaft zwischen den Armen sich änderte, folgten die bevorzugten entfernten Repräsentationen dieser Regeländerung.

Warum das für die alltägliche Navigation wichtig ist

Diese Ergebnisse zeigen, dass der mediale entorhinale Kortex häufig aufgabenrelevante, aber physisch entfernte Orte repräsentiert, wenn ein Tier stillsteht, und dass diese gedanklichen Sprünge auf die richtigen Partnerschaften zwischen Orten abgestimmt sind. Während eine andere Hirnregion, CA1, sich bei diesen Ereignissen größtenteils zurückzieht, könnte der entorhinale Kortex still und leise Verbindungen zwischen gepaarten Stellen stärken oder dem Tier helfen, ein nützliches Ziel abzurufen, wenn es entscheidet, wohin es als Nächstes gehen soll. Alltagssprachlich: Wenn Sie an einem Orientierungspunkt pausieren und sich an einen anderen erinnern, legt diese Studie nahe, dass die interne Karte Ihres Gehirns diese Orte im Hintergrund aktiv miteinander verbindet, selbst wenn Sie sich nicht bewegen.

Zitation: Aery Jones, E.A., Low, I.I.C., Cho, F.S. et al. Entorhinal cortex represents task-relevant remote locations independently of CA1. Nat Neurosci 29, 1181–1190 (2026). https://doi.org/10.1038/s41593-026-02232-0

Schlüsselwörter: Räumliche Navigation, entorhinaler Kortex, Gedächtniswiedergabe, Mauslabyrinth, Hippokampus