Veränderungen des Gehirns, die mit Alzheimer zusammenhängen, zeigen sich möglicherweise schon lange, bevor die Krankheit ausbricht. Deutsche Neurowissenschaftler und Psychologen haben gemeinsam eine veränderte Funktionsweise des Gehirns bei jungen Probanden mit erblich bedingtem erhöhten Alzheimer-Risiko entdeckt. Sie betreffen unter anderem die räumliche Orientierung.

„Bisher wird Alzheimer meist erst diagnostiziert, wenn bereits große Hirnbereiche zerstört sind“, sagt der Neuropsychologe Nikolai Axmacher von der Ruhr-Universität Bochum. Erst dann zeigten sich deutliche Symptome. Doch für ein Eingreifen ist es zu spät – auch wenn es wirksame Therapien gegen Alzheimer geben sollte.

Derzeit wird intensiv Grundlagenforschung betrieben, um Therapien zu finden. „Solch große Hirnbereiche können aber nicht wieder hergestellt werden“, sagt Axmacher. Deshalb sei eine frühzeitige Diagnose eine Grundlage für möglicherweise erfolgreiche Therapien.

Die Forscher hoffen, dass ihre Entdeckung zusammen mit anderen Verfahren wie etwa der Genanalyse zum frühen Erkennen der bis heute als unheilbar geltenden Krankheit beitragen kann. Diese betrifft mehr als eine Million Deutsche und mehr als 40 Millionen Menschen weltweit. Die Zahlen wachsen ständig.

Räumliches Raster im Kopf

An der im Fachmagazin Science veröffentlichten Studie sind Neurowissenschaftler – unter anderem der Universitäten Bochum, Bonn, Nimwegen und des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen Bonn – beteiligt sowie Psychologen der Universität Ulm. Sie rekrutierten für ihre Studie 531 gesunde Studierende mit einem durchschnittlichen Alter von 22 Jahren und untersuchten sie zunächst auf eine bestimmte Genmutation, die das Alzheimer-Risiko drei bis zehnfach erhöht – je nachdem, ob die Betroffenen die Mutation von einem oder von beiden Elternteilen vererbt bekommen haben.

In einem sogenannten Doppelblindverfahren, bei dem weder die Wissenschaftler noch die Probanden wussten, welcher Proband zu Risikogruppe gehörte, teilten die Forscher Gruppen ein. In einer Gruppe waren ausschließlich Träger des Risikogens, in der Kontrollgruppe Studierende mit durchschnittlichem Risiko.

Die Probanden mussten eine virtuelle räumliche Gedächtnisaufgabe lösen, die fast 80 Minuten dauerte. Mit einer Art Steuerungsgerät sollten sie in einer computeranimierten Arena insgesamt acht Objekte einsammeln, die zufällig in dem Gelände verteilt waren – etwa einen Basketball, eine Babyflasche oder eine Vase. Anschließend erhielten sie immer wieder eines der Objekte gezeigt und mussten es an der Stelle ablegen, wo es ursprünglich gelegen hatte. Es gab Hunderte Durchläufe, wie Nikolai Axmacher sagt.

Die Gehirntätigkeit der Probanden wurden dabei mittels funktioneller Magnetresonanztomografie beobachtet. Das Experiment beruht auf der Annahme, dass bestimmte Zellen im Gehirn von Menschen, die das Risikogen in sich tragen, bereits in jungen Jahren beeinträchtigt sind. Sie heißen Grid-Zellen und befinden sich im sogenannten Entorhinalen Kortex, einer bei Alzheimer früh betroffenen Hirnregion.

Diese Grid-Zellen, die auf Deutsch Raster- oder Gitterzellen genannt werden, wurden 2005 von den norwegischen Wissenschaftlern May-Britt Moser und Edvard Moser entdeckt. Sie erhielten dafür im vergangenen Jahr den Medizin-Nobelpreis. Die Grid-Zellen fungieren ihrer Erkenntnis nach wie eine Art Positionierungssystem im Gehirn und gelten als eine der Grundlagen für das räumliche Gedächtnis.

Das Ergebnis des Experiments der deutschen Neurowissenschaftler war eindeutig. „Risikogenträger haben eine massive Beeinträchtigung der Repräsentation dieser Zellen“, sagt Nikolai Axmacher. Verblüffenderweise lösten die Betroffenen das Experiment dennoch ebenso gut wie die Probanden der Kontrollgruppe. Wie kann das sein?

Im Magnetresonanztomografen zeigte sich den Forschern, dass das Gehirn den Ausfall der Grid-Zellen offenbar kompensiert, indem ein anderer Bereich zu Hilfe gezogen wird. Bei den Trägern des Risikogens arbeitete vor allem der Hippocampus, eine Hirnregion, die mit dem Gedächtnis und räumlicher Navigation assoziiert wird.

Nachfolgestudien nötig

Gewiss könnte es auch genau andersherum sein: Ein überaktiver Hippocampus könnte die Grid-Zellen ausbremsen. „Das sind alles nur Beobachtungen“, sagt Nikolai Axmacher. Die Ursachen dahinter sind noch nicht geklärt. Die Entdeckung passt allerdings zu einer bereits existierenden Theorie in der Neurowissenschaft.

Diese besagt, dass die Mehraktivität des Hippocampus schädliche Folgen haben könnte, weil diese Hirnregion bei den Betroffenen permanent überbeansprucht ist. Daten aus anderen Experimenten weisen darauf hin, dass es dadurch möglicherweise zur Alzheimer-Krankheit kommt. Noch ist also völlig offen, was hier Henne und was Ei ist.

Das Experiment gibt der Wissenschaft also viele Aufgaben mit auf den weiteren Weg. Offen ist, ob sich das gleiche Experiment beispielweise mit älteren Probanden wiederholen lässt. Womöglich bekämen die Forscher hier andere Ergebnisse. Denn so spektakulär die Entdeckung ist, dass Probanden schon in jungen Jahren beeinträchtigte Zellen haben – Jahrzehnte bevor Alzheimer ausbricht – so ungewiss ist es auch, ob die Betroffenen die Krankheit auch tatsächlich bekommen.

Was genau das Experiment für die Diagnose von Alzheimer bedeutet, muss erst durch viele Nachfolgestudien geklärt werden. Nikolai Axmacher hat dennoch schon eine Vision für die Zukunft: In zehn bis zwanzig Jahren, wenn die Wissenschaft das Risikoprofil für Alzheimer besser verstanden hat, könnten Betroffene mit besonders hohem Risiko möglicherweise präventiv Medikamente bekommen. Bis dahin muss freilich noch erforscht werden, welche Wirkstoffe effektiv gegen Alzheimer helfen.