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News: Kartographische Reparaturarbeiten

Eulen orientieren sich anhand innerer Karten, gespeist aus Informationen, die sie über Augen und Ohren aufnehmen. Und wie jeder Atlas muss auch dieses Kartenwerk ständig überarbeitet werden.
Eulen sind nachts in ihrem Element. Während wir als Augentiere hilflos durch die Gegend stolpern, verrät ihnen jedes leise Knacken oder Quietschen, wer Freund oder Feind, Artgenosse, Nachbar oder Nachtmahl ist. In ihrem Gehirn verankern die lautlosen Jäger eine detaillierte Karte ihrer Umgebung, die sie aus Geräuschinformationen zusammenfügen.

Sitz der mentalen Landschaftsbeschreibung ist der zur Hörbahn gehörende externe Nucleus des Colliculus inferior im Mittelhirn, wie Eric Knudsen von der Stanford University und seine Kollegen bereits in den achtziger Jahren herausfanden. Und sie entdeckten außerdem, dass Schleiereulen (Tyto alba) mittels optischer Signale die Karte aktualisieren: Unterbrachen die Forscher die Verknüpfung zum Tectum opticum, das die kartographischen Korrekturarbeiten auslöst, stimmten die inneren räumlichen Vorstellungen mit den tatsächlichen äußeren Bedingungen immer weniger überein.

Doch die Forscher standen vor einem Rätsel: Trotz dieser Hinweise konnten sie bei visuellen Reizen im Colliculus inferior der Eulen nie eine Aktivität nachweisen. Yoram Gutfreund, ein Kollege Knudsens, fragte sich daher, ob eine biochemische Schranke den Informationsfluss zwischen den Regionen hemmt, die nun, da die Tiere betäubt waren, besonders deutlich zutage tritt. Als möglicher Kandidat für diese Aufgabe kam Gamma-Aminobuttersäure oder GABA in Betracht – einer der wichtigsten inhibitorischen Neurotransmitter, für den das Tectum opticum zahlreiche Rezeptoren aufweist.

Also unterbanden die Forscher mithilfe einer chemischen Substanz in den Gehirnen der Eulen punktuell die Aktivität von GABA – und plötzlich zeichneten die Elektroden im Kopf der Tiere tatsächlich Signale aus dem Sitz der mentalen Karte auf, bei denen es sich offenbar um Reaktionen auf vorangegangene Lichtreize handelte: Die Schranke war durchbrochen.

Dabei waren diese Antworten räumlich sehr spezifisch, und sie entsprachen genau den rezeptiven Feldern der Hörbahn – jenen Bereichen also, von denen eine Nervenzelle Informationen bezieht. Bekamen die Tiere nun über Kopfhörer gleichzeitig auch akustische Signale aus derselben Region wie den Lichtblitz, schwächten sich die Reaktionen auf den optischen Reiz allerdings schnell ab. Kamen sie jedoch aus etwas unterschiedlichen Richtungen – so, als stimmten die inneren Karten nicht mehr überein –, dann feuerten die Neuronen ungehemmt. Sie erweisen sich damit als geeignete Anzeiger, die internen Abweichungen zu korrigieren.

Dahinter steckt vielleicht ein Mechanismus, durch den die Eulen möglichst effizient lernen: Nur, wenn die visuelle Information zu einem gleichzeitigen akustischen Signal passt und außerdem gebraucht wird, weil sie geringfügig von der Geräuschumwelt abweicht, dann kann sie zum Sitz der Karte durchdringen. So werden rein bestätigende und damit überflüssige Eindrücke zurückgehalten und müssen daher auch nicht verarbeitet werden. Dass in betäubten Eulen die Schranke generell alle visuellen Informationen zurückhält, führen die Forscher auf die Schrankenwärter zurück, bei denen es sich um Wahrnehmungs- oder Bewusstseinsprozesse handeln könnte – und die sind bei den Versuchstieren ja gerade ausgeschaltet.

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