Navigationsgeräte und -anwendungen des Global Positioning System (GPS) sind in den letzten zehn Jahren allgegenwärtig geworden. Es ist jedoch unklar, ob die Nutzung von GPS unser eigenes internes Navigationssystem oder das räumliche Gedächtnis beeinflusst, das entscheidend auf den Hippocampus angewiesen ist. Wir untersuchten die lebenslange GPS-Erfahrung von 50 regelmäßigen Autofahrern sowie verschiedene Aspekte des räumlichen Gedächtnisses, einschließlich der Verwendung von Strategien des räumlichen Gedächtnisses, der kognitiven Kartierung und der Kodierung von Orientierungspunkten mit Hilfe von virtuellen Navigationsaufgaben. Wir stellen zunächst Querschnittsergebnisse vor, die zeigen, dass Personen mit größerer GPS-Erfahrung in ihrem Leben ein schlechteres räumliches Gedächtnis bei selbstgesteuerter Navigation haben, d. h. wenn sie ohne GPS navigieren müssen. In einer Folgestudie wurden 13 Teilnehmer drei Jahre nach dem ersten Test erneut getestet. Obwohl die Längsschnittstichprobe klein war, beobachteten wir eine wichtige Auswirkung der GPS-Nutzung im Laufe der Zeit, wobei eine größere GPS-Nutzung seit dem ersten Test mit einem steileren Rückgang des vom Hippocampus abhängigen räumlichen Gedächtnisses verbunden war. Wichtig ist, dass wir feststellen konnten, dass diejenigen, die GPS häufiger nutzten, dies nicht taten, weil sie das Gefühl hatten, einen schlechten Orientierungssinn zu haben, was darauf hindeutet, dass eine intensive GPS-Nutzung zu einer Abnahme des räumlichen Gedächtnisses führte und nicht umgekehrt. Diese Ergebnisse sind im Zusammenhang mit der zunehmenden Abhängigkeit der Gesellschaft von GPS von Bedeutung.
Wenn wir uns in einer neuen Umgebung zurechtfinden, müssen wir auf unsere Umgebung achten und unsere Position mithilfe unseres eigenen internen Navigationssystems aktualisieren, um unser Ziel zu erreichen. Durch die Verwendung von GPS entfallen diese Anforderungen und die Navigation wird weniger kognitiv anspruchsvoll. Personen, die eine bestimmte Strecke mit Hilfe von GPS zurücklegen, erwerben weniger Wissen über diese Strecke als Personen, die dieselbe Strecke ohne Hilfsmittel, mit Hilfe einer Karte oder nach Anleitung durch einen Experimentator zurücklegen. In keiner Studie wurde jedoch untersucht, ob die GPS-Nutzung langfristige Auswirkungen auf unser internes Navigationssystem hat, wenn wir uns ohne Navigationshilfe zurechtfinden müssen.
Wenn wir ohne GPS in einer neuen Umgebung navigieren, können wir zwei Navigationsstrategien anwenden, die von unterschiedlichen Gehirnsystemen abhängen. Die eine ist die Strategie des räumlichen Gedächtnisses, bei der wir die relativen Positionen von Orientierungspunkten lernen und eine kognitive Karte der Umgebung erstellen. Diese Strategie stützt sich vor allem auf den Hippocampus, eine Hirnregion, die stark in das episodische Gedächtnis und das Beziehungsgedächtnis involviert ist. Bei der anderen Strategie, der Reiz-Reaktions-Strategie, geht es um das Erlernen einer Abfolge von motorischen Reaktionen (z. B. links abbiegen) von bestimmten Positionen aus (z. B. nächste Ecke). Das Reiz-Reaktions-Lernen stützt sich entscheidend auf den Nucleus caudatus, eine Hirnregion, die auch für das Erlernen von Gewohnheiten verantwortlich ist (z. B. das Erlernen des Fahrradfahrens). Diese Strategie führt zu einem starreren Verhalten und ermöglicht es uns, auf Strecken, die wir häufig befahren, auf “Autopilot” zu navigieren. Mit unseren Aufgaben können wir mehrere Facetten der Navigation messen, darunter das Ausmaß der Verwendung von Navigationsstrategien (Menschen können dieselbe Strategie verwenden, sich aber in unterschiedlichem Maße darauf verlassen), das Lernen (wie schnell Menschen etwas über eine neue Umgebung lernen), die kognitive Zuordnung, die Kodierung von Orientierungspunkten und das Vertrauen darauf sowie die Flexibilität/Starre. Die Strategien des räumlichen Gedächtnisses und der Stimulus-Response-Strategie unterscheiden sich voneinander, da sie auf getrennten neuronalen Netzwerken beruhen und eine doppelte Dissoziation aufweisen, da eine Läsion des neuronalen Schaltkreises des räumlichen Gedächtnisses das räumliche Gedächtnis beeinträchtigt, aber das Stimulus-Response-Lernen verschont, während eine Läsion des neuronalen Schaltkreises der Stimulus-Response-Strategie das Stimulus-Response-Lernen beeinträchtigt, aber das räumliche Gedächtnis verschont. Die Navigation ist also ein umfassender Prozess, der zwei verschiedene Methoden umfasst: räumliches Lernen und Gedächtnis und Reiz-Reaktions-Lernen und -Gedächtnis.
Bei der Verwendung von GPS müssen schrittweise sensomotorische Anweisungen befolgt werden, was dem Lernen von Reiz-Reaktions-Assoziationen ähnelt (z. B. an der nächsten Kreuzung rechts abbiegen, in 500 m links abbiegen). In einer Querschnittsstudie wollten wir herausfinden, ob Personen mit einer ausgeprägten GPS-Gewohnheit mehr auf Reiz-Reaktions-Strategien und weniger auf Strategien des räumlichen Gedächtnisses zurückgreifen, wenn sie ohne GPS navigieren müssen, und ob sie schlechtere kognitive Zuordnungsfähigkeiten und eine schlechtere Landmarkencodierung aufweisen. Anschließend führten wir eine dreijährige Nachuntersuchung durch, bei der wir eine kleine Teilmenge der Teilnehmer erneut testeten. Diese Längsschnittuntersuchung diente dazu, zu untersuchen, ob sich die GPS-Nutzung im Laufe der Zeit negativ auf die verschiedenen Aspekte des räumlichen Gedächtnisses auswirkt.
