Orientierungsstörungen zeigen sich bei Betroffenen in einem mangelnden Wissen um die zeitlichen, räumlichen und persönlichen Gegebenheiten. Manche kurzfristig auftretenden Desorientiertheiten können als momentane Verwirrtheit umschrieben werden, deren Ursachen häufig auch nachvollziehbar erscheinen. Der Begriff Orientierungsstörung ist ein verallgemeinernder Begriff, der über die Ursachen und Formen wenig aussagt. Zunächst sind Orientierungsprobleme als bloßes Symptom anzusehen, was die Ursachenermittlung zum Teil sehr schwer machen kann.
Bei Orientierungsstörungen unterscheidet man daher zwischen zeitlichen Orientierungsstörungen, ortsbezogenen Orientierungsproblemen, situativ bedingter Desorientiertheit und Orientierungsstörungen zur eigenen Person. Bei einer beginnenden Demenz sind zunächst die zeitliche, dann die situationsbedingte und örtliche und im letzten Schritt die auf die eigene Person bezogene Orientierung betroffen. Solche Orientierungsstörungen bestehen immer häufiger und mit immer weniger klaren Momenten. Orientierungsstörungen können eine Folge bestimmter Erkrankungen sein oder nach Operationen auftreten.
Psychische Erkrankungen, fortschreitender Alkohol- und Medikamentenmissbrauch oder eine beginnende Chemikalienintoleranz bzw. Schädigungen des Gehirns durch Lösungsmittel, Holzschutzmittel, Schwermetalle oder Pestizide sind ebenfalls mögliche Ursachen.
Im Alter sind Orientierungsstörungen meistens Hinweise auf eine beginnende Demenz oder Alzheimererkrankung, können jedoch auch auf Überforderung, Erschöpfung, mangelnde Flüssigkeitsaufnahme, Alkoholismus, Medikamentenmissbrauch und ähnliches hinweisen. Orientierungsstörungen findet man häufig im Alkoholdelir, beim Korsakow-Syndrom und bei Demenz. Bei Menschen mit einer sich entwickelnden Demenz geht oft ein allgemeiner Verlust der Orientierung einher, und zwar nicht nur zeitlich, sondern auch räumlich, d. h., sie verlieren die innere Landkarte, können Adressen nicht mehr zuordnen, die ihnen ein Leben lang vertraut sind. Man vermutet die Ursache in den rhythmischen Fluktuationen in der Hirnaktivität, den Theta-Oszillationen, denn diese Hirnwellen könnten dafür verantwortlich sein, sich jenen Ort zu merken, zu dem man navigieren möchte. Frühere Studien hatten bereits gezeigt, dass die Oszillationen in der neuronalen Aktivität beim Navigieren ein charakteristisches Muster aufweisen. Diese Theta-Oszillationen, bei denen sich die Hirnaktivität mit einer Frequenz von ungefähr vier Hertz ändert, scheinen eine zentrale Rolle zu spielen. Bei einem Versuch mit Epilepsiepatienten (Kunz et al., 2019) mussten diese bestimmte Objekte in einer virtuellen Umgebung mit bestimmten Orten assoziieren. Für jede dieser erlernten Assoziationen identifizierten die Wissenschafter das charakteristische Hirnaktivitätsmuster, wobei sich die Probanden und Probandinnen später erinnern mussten, welches Objekt mit welchem Ort assoziiert gewesen ist. Während sie im Gedächtnis nach dem passenden Ort suchten und in der virtuellen Umgebung zu diesem Ort navigierten, reaktivierte das Gehirn die ortscharakteristischen Aktivitätsmuster. Diese Reaktivierung der Hirnaktivität erfolgte für verschiedene Objekt-Ort-Paare zu verschiedenen Zeitpunkten im Verlauf der Theta-Oszillationen. Die Theta-Oszillationen könnten also die Reaktivierung verschiedener Erinnerungen koordinieren und außerdem helfen, konkurrierende Erinnerungen auseinanderzuhalten.
An diesen Navigationsproblemen sind nach neuesten Untersuchungen (Stangl et al., 2018) vor allem Gitterzellen beteiligt. In Experimenten kombinierte man Gehirnbildgebung und virtuelle Realität, indem die Teilnehmer durch eine computergenerierte Szenerie navigieren mussten. In einem zweiten Experiment wurde die Fähigkeit untersucht, sich entlang vordefinierter Wegstrecken auf einer Kurvenbahn zu bewegen, wobei unterwegs die Entfernung und die Orientierung relativ zu ihrem Ausgangspunkt, der für die Teilnehmer aber nicht mehr direkt erkennbar war, geschätzt werden musste. Dabei schnitten die jungen Teilnehmer bei der Navigation besser ab, wobei zwischen verminderter Navigationsleistung und Defiziten in der Aktivität der Gitterzellen ein deutlicher Zusammenhang bestand. Insbesondere waren die Aktivitätsmuster der Gitterzellen bei älteren Versuchsteilnehmern instabiler, was darauf hinweist, dass die Funktion dieser Gehirnbereiche im Alter beeinträchtigt ist. Gitterzellen spielen aber nicht nur für die Navigation sondern auch für andere geistige Funktionen eine zentrale Rolle, sodass den die geringere Aktivität von Gitterzellen generell kognitiven Defiziten im Alter zugrunde liegen könnte.
Egozentrierte Richtungszellen
Kunz et al. (2021) entdecken jüngst einen neuen Zelltyp im Gehirn und fanden Hinweise, wie dieser an Navigation und Gedächtnis beteiligt ist. Um die zellulären Mechanismen zu untersuchen, zeichnete man im Gehirn die Aktivität von mehr als tausend Neuronen bei Probanden und Probandinnen eines Epilepsiezentrums auf, denen für diagnostische Zwecke Elektroden implantiert worden waren. Die Probanden und Probandinnen lösten Aufgaben am Computer, die ihre Fähigkeit überprüften, durch virtuelle Umgebungen zu navigieren und sich räumlich zu erinnern. Man konnte dabei zeigen, dass dabei egozentrierte Richtungszellen aktiviert werden, die besonders häufig im parahippocampalen Cortex zu finden waren. Frühere Studien hatten gezeigt, dass Menschen mit Schäden in dieser Hirnregion Probleme bei der räumlichen Orientierung haben. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigten, dass die Aktivierung der egozentrischen Richtungszellen davon anhängt, ob bestimmte Aspekte der virtuellen Umgebungen vor, hinter, rechts oder links der Patient*innen positioniert waren. Egozentrierte Richtungszellen kodieren also räumliche Informationen in einem Koordinatensystem, das auf die navigierende Person zentriert ist, was vermutlich im Alltag wichtig ist, wenn sich Menschen in ihrer Umgebung orientieren und auf geplanten Routen navigieren. Ebenfalls untersuchte man die Aktivität dieser egozentrierten Speicherzellen während die Probanden und Probandinnen versuchten, sich an die Standorte von Objekten in der virtuellen Umgebung zu erinnern, und tatsächlich wurden die Nervenzellen während des erfolgreichen Gedächtnisabrufs reaktiviert, was darauf hindeutet, dass diese Teil der neuronalen Basis für das menschliche Ortsgedächtnis sind.
Literatur
Kunz, Lukas, Brandt, Armin, Reinacher, Peter C., Staresina, Bernhard P., Reifenstein, Eric T., Weidemann, Christoph T., Herweg, Nora A., Patel, Ansh, Tsitsiklis, Melina, Kempter, Richard, Kahana, Michael J., Schulze-Bonhage, Andreas, Jacobs, Joshua (2021). A neural code for egocentric spatial maps in the human medial temporal lobe. Neuron, doi:0.1016/j.neuron.2021.06.019.
Kunz, Lukas, Wang, Liang, Lachner-Piza, Daniel, Zhang, Hui, Brandt, Armin, Dümpelmann, Matthias, Reinacher, Peter C., Coenen, Volker A., Chen, Dong, Wang, Wen-Xu, Zhou, Wenjing, Liang, Shuli, Grewe, Philip, Bien, Christian G., Bierbrauer, Anne, Navarro Schröder, Tobias, Schulze-Bonhage, Andreas, Axmacher, Nikolai (2019). Hippocampal theta phases organize the reactivation of large-scale electrophysiological representations during goal-directed navigation. Science Advances, doi:10.1126/sciadv.aav8192.
Stangl, M., Achtzehn, J., Huber, K., Dietrich, C., Tempelmann, C. & Wolbers, T. (2018). Compromised grid-cell-like representations in old age as a key mechanism to explain age-related navigational deficits. Current Biology, doe:10.1016/j.cub.2018.02.038.
https://www.dzne.de/aktuelles/presse-und-oeffentlichkeitsarbeit/pressemitteilungen/presse/detail/orientierungsprobleme-warum-aeltere-menschen-sich-verirren-koennten/ (18-03-16)