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Zoologie: Strophenpuzzle

Um einst Zuhörerinnen mit Melodien zu betören, müssen Singvogel-Männchen schon früh in ihrem Leben das artspezifische Liedgut zu Ohren bekommen. Wachsen sie in akustischer Isolation auf, versagen sie später als Meistersänger. Doch in welcher Form ist die Komposition in ihrem Gehirn hinterlegt?
Zonotrichia leucophrys
Stufenweise lernt der gefiederte Nachwuchs das Singen: Die erste als subsong bezeichnete Etappe der Stimmbildung ist durch Brabbeln geprägt, ähnlich dem Lallen von Babies. Anschließend durchlaufen die Jungvögel die so genannte plastic-Phase, wenn sie das Singen bereits acht bis neun Monate lang praktizieren und das vorgetragene Lied mit dem gebildeten Gedächtnis vergleichen. Zuletzt unterliegen sie der crystallization, ihre Melodien haben sich nun herauskristallisiert und im Wesentlichen verankert – zumindest bis zur nächsten Paarungssaison, wo einige Veränderungen auftreten können.

Zonotrichia leucophrys | Junge Dachsammern (Zonotrichia leucophrys) vermögen das komplette Lied ihrer Art zu singen, selbst wenn sie zuvor nur überlappende Strophenpaare gehört haben. Offenbar prägt sich die charakteristische Melodie in das Gehirn der Vögel in Form von Bruchstücken ein.
Vom ersten Moment an, in dem die Küken Artgenossen zwitschern hören, formen sie ein "akustisches Langzeit-Gedächtnis". Wie diese Erinnerung im Gehirn abgespeichert ist und zum Einsatz kommt, wenn die jungen Tiere Wochen später zu singen lernen, blieb bislang rätselhaft. Um diesem Geheimnis auf die Spur zu kommen, führten Gary Rose und seine Kollegen von der Universität von Utah ausgeklügelte Experimente mit Dachsammern (Zonotrichia leucophrys) durch.

Das unverwechselbare Liedgut dieser Singvögel besteht aus fünf "Strophen", repräsentiert durch die Buchstaben ABCDE. Während A für den charakteristischen Eröffnungspfiff steht, handelt es sich bei B um einen "Noten-Komplex" – einige musikalische Noten in spezifischer Abfolge. C stellt ein brummendes und D ein trillerndes Geräusch dar. Zum Abschluss ertönt mit E ein weiterer Noten-Komplex. Das Erlernen der Melodie ist vermutlich nicht allein genetisch festgelegt, denn die Dachsammern verschiedener Regionen singen in unterschiedlichen "Dialekten": Sie variieren darin, wie sie die einzelnen Segmente zusammenbauen.

Zunächst zeichneten die Forscher den Gesang der Dachsammern in der Natur auf und digitalisierten die "Live-Konzerte", um die Melodien in fünf Abschnitte einzuteilen. Im Labor zogen sie eingefangene Küken von Hand auf, wobei die Versuchstiere in schalldichten Käfigen hockten. Als die Nestlinge zwei Wochen alt waren, begannen die Wissenschaftler mit deren Gesangsausbildung: In 90-minütigen Einzelsitzungen spielten sie jedem Vogeljungen zweimal täglich über einen Zeitraum von 60 Tagen Strophen des kompletten Liedes in verschiedenen Reihenfolgen vor.

Im ersten Experiment setzten sie die fünf Segmente jeweils einzeln ein, getrennt durch 2,5 Sekunden Pause – jedoch in der verkehrten Anordnung E, D, C, B und A. Nach dem absolvierten Musikunterricht waren die neun Küken nicht in der Lage, die gehörten Schnipsel in der richtigen Folge zusammen zufügen.

Im nächsten Versuch spielten die Forscher acht jungen Dachsammern je zwei Abschnitte des Liedes gleichzeitig vor. Jedes Strophenpaar ertönte zwar in der exakten Anordnung innerhalb der Melodie, allerdings rückwärts: also erst DE, dann CD, BC und zuletzt AB. Da sich die einzelnen Paare überlappten, vermochten jetzt die Vögel die Segmente in die korrekte Reihenfolge zu bringen und das gesamte Lied ABCDE zu zwitschern. Offenbar hatten sie beim Hören von zwei gekoppelten Schnipseln indirekt die Regeln für das Zusammenfügen der fünf Phrasen gelernt.

Im letzten Experiment beschallten die Wissenschaftler fünf Dachsammern mit Strophenpaaren in verdrehter Anordnung: BA, CB, DC und ED. Wiederum lernten die Vögel, die Segmente aneinander zu reihen. Allerdings begann ihr Lied infolge der vertauschten Abfolge mit dem Ende und hörte am eigentlichen Anfang auf: EDCBA. Ein überraschendes Ergebnis, betont Rose, zeigt es doch, dass Training die angeborene Tendenz der Tiere überlisten kann, ihre Melodie mit einem Pfiff – also mit A – zu beginnen.

Wie die Studie nahe legt, prägt sich der charakteristische Gesang in das Gehirn der Dachsammern wie eine Langzeit-Erinnerung ein, aber nicht als komplettes Lied, sondern in Bruchstücken. Vermutlich spüren Schaltkreise bestimmter Nervenzellen lediglich Strophenpaare auf, wenn die Vögel das Singen lernen, spekulieren die Forscher. Und die Tiere perfektionieren ihre Melodien, weil sie verschiedene Segmente zu kombinieren beginnen und nur jene Paare (AB, BC, CD und DE) behalten, die mit ihrem Gedächtnis übereinstimmen, während sie andere wie AC oder EC verwerfen, die nicht durch ihren Musikunterricht bestätigt werden.

Möglicherweise liefern die Ergebnisse auch in anderer Hinsicht neue Erkenntnisse: "Es existieren starke Parallelen zwischen dem Lernen von Liedern bei Vögeln und dem Spracherwerb von Menschen", hebt Rose hervor. "Vergleichbar den Menschen lernen Singvögel bestimmte regionale Dialekte, sodass sie exzellente Möglichkeiten darstellen, um die physiologischen Grundlagen der Sprache zu studieren."

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