http://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/...tscher20150630/

Zürich (Schweiz) – Ein Vogel im australischen Outback zwitschert auf eine Art und Weise, die dem gleicht, wie Menschen sinnvolle Wörter bilden. Wie Evolutionsbiologen jetzt entdeckt haben, kann der äußerst soziale Rotscheitelsäbler seine Laute derart neu ordnen, um so eine andere Bedeutung zu vermitteln.

Wie die Forscher um Sabrina Engesser von der Universität Zürich gemeinsam mit Kollegen der University of Exeter aktuell im Fachjournal „XXX“ (DOI: 10.1371/journal.pbio.1002171) berichten, braucht es nur die Veränderung eines Lautes, und aus der „T“-atze wird eine „K“atze: „Die menschliche Sprache zeichnet sich durch kleinste bedeutungsunterscheidende akustische Einheiten aus.“ Doch offenbar ist nicht nur der Mensch hierzu fähig – auch der australische Rotscheitelsäbler ordne in seinen Rufen bedeutungslose Laute neu an und vermittelt dadurch eine andere Bedeutung.

Schon zuvor hatten Studie darauf hingewiesen, dass Vögel verschiedene Laute als Teil eines komplexen Liedes aneinanderreihen können. Allerdings mangelt es diesen Liedern im Allgemeinen an einer spezifischen Bedeutung und die veränderte Lautanordnung in einem Lied scheint die Botschaft insgesamt nicht zu verändern. „Im Gegensatz zu den meisten Singvögeln singen Rotscheitelsäbler nicht“, berichtet die Pressemitteilung der Universität Zürich. „Stattdessen zeichnet sich ihr umfassendes stimmliches Repertoire durch einzelne Rufe aus, die aus kleineren, akustisch getrennten einzelnen Lauten bestehen.“

Die Wissenschaftler haben entdeckt, dass Rotscheitelsäbler bei bestimmten Verhaltensmustern zwei unterschiedliche Laute – „A“ und „B“ – in verschiedenen Anordnungen nutzten: „Beim Fliegen produzierten die Vögel einen Flugruf „AB“, beim Füttern der Jungen im Nest gaben sie dagegen die Aufforderungsrufe „BAB“ von sich.“ Als die Forscher die Laute zurück spielten, konnten sie den verschiedenen Rufarten unterscheiden. Sie blickten in die Nester, wenn sie den Aufforderungsruf zum Füttern hörten und suchten nach ankommenden Vögeln, wenn sie einen Flugruf hörten. Dies war auch der Fall, als die Forscher die Elemente zwischen den beiden Rufen vertauschten: Sie machten Flugrufe aus Aufforderungselementen und Aufforderungsrufe aus Flugelementen.

Für Engesser weisen diese Beobachtungen darauf hin, dass die beiden Rufe aus einer Neuanordnung derselben Laute erzeugt wurden. Mitautor Simon Townsend von der Universität Zürich ergänzt: „Auch wenn die beiden Vogelrufe strukturell sehr ähnlich sind, werden sie in total unterschiedlichen Verhaltenszusammenhängen produziert und zuhörende Vögel können sie unterscheiden.“

Zum Thema

Die Forscher gehen davon aus, dass beim Rotscheitelsäbler das erste Lautelement „B“ offensichtlich die Bedeutung zwischen Flug- und Aufforderungsvokalisierung unterscheidet, ähnlich wie „mein“ und „ein“ im Deutschen, wo das „m“ das bedeutungsunterscheidende Element oder Phonem darstellt. Laut Townsend ist diese Phonem-Struktur zwar sehr einfach, trotzdem veranschaulicht sie, wie sich die Fähigkeit, neue Bedeutung zu erzeugen, anfangs beim Menschen entwickelt hat:

„Wir denken, dass das Kombinieren von zwei vorhandenen Lauten schneller ist als die Entwicklung eines neuen Lauts, und die Rotscheitelsäbler deshalb die Laute neu ordnen“, so Mitautor Andy Russell von der Universität Exeter abschließend.

© grenzwissenschaft-aktuell.de


Ein Rotscheitelsäbler.
Copyright: Lucy Browning

http://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/...imaten20160619/


Haussperling (Spatz).
Copyright: Lucas Weitzendorf (Wikimedia Commons), CC BY-SA 3.0
Nashville (USA) – Wie kann es sein, dass Vögel trotz ihrer im Vergleich zur Körpergröße kleinen Gehirne teilweise zu komplexen kognitiven Fähigkeiten, wie etwa dem Herstellen und Benutzen von Werkzeugen, komplexer Problemlösungen, das Verstehen von Ursache und Wirkung, dem vorausschauenden Planen und dem Erkennen des eigenen Spiegelbildes, in der Lage sind, wie sie selbst einige Primaten nicht erreichen (siehe: „GreWi Dossier“ unten). Die Antwort auf diese Frage war für die Neuroanatomie bislang ein Rätsel. Jetzt liefert die erste systematische Vermessung der Anzahl der Neuronen im Vogelhirn eine Antwort: Die Federtiere verfügen in ihren vergleichsweise kleinen Gehirnen über deutlich mehr Neuronen als die Gehirne von Säugetieren und selbst von Primaten mit vergleichbarer Masse.

Wie die Forscher um Suzana Herculano-Houzel von der Vanderbild University und Pavel Nemec von der Karls Universität in Prag aktuell im Fachjournal „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS; DOI: 10.1073/pnas.1517131113) berichten, besitzt etwa der Ara zwar nur ein Gehirn von der Größe einer Walnuss und ein Makake ein Hirn von Zitronengröße, dennoch besitzen Aras in ihrem für intelligentes Verhalten verantwortlichen Vorderhirn mehr Neuronen – also Nervenzellen – als Makaken.

Dieses Verhältnis fanden die Forscher aber nicht nur bei den für ihre komplexen kognitiven Fähigkeiten bekannten Papageien- und Krähenvögel, sondern auch schon in den Hirnen von Zebrafinken bis hinauf zum fasst zwei Meter großen Emu.


Schaubild zum Verhältnis zwischen Größe und der Anzahl an Neuronen im Vogelhirn (l.) und bei Säugetieren (r.).

Copyright: Pavel Nemec et al.
Klicken Sie auf die Abbildung, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.

„Unsere Untersuchung zeigt, dass gerade Singvögel und Papageien über eine erstaunlich hohe Anzahl an Neuronen in ihrem Hirnmantel (Pallium) verfügen“, erläutert Herculano-Houzel. Dieses Hirnareal entspricht dem Cerebralen Kortex und unterstützt höhere kognitive Funktionen, wie etwa dem vorausschauenden Planen oder dem Erkennen von Mustern. „Das erklärt, wie und warum diese Vögel ein Grad an kognitiven Fähigkeiten erreichen, wie es dem von einigen Primaten mindestens gleicht.“

Dies sei möglich, weil die Neuronen in den Vogelhirnen deutlich kleiner und dichter gepackt sind als jene von Säugetieren. So beinhalten etwa die Hirne von Papageien und Singvögeln etwa doppelt so viele Neuronen, wie Primatenhirne gleicher Masse und etwa das Zwei- bis Vierfache an Neuronen vergleichbarer Nagetierhirne.

Zum Thema

Eine der für die Neurowissenschaftler wichtigen Erkenntnisse aus der Studie ist der Umstand, dass es für das Leben offenbar verschiedene Wege gibt, größere Gehirne zu konstruieren. Zuvor hatten Neuroanatomen angenommen, dass mit dem Anstieg der Hirngröße auch die Neuronen wachsen mussten, um auf diese Weise besser über größere Distanzen miteinander zu kommunizieren. „Vogelhirne zeigen uns nun aber, dass es auch noch andere Wege gibt, Neuronen hinzuzufügen: Hierzu müssen die meisten Neuronen klein und auf engem Raum konzentriert sein, während nur ein kleiner Anteil größer wird, um so längere Verbindungen zu ermöglichen.“


Verschiedene Vogelhirne im Vergleich: Die Anzahl der Neuronen (angegeben in Millionen) sind in gelb angegeben. Die Anzahl der Neuronen im Vorderhirn (Pallium) ist in blau und die Hirnmasse (Angabe in Gramm) in rot genannt. Die Maßstabsskala (r.u.) misst 10 Millimeter.
Klicken Sie auf die Abbildung, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.
Copyright: Herculano-Houzel et al.

Während die neue Studie einige Fragen beantwortet, stellen sich mit den neuen Erkenntnissen zugleich auch neue: So wollen die Forscher jetzt untersuchen, ob die größere Anzahl an Neuronen im Vogelhirn auf Kosten eines größeren Energieverbrauchs funktionieren und ob die kleinen Neuronen eine Antwort auf die der Flugfähigkeit angepasste reduzierte Körpergröße der meisten Vögel sind, oder ob es sich um einen vererbten biologischen Weg handelt, dem Hirn weitere Neuronen hinzuzufügen, der sich vom Entwicklungsweg der Säugetiere unterscheidet.

https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...voegeln20200926

Neue Erkenntnisse über die kognitive Fähigkeiten von Vögeln:


Symbolbild: Rabenvogel
Copyright: Alexas_Fotos (via Pixabay.com) / Pixabay License

Bochum/Tübingen (Deutschland) – Zwei neue Studien zeichnen ein gänzlich neues Bild der kognitiven Fähigkeiten von Vögeln. Während ein Forschungsteam erstmals verblüffende Ähnlichkeiten zwischen dem Neocortex von Säugetieren und sensorischen Hirnarealen von Vögeln aufzeigt, gelang es einem anderen Team erstmals Bewusstseinsprozesse im Vogelgehirn nachzuweisen.
Wie das Team um Prof. Dr. Onur Güntürkün, Leiter der Arbeitseinheit Biopsychologie an der Fakultät für Psychologie der Ruhr-Universität Bochum (RUB) gemeinsam mit Kollegen und Kolleginnen aus Düsseldorf, Jülich und Aachen aktuell im Fachjournal „Science“ (DOI: 10.1126/science.abc5534) berichtet, sind manche Vögel zu erstaunlich kognitiven Leistungen in der Lage und das, obgleich ihr Gehirn im Vergleich mit dem von Säugetieren ziemlich unorganisiert erscheint. In ihrer Studie zeigen die Forscher und Forscherinnen nun aber erstmals verblüffende Ähnlichkeiten zwischen dem Neocortex von Säugetieren und sensorischen Hirnarealen von Vögeln und räumen auch mit 150 Jahren falscher Annahmen auf: Vögel und Säugetiere haben – gemessen an ihrer Körpergröße – die größten Gehirne. Ansonsten hätten sie allerdings wenig gemeinsam, so die Überzeugung der Wissenschaft seit dem 19. Jahrhundert: Säugetiergehirne verfügen über einen Neocortex: eine Hirnrinde, die aus sechs Schichten aufgebaut und senkrecht zu diesen Schichten in Kolumnen hochgradig geordnet ist. Vogelgehirne hingegen sehen aus wie Klumpen aus grauen Zellen.


Ähnlich wie im Cortex von Säugetieren sind auch die Nervenzellen in bestimmten Bereichen des Gehirns von Vögeln in vertikalen Schichten und horizontalen Säulen organisiert.
Copyright: RUB-Biopsychologie

“Angesichts der erstaunlichen kognitiven Leistungen, die Vögel vollbringen können, lag der Verdacht allerdings nahe, dass ihr Gehirn organisierter aufgebaut ist als gedacht”, so Güntürkün. Genau hierfür gelang den Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen nun der Nachweis.

Im ersten Schritt der Untersuchungen kam eine neue, durch die Düsseldorfer und Jülicher Teams perfektionierte Methode zum Einsatz: Das sogenannte 3D polarized light imaging, kurz 3D-PLI, ist in der Lage, einzelne Nervenfasern, in denen Signale weitergeleitet werden, und deren Ausrichtung darzustellen. Die Untersuchung der Gehirne verschiedener Vögel ergab eine für die Forscher überraschende Organisation, die der im Säugetiergehirn ähnlich ist: Auch hier verlaufen die Fasern horizontal und vertikal genauso wie im Neocortex.

Weitere Experimente erlaubten es den Forschenden dann, mittels winziger Kristalle, die Nervenzellen in Hirnschnitten aufnehmen und in ihre kleinsten Verästelungen transportieren, die Vernetzung der Zellen im Vogelhirn genau zu untersuchen. “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. Dieser Aufbau seisu allerdings nur in den sensorischen Bereichen des Vogelgehirns vorzufinden. Andere Bereiche, wie etwa assoziative Areale, sind anders organisiert.

In einer weiteren, ebenfalls in „Science“ (DOI: 10.1126/science.abb1447) publizierten Studie belegen Neurowissenschaftler und Neurowissenschaftlerinnen der Universität Tübingen erstmals Bewusstseinsprozesse im Gehirn von Vögeln nach und belegen damit deren subjektive Wahrnehmung.

Wie die Forschungsgruppe um Professor Andreas Nieder darlegt, weisen die neurowissenschaftlichen Daten darauf hin, dass Krähen in der Lage sind, Sinneseindrücke bewusst wahrzunehmen – eine Fähigkeit, die man bisher nur bei Menschen und anderen Primaten belegen konnte.

Durch Messung von Hirnsignalen können die Forscher und Forscherinnen erstmals den neurowissenschaftlichen Nachweis erbringen, dass Rabenvögel über subjektives Erleben verfügen. Durch gleichzeitige Aufzeichnung von Verhalten und Hirnaktivität konnte gezeigt werden, dass Krähen Sinneseindrücke bewusst wahrnehmen können. Bisher konnte diese Art des Bewusstseins nur bei Menschen und anderen Primaten nachgewiesen werden, die über völlig anders aufgebaute Gehirne verfügen als Vögel.

„Die Ergebnisse unserer Studie eröffnen eine neue Sichtweise auf die Evolution des Wahrnehmungsbewusstseins und seiner neurobiologischen Randbedingungen“, erklärt Nieder.

Bei Menschen und unseren nächsten Verwandten im Tierreich, den Affen, wird die Fähigkeit zur bewussten Wahrnehmung in der Großhirnrinde lokalisiert. In der Forschung wird seit vielen Jahren diskutiert, ob auch Tiere mit einem völlig anders aufgebauten Gehirn ohne Großhirnrinde über ein derart wahrnehmendes Bewusstsein verfügen. Bislang aber fehlten dazu experimentelle neurologische Daten.
Um den Bewusstseinsprozessen bei Vögeln auf die Spur zu kommen, trainierten die Tübinger Wissenschaftler zwei Krähen, erläutert die Pressemitteilung der Universität: „Per Kopfbewegung sollten sie anzeigen, ob sie einen Reiz auf einem Bildschirm gesehen hatten oder nicht. Die meisten Reize waren eindeutig; in solchen Versuchsdurchläufen wurden entweder deutliche Lichtpunkte gezeigt oder gar keine Reize präsentiert ‒ die Krähen zeigten die An- und Abwesenheit dieser Reize zuverlässig an. Manche Reize waren allerdings konstant so schwach, dass sie an der Wahrnehmungsschelle lagen: Manchmal zeigten die Krähen an, den schwachen Reiz gesehen zu haben, in anderen Fällen, dass kein Reiz vorhanden sei. Hier kam also die subjektive Wahrnehmung der Krähen ins Spiel.“

Während die Krähen auf die optischen Reize reagierten, registrierten die Forscherinnen und Forscher zugleich die Aktivität einzelner Nervenzellen im Gehirn. Berichteten die Krähen, etwas gesehen zu haben, waren die Nervenzellen im Zeitraum zwischen Reizpräsentation und Verhaltensantwort aktiv. Nahmen sie keinen Reiz wahr, blieben die Nervenzellen stumm. Aufgrund der Aktivität der Nervenzellen ließ sich also vorhersagen, welches subjektive Erleben die Krähen hinsichtlich des Reizes hatten. „Nervenzellen, die Seheindrücke ohne subjektive Komponente repräsentieren, sollten auf einen gleichbleibenden visuellen Reiz immer gleich antworten“, erklärt 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.“

Evolutionsgeschichtlich könnten die Ursprünge des Bewusstseins somit viel älter und im Tierreich weiter verbreitet sein, als bisher angenommen. „Die letzten gemeinsamen Vorfahren von Mensch und Krähe lebten vor 320 Millionen Jahren“, so Nieder und führt dazu weiter aus: „Das Wahrnehmungsbewusstsein könnte möglicherweise bereits damals entstanden sein und sich seither weiter vererbt haben.“ Ein alternatives Szenario sei, dass sich das Wahrnehmungsbewusstsein bei diesen entfernt verwandten Arten völlig unabhängig voneinander entwickelt habe, erklärte der Neurobiologe: „In jedem Fall ist die Fähigkeit zu bewusstem Erleben mit verschieden gebauten Gehirnen und unabhängig von der Großhirnrinde realisierbar.“

Quellen: Ruhr-Universität Bochum, Universität Tübingen, Science
© grenzwissenschaft-aktuell.de

Superhirn im Federkleid - Kluge Vögel im Duell:
https://archive.org/details/superhirn-im...ell-arte_202305

Die geheimen Routen der Zugvögel:
https://archive.org/details/animaux-die-...en-der-zugvogel