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Neurobiologie: Brillen-Eulen

Mithilfe ihrer filigranen Ausläufer suchen Nervenzellen im Gehirn Kontakt zu ihren Nachbarn und bauen ein vernetztes Kommunikationssystem auf. Offenbar können Lernerfahrungen in der frühen Kindheit die Architektur der Schaltzentrale langfristig beeinflussen – zumindest bei Schleiereulen.
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Als nächtlicher Jäger ist es für die Schleiereule (Tyto alba) überlebenswichtig, Geräusche präzise zu lokalisieren – eine Fähigkeit, die sich durch frühe Erfahrung herausbildet. Vernimmt das Tier auf seinen Beutezügen beispielsweise das Quieken einer Maus oder ein verdächtiges Rascheln im Blätterhaufen, erzeugt eine spezielle Region in seinem Gehirn – der zur Hörbahn zählende externe Nucleus des Colliculus inferior – eine räumliche Karte dieser Laute. Und anhand dieses "Geräusch-Atlas" weiß der Vogel mit der hellen, herzförmigen Gesichtsbefiederung genau, wo er seine Klauen zielsicher ausrichten muss und sein Abendessen erlegen kann.

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Tyto alba | Trägt eine junge Schleiereule (Tyto alba) eine Spezialbrille, die das Sichtfeld horizontal verschiebt, entwischt ihr die Beute zunächst durch die veränderte Wahrnehmung. Doch dann erlernt sie eine neue "Hörkarte", die mit der verschobenen visuellen Karte übereinstimmt.
Wie frühere Studien bereits zeigten, vermögen junge Eulen schnell neue Fertigkeiten zu erwerben, die ältere Artgenossen verwirrt zurücklassen. Und einmal gelernt, können sie als Erwachsene leicht darauf zurückgreifen. Um diesen Sachverhalt genauer zu beleuchten, zogen Brie Linkenhoker von der Universität Stanford und ihre Kollegen Schleiereulen zusammen mit ihren Geschwistern in Brutboxen auf, bis diese ihre volle Größe erreicht hatten. Nach 60 Tagen setzten sie die Tiere in größere Räume mit anderen Artgenossen, wo sie eine abwechslungsreiche Umgebung vorfanden und soziale Erfahrungen sammeln konnten.

Gleichzeitig verpassten die Forscher acht Jungvögeln eine Spezialbrille, die das Sichtfeld um 17 oder 23 Grad horizontal nach links beziehungsweise rechts verschob. Spähten die Eulen zunächst durch die Linsen, schien es ihnen, als würde sich ein seitlich lokalisiertes Nagetier direkt geradeaus befinden. Diese veränderte Wahrnehmung verwirrte die gefiederten Jäger – und erlaubte es dem Opfer zu entwischen. Die hungrigen Vögel lösten das Problem jedoch, indem sie eine neue "Hörkarte" erlernten, die mit der verschobenen visuellen Karte übereinstimmte. Fortan gelang es ihnen, ihre Beute erfolgreich zu ergreifen.

Als die Wissenschaftler den Eulen die Prismen nach 59 bis 171 Tagen wieder entfernten, schalteten die Tiere zurück auf ihre ursprüngliche Karte der Welt. Doch der neu erworbene Plan ging keineswegs verloren: Nach einem Zeitraum, der vielen Menschenjahren entspricht, konnten sich die Vögel erneut an jene Spezialbrille anpassen, die sie einst in ihrer Jugend getragen hatten.

Doch wie vermögen die derartig erzogenen Eulen an dem einmal Gelernten festzuhalten? Möglicherweise – so spekulierten die Forscher – knüpfen die Nervenzellen neue Verbindungen, die bei erwachsenen Tieren intakt bleiben. Und tatsächlich: Wie nähere Untersuchungen enthüllten, nehmen die Nervenzellen in dem kartografierenden Bereich des Gehirns Kontakt zu einer völlig neuen Gruppe von Neuronen in einer Region auf, die jene Geräusche mit der visuellen Welt verbindet.

Hatten die Vögel früh gelernt, mit den Linsen zurechtzukommen, wiesen sie als Erwachsene sowohl die normalen als auch die "verschobenen" Verknüpfungen auf. Und die zusätzlichen Nervenkontakte ermöglichten es den Tieren, leicht den Umgang mit den Prismen wieder zu erwerben – selbst später in ihrem Leben.

Verschiedene Bereiche des Gehirns verlieren mit unterschiedlicher Geschwindigkeit die Fähigkeit, in großem Umfang Veränderungen der Verbindungen vorzunehmen. "Es ist ein Tausch zwischen Zuverlässigkeit und Flexibilität", hebt Eric Knudsen aus dem Forscherteam hervor. Hirnareale, die bei erwachsenen Eulen verlässlich sein müssen – beispielsweise für das Aufspüren von Beute wichtig sind –, hören früh auf, bedeutende strukturelle Änderungen zu vollziehen. Und hinterlassen dem Tier eine dauerhafte Karte. Andere Bereiche des Gehirns wie jene, die am Lernen und Gedächtnis beteiligt sind, bleiben das ganze Leben lang offener für einen Wandel.

"Diese Studie zeigt die Wichtigkeit auf, in Erfahrungen während der Kindheit zu investieren", resümiert Knudsen. "Denn frühes Lernen kann Langzeiteffekte auf die Architektur des Gehirns haben."
22.12.2004

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 22.12.2004

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