Kopfrichtungszelle
Englisch: head direction cell, head direction neuron
Definition
Kopfrichtungszellen sind funktionell spezialisierte Nervenzellen, die zu den Ortungszellen gehören. Sie dienen der räumlichen Orientierung und kodieren die Haltung Kopfes. Darüber hinaus scheinen die Zellen eine Rolle bei der Erinnerungsbildung zu spielen. Kopfrichtungszellen befinden sich im medialen entorhinalen Cortex (EC) sowie im Parasubiculum.
Hintergrund
Die Fähigkeit eines Lebewesens, sich verlässlich in seiner Umgebung zurechtzufinden, ist komplex. Die neuronale Basis für die Bestimmung der Kopfrichtung bilden die Kopfrichtungszellen des hippocampal-entorhinalen Kreislaufs. Ähnlich wie Gitterzellen kodieren sie die Kopfrichtung als Raster mithilfe von dreieckigen Gittern. Jede Zelle verfügt hierbei über eine eigenständige Abbildung ihrer Umgebung und damit auch über ein eigenständiges Aktivitätsmuster.
Prinzip
Das Aktivitätsmuster einer einzelnen Kopfrichtungszelle kann bei Ratten mithilfe von extrazellulär angelegten Elektroden untersucht werden. Eine einzelne Kopfrichtungszelle repräsentiert dabei eine konkrete Kopfrichtung und feuert am stärksten, wenn der Kopf in diese Richtung zeigt.
Überträgt man die Aktivität der Kopfrichtungszelle auf eine runde, zweidimensionale Karte, bildet sich ein Dreiecksgitter aus. Dabei ist die niedrigste Aktivität an den beiden Rändern und der höchsten Aktivität in der Winkelhalbierenden des Dreiecks.
Zusätzlich bestehen Kollateralen zu den Gitterzellen des medialen entorhinalen Cortex. Es wird davon ausgegangen, dass diese Synapsen im Rahmen eines Feedback-Mechanismus die neuronale Abbildung der räumlichen Wahrnehmung unterstützen.
Quellen
- Kandel et al. Principles of Neural Science, McGraw-Hill Education, 6. Auflage, 2021
- Bear et al. Neurowissenschaften, Springer Spektrum Berlin, 4. Auflage, 2018