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Wahre Überflieger: Hirnstudien erklären, warum Vögel so intelligent sind

Forscher sind hinter die Intelligenz von Vögeln gekommen.

Die Gehirne von Säugetieren und Vögeln weisen einer Studie zufolge überraschende Parallelen auf. Zudem belegt eine Untersuchung erstmals ein Wahrnehmungsbewusstsein für Vögel – was bisher nur für Menschen und Affen bekannt war. Das berichten zwei deutsche Forscherteams nach Untersuchungen an Tauben, Eulen und Krähen im Fachblatt “Science”. Die Studien erklären unter anderem die geistigen Fähigkeiten von Vögeln, die denen von Säugetieren – abgesehen vom Menschen – nicht nachstehen.

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Kleine Gehirne mit großer Leistung

Viele Vögel haben im Vergleich zu ihrer Körpergröße ein großes Gehirn und verblüffen mit ihren geistigen Fähigkeiten: So können Papageien schlussfolgern, Krähen Werkzeuge basteln und Tauben sich im Spiegel erkennen. Allerdings fanden Forscher bislang im Gehirn dieser Tiere keine Entsprechung zum Neocortex der Säugetiere – der aus mehreren Schichten aufgebauten Hirnrinde, die für höhere Hirnfunktionen zuständig ist.

“Das Pallium von Vögeln sah aus wie ein Klumpen grauer Masse”, erläutert der Biopsychologe Onur Güntürkün von der Ruhr-Universität Bochum, Leiter von einer der beiden Studien. “Angesichts der erstaunlichen kognitiven Leistungen, die Vögel vollbringen können, lag der Verdacht allerdings nahe, dass ihr Gehirn organisierter aufgebaut ist als gedacht.”

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Sensorik entspricht der von Säugetieren

Mit verschiedenen Verfahren untersuchten die Forscher nun Felsentauben (Columba livia) und Schleiereulen (Tyto furcata) – zwei Arten, die im Stammbaum der Vögel nur sehr entfernt verwandt sind. Dabei nutzten sie vor allem das sogenannte 3D-PLI (3D Polarized Light Imaging), das Nervenfasern im Gehirn je nach räumlicher Ausrichtung mit verschiedenen Farben darstellt und so einen Überblick über die Hirnarchitektur ermöglicht. Demnach verlaufen diese Fasern im Pallium überwiegend horizontal und vertikal zueinander, ähnlich wie in den ebenfalls analysierten Neocortex-Arealen von Menschen, Ratten und Meerkatzen.

Weitere Parallelen fand das Team bei der Vernetzung dieser Zellen: “Auch hierbei zeigte sich der Aufbau in Säulen, in denen Signale von oben nach unten und umgekehrt weitergeleitet werden, und horizontale lange Fasern”, erläutert Güntürkün. “Diese Architektur ist frappierend neocortexähnlich.”

Dieser Aufbau ermöglicht dem Forscher zufolge besonders ausgeprägte Verknüpfungen und erklärt damit die Leistungen vieler Vögel, die Güntürkün zufolge tendenziell denen von Säugetieren – mit Ausnahme des Menschen – entsprechen. Allerdings fanden die Forscher diese Struktur nur in den sensorischen Bereichen des Vogelgehirns – nicht aber bei anderen Regionen wie etwa motorischen oder rein assoziativen Arealen. Auf jenen lag allerdings auch nicht der Fokus der Studie, wie Güntürkün betont.

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Krähen können Sinnesreize wahrnehmen

Die zweite Studie von Neurobiologen der Universität Tübingen belegt erstmals bei Vögeln ein Wahrnehmungsbewusstsein – dass die Tiere also Sinnesreize bewusst wahrnehmen und verarbeiten. Dies wurde nach Angaben von Erstautor Andreas Nieder bisher nur bei Menschen und Affen gezeigt, wo dieses Areal im Cortex liegt. Bei Vögeln identifizierten die Forscher nun das Hirnareal, das für diese Art des Bewusstseins zuständig ist.

Dafür trainierten sie zwei Rabenkrähen (Corvus corone) so, dass sie per Kopfbewegung angaben, ob sie zuvor auf einem Monitor gezeigte Lichtpunkte gesehen hatten oder nicht. Während die meisten Punkte eindeutig waren, lagen manche so dicht an der Wahrnehmungsschwelle, dass die Vögel sie manchmal anzeigten und manchmal nicht.

Krähen nutzen häufig Werkzeuge oder den Straßenverkehr, um Nüsse und Ähnliches zu knacken.

Krähen nutzen häufig Werkzeuge oder den Straßenverkehr, um Nüsse und Ähnliches zu knacken.

Währenddessen registrierten die Forscher die Aktivitäten von je nach Vogel grob 200 bis 300 Nervenzellen in einem bestimmten Hirnareal. In diesem sogenannten Nidopallium caudolaterale (NCL) vermuteten Wissenschaftler höhere Hirnfunktionen bei Vögeln. Tatsächlich reagierten diese Neuronen passend zur Wahrnehmung der Krähen nach dem Registrieren eines Lichtpunkts: Manchmal waren die Zellen aktiv und die Krähen zeigten an, den Reiz wahrgenommen zu haben. Andere Male blieben die Zellen stumm und die Krähen gaben keinen Reiz an.

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Rabenvögel nehmen Umwelt subjektiv wahr

Allein aus den Reaktionen der im NCL beobachteten Nervenzellen konnten die Forscher mit etwa 75-prozentiger Zuverlässigkeit vorhersagen, ob die Vögel den Reiz bewusst wahrgenommen hatten oder nicht. Das liegt deutlich über der zufälligen Trefferquote für eine der beiden Reaktionen von 50 Prozent. Hätten die Forscher eine größere Zahl von Nervenzellen in dem Areal erfasst, so betont Nieder, wäre die Trefferquote vermutlich noch höher ausgefallen.

“Nervenzellen, die Seheindrücke ohne subjektive Komponente repräsentieren, sollten auf einen gleichbleibenden visuellen Reiz immer gleich antworten”, sagt Nieder. “Unsere Ergebnisse dagegen lassen nur den Schluss zu, dass Nervenzellen auf höheren Verarbeitungsstufen des Krähengehirns durch subjektives Erleben beeinflusst werden, oder genauer gesagt, subjektive Erlebnisse hervorbringen.”

Nieder geht davon aus, dass dieses Wahrnehmungsbewusstsein bei allen Vertretern der Rabenvögel (Corvidae) vorkommt, vermutlich auch bei den übergeordneten Singvögeln (Passeri), die einen großen Teil sämtlicher Vogelarten stellen. Möglicherweise sei es sogar bei allen Vögeln vorhanden.

Studien belegen Ähnlichkeiten zu Säugetiergehirnen

Was manchem Vogelfreund banal erscheinen mag, sei längst nicht selbstverständlich, betont Nieder: “Wir haben die Tendenz, menschliches Erleben in Tiere hineinzuprojizieren. Es ist eine Sache, etwas zu vermuten, und eine andere, es wissenschaftlich belegen zu können.”

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Beide Studien zeigen auffällige Ähnlichkeiten zwischen Gehirnen von Vögeln und Säugetieren – hinsichtlich der Struktur einerseits, hinsichtlich des Wahrnehmungsbewusstseins andererseits. Und beide Teams betonen jeweils, dass diese Parallelen entweder auf einen gemeinsamen Ahnen zurückgehen, der vor mindestens 320 Millionen Jahren lebte – also lange vor dem Zeitalter der Dinosaurier – oder aber sich später unabhängig voneinander entwickelt haben.

RND/dpa

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