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News: Gelerntes Loch

Bienen lernen schnell, wo die Belohnung steckt, solange sich die Wegweiser durch solche Eigenheiten wie das Auftreten von Löchern unterscheiden. Liegt hierin ein grundlegendes Merkmal visueller Systeme?
Rund oder viereckig, holprig oder eben, bunt oder einfarbig – Objekte und Muster zeigen viele Merkmale, an denen sie sich eindeutig erkennen lassen. Dazu gehört auch, ob sie, ganz unabhängig von der äußeren Form, in ihrer Mitte ein Loch aufweisen oder eine zusammenhängende Oberfläche: Eigenschaften, die als topologisch bezeichnet werden. Und sie sind, so scheint es, für Bienen eine entscheidende Grundlage in der Wahrnehmung ihrer Umwelt.

Lin Chen von der Australian National University und seine Kollegen kamen den entscheidenden Wegweisern auf die Spur, indem sie die Tiere trainierten, bestimmte Muster mit einer Belohnung zu verknüpfen. Sie schickten die Bienen in eine sich Y-förmig aufspaltende Röhre, an deren Enden jeweils zwei Muster präsentiert wurden: Ringe oder Scheiben, Vierecke mit oder ohne Loch, S-förmige Gestalten oder Kreuze. Hinter einem der beiden möglichen Ziele verbarg sich jeweils süße Zuckerlösung.

Hatten sich die Tiere erfolgreich eine der Abbildungen als lohnenswert eingeprägt, wurden sie mit neu gepaarten Mustern konfrontiert. Aber die Sechsbeiner lernten schnell: Versteckten die Wissenschaftler den süßen Zuckersaft hinter einer Figur, die wie ihre Vorgängerin ein Loch oder eben keins aufwies, brauchten die Bienen nur zwei Trainingsrunden, um sich ihre Belohnung erfolgreich abzuholen. Wiesen allerdings beide Abbildungen zwar unterschiedliche Gestalt, aber dieselben topologischen Eigenschaften auf, gelang die Belohnung nur noch zufällig, die Tiere konnten sich nicht mehr für einen richtigen Weg entscheiden.

Im Rahmen weiterer Trainingsrunden versuchten die Forscher, mögliche weitere Faktoren auszuschließen. Es wäre ja möglich, dass Bienen eine gewisse Vorliebe für bestimmte Formen zeigen, auf Kontraste im Bildmittelpunkt oder auf das Helligkeitsmuster reagieren oder auf eine bestimmte Orientierung im Raum ansprechen. Doch nichts dergleichen ließ sich nachweisen – allein die Frage, Loch ja oder nein, und wenn ja, wie viele, entschied über das Belohnungsgeschick der Tiere.

Nun ging es in dieser Studie nicht nur um das Lernvermögen von Bienen – die Wissenschaftler sind vielmehr auf der Suche nach den ursprünglichen und grundlegenden Eigenschaften von visuellen Systemen, also die Wahrnehmung der eigenen Umgebung mithilfe von irgendwie gearteten Augen. Und dafür können die fleißigen Nektarsammler als gutes Modell dienen, obwohl ihr Gehirn weniger als ein Zehntel Milligramm wiegt und mit weniger als 0,01 Prozent Nervenzellen des menschlichen Gegenstücks auskommt. Vielleicht liefern sie den Hinweis, ob sich auch unsere Wahrnehmung ganz grundlegend auf Löcher und Co stützt.

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