Stresshormone stören das innere GPS des Gehirns

In einer aktuellen Untersuchung der Ruhr-Universität Bochum haben Wissenschaftler nachgewiesen, dass das Stresshormon Cortisol die Navigationsfähigkeit des menschlichen Gehirns gezielt behindert, indem es die Aktivität der Grid-Zellen im entorhinalen Cortex verändert und damit das innere GPS-System des Gehirns stört, was zu deutlich schlechterer räumlicher Orientierung führt und zugleich einen Mechanismus offenlegt, der die Verbindung zwischen chronischem Stress und der frühen Schädigung von Hirnregionen bei Alzheimer-Erkrankungen erklärt.

Die Studie im Überblick

Forscher der Ruhr-Universität Bochum haben in einer bildgebenden Studie mit 40 gesunden Männern untersucht, wie Cortisol die Gehirnkreisläufe für die Navigation beeinflusst. Die Teilnehmer absolvierten an zwei verschiedenen Tagen einen virtuellen Orientierungstest im MRT-Scanner: einmal nach Einnahme von 20 Milligramm Cortisol und einmal nach Placebo. Die Ergebnisse wurden am 12. März 2026 in der Fachzeitschrift PLOS Biology veröffentlicht (Akan et al., 2026).

Die Studie bestätigt, dass Stresshormone nicht nur allgemein das Denken verändern, sondern gezielt die für die Orientierung zuständigen neuronalen Systeme stören. Beteiligt waren neben der Abteilung für Kognitionspsychologie auch die Abteilung für Neuropsychologie der Ruhr-Universität Bochum sowie Wissenschaftler des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf.

Aufbau des virtuellen Navigationstests

Die Probanden befanden sich in einer virtuellen Wiesenlandschaft und mussten nacheinander zu verschiedenen Bäumen navigieren, die nach Erreichen verschwanden. Anschließend sollten sie den direkten Rückweg zum Startpunkt finden, ohne weitere Hinweise. In einer Variante gab es keine festen Landmarken, nur die temporären Bäume. In einer anderen Variante diente ein Leuchtturm als dauerhafte Orientierungshilfe.

Diese Aufgabe testete die Fähigkeit zur Pfadintegration, also das Schätzen von Entfernungen und Richtungen ohne externe Markierungen. Die Hirnaktivität wurde während der gesamten Aufgabe kontinuierlich im funktionellen MRT aufgezeichnet, um Veränderungen in spezifischen Regionen sichtbar zu machen.

Deutliche Verschlechterung der Orientierungsleistung unter Cortisol

Unter dem Einfluss von Cortisol verschlechterte sich die Orientierungsfähigkeit der Teilnehmer signifikant. Im Vergleich zur Placebo-Bedingung machten die Probanden wesentlich größere Fehler bei der Rückkehr zum Startpunkt – unabhängig davon, ob Landmarken vorhanden waren oder nicht und unabhängig von der Komplexität der zurückgelegten Strecke.

Dieses Ergebnis zeigt, dass Stresshormone die räumliche Navigation grundlegend beeinträchtigen können. Besonders in Umgebungen ohne feste Bezugspunkte war der Effekt ausgeprägt, was die Abhängigkeit des Gehirns von seinem internen Koordinatensystem unterstreicht.

Veränderungen im neuronalen Koordinatensystem

Im entorhinalen Cortex feuern bestimmte Nervenzellen normalerweise in einem regelmäßigen Gittermuster, wenn Menschen sich räumlich orientieren. Diese sogenannten Grid-Zellen bilden das innere GPS-System des Gehirns und ermöglichen eine präzise mentale Kartierung der Umgebung. Unter Cortisol-Einfluss wurde dieses Aktivitätsmuster deutlich unschärfer.

Insbesondere in landmarkenfreien Umgebungen verloren die Grid-Zellen nahezu jede Funktion. „Unter Stress verliert das Gehirn die Fähigkeit, seine internen Navigationskarten effektiv zu nutzen“, erklärt Studienleiter Dr. Osman Akan von der Abteilung für Kognitionspsychologie der Ruhr-Universität Bochum.

Kompensationsmechanismen im Gehirn

Gleichzeitig beobachteten die Forscher eine verstärkte Aktivierung im Nucleus caudatus, einer anderen Hirnregion. Dieser Anstieg deutet darauf hin, dass das Gehirn versucht, den Ausfall des primären Navigationssystems im entorhinalen Cortex durch alternative Strategien auszugleichen.

Solche Kompensationsprozesse könnten erklären, warum gestresste Personen manchmal dennoch ans Ziel kommen, allerdings mit höherem Aufwand und größerer Fehleranfälligkeit. Die Studie liefert damit erstmals bildgebende Belege für diese Umschaltmechanismen beim Menschen.

Relevanz für die Alzheimer-Forschung

Der entorhinale Cortex gehört zu den Hirnregionen, die bei der Alzheimer-Krankheit besonders früh geschädigt werden. Da chronischer Stress als Risikofaktor für Demenz gilt, offenbart die Studie einen wichtigen Mechanismus, wie Stresshormone diese sensible Region destabilisieren können.

Die Beeinträchtigung der Grid-Zellen-Aktivität durch Cortisol könnte langfristig zur fortschreitenden Verschlechterung der räumlichen Orientierung beitragen, die bei Alzheimer-Patienten oft als eines der ersten Symptome auftritt. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, Stressmanagement in Präventionsstrategien stärker zu berücksichtigen.

Praktische Implikationen für den Alltag

Die Erkenntnisse haben direkte Bedeutung für Situationen, in denen präzise Navigation gefordert ist – sei es im Straßenverkehr, bei Wanderungen oder in fremden Umgebungen. Personen unter akutem Stress könnten vermehrt Schwierigkeiten haben, vertraute Wege wiederzufinden oder Entfernungen korrekt einzuschätzen.

Langfristig weisen die Daten darauf hin, dass anhaltend hohe Cortisolspiegel die neuronale Kartierungsfähigkeit des Gehirns beeinträchtigen und damit das Risiko für kognitive Einschränkungen erhöhen. Wissenschaftler empfehlen daher, Stressreduktion als Schutzfaktor für die Hirngesundheit einzubeziehen.

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit einem medizinischen Thema, einem Gesundheitsthema oder einem oder mehreren Krankheitsbildern. Dieser Artikel dient nicht der Selbst-Diagnose und ersetzt auch keine Diagnose durch einen Arzt oder Facharzt. Bitte lesen und beachten Sie hier auch den Hinweis zu Gesundheitsthemen!

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Beeinträchtigt Cortisol nur die Grid-Zellen oder auch andere Navigationssysteme? Die Studie konzentriert sich auf die Grid-Zellen im entorhinalen Cortex, zeigt aber zugleich eine verstärkte Nutzung des Nucleus caudatus als Kompensation. Andere Systeme wie die Place-Zellen im Hippocampus wurden nicht direkt untersucht; weitere Forschung ist hier notwendig, um das volle Bild zu erfassen.

Gilt der Effekt auch für Frauen oder nur für Männer? Die Untersuchung umfasste ausschließlich gesunde männliche Probanden. Ob geschlechtsspezifische Unterschiede bei der Cortisol-Wirkung auf das innere GPS des Gehirns bestehen, lässt sich mit den vorliegenden Daten nicht bestätigen.

Können langfristige Stressreduktionstechniken die Grid-Zellen-Funktion schützen? Frische Einblicke aus verwandten Forschungen deuten darauf hin, dass regelmäßige Entspannungspraktiken wie Achtsamkeitsübungen oder ausreichend Schlaf die Cortisol-Belastung senken und damit potenziell die Stabilität des entorhinalen Cortex unterstützen – unabhängig von der akuten Navigationstestsituation.

Wie unterscheidet sich dieser Mechanismus von anderen Stresswirkungen auf das Gedächtnis? Während Stress allgemein das Abrufen von Erinnerungen erschweren kann, betrifft diese Studie speziell die Echtzeit-Navigation durch Pfadintegration. Der Effekt auf das innere GPS des Gehirns ist damit ein eigenständiger Prozess, der über die bekannten hippocampusbezogenen Gedächtnisstörungen hinausgeht.

Gibt es Hinweise, dass dieser Effekt bei chronischem Stress kumulativ wirkt? Ja, die Verbindung zur Alzheimer-Pathologie legt nahe, dass wiederholte Cortisol-Einwirkungen die Grid-Zellen-Strukturen langfristig destabilisieren könnten. Dies ist jedoch eine Hypothese, die durch Längsschnittstudien weiter geprüft werden muss.

Spielt die Tageszeit eine Rolle dabei, wie stark Cortisol die Grid-Zellen beeinflusst? Cortisol unterliegt einem starken zirkadianen Rhythmus – die Konzentration ist morgens am höchsten und sinkt im Laufe des Tages. Es gibt Hinweise aus tierexperimentellen Studien, dass die Sensitivität des entorhinalen Cortex gegenüber Glukokortikoiden tagsüber variiert. Ob der Navigationseffekt beim Menschen ebenfalls tageszeitabhängig ist, wurde in der Bochumer Studie nicht untersucht und bleibt daher offen.

Kann regelmäßiger Sport die negativen Auswirkungen von Stress auf das innere GPS des Gehirns abmildern? Ausdauersport und Krafttraining senken nachweislich den Ruhe-Cortisolspiegel und fördern die Neuroplastizität im Hippocampus und entorhinalen Cortex. Ob gezieltes Training die Grid-Zellen-Resilienz gegenüber akuten Cortisolspitzen verbessert, ist Gegenstand laufender Forschung; erste Studien an Nagetieren deuten in diese Richtung.

Beeinflusst chronischer Stress auch die Fähigkeit, neue räumliche Umgebungen zu lernen? Während die Bochumer Studie sich auf die akute Navigation (Pfadintegration) konzentrierte, zeigen ältere Arbeiten, dass anhaltend erhöhte Cortisolwerte die Bildung neuer kognitiver Karten im Hippocampus erschweren. Es ist daher wahrscheinlich, dass chronischer Stress sowohl die Nutzung bestehender als auch das Erlernen neuer räumlicher Repräsentationen beeinträchtigt.

Gibt es Unterschiede in der Stresswirkung auf das innere Navigationssystem zwischen jüngeren und älteren Erwachsenen? Der entorhinale Cortex unterliegt mit dem Alter einem natürlichen Volumenverlust, der bei vielen Menschen schon vor den ersten Alzheimer-Symptomen beginnt. Ältere Erwachsene könnten daher anfälliger für cortisolvermittelte Störungen des Grid-Zellen-Systems sein – eine Hypothese, die durch die vorliegende Studie gestützt, aber noch nicht altersvergleichend geprüft wurde.

Können bestimmte Ernährungsweisen oder Nahrungsergänzungsmittel die Grid-Zellen vor Cortisol-Schäden schützen? Polyphenole (z. B. aus Heidelbeeren, grünem Tee oder Kurkuma), Omega-3-Fettsäuren und eine mediterrane Ernährung zeigen in präklinischen Modellen entzündungshemmende und neuroprotektive Effekte im entorhinalen Cortex. Ob sie die akute Cortisol-induzierte Störung der Grid-Zellen beim Menschen abfedern können, ist derzeit nicht durch randomisierte Studien belegt.

Quellen

Akan, O., Chandreswaran, V., Soldan, H. D., Bierbrauer, A., Axmacher, N., Wolf, O. T., & Merz, C. J. (2026). Cortisol treatment impairs path integration and alters grid-like representations in the male human entorhinal cortex. PLOS Biology. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003661

Ruhr-Universität Bochum. (2026, 13. März). How stress disrupts the brain’s navigational system. https://news.rub.de/english/press-releases/2026-03-13-psychology-how-stress-disrupts-brains-navigational-system

News-Medical.net. (2026, 13. März). Stress hormones disrupt the internal GPS system of the brain. https://www.news-medical.net/news/20260313/Stress-hormones-disrupt-the-internal-GPS-system-of-the-brain.aspx