Das Gehirn von Fledermäusen sagt ihren nächsten Zug während des Fluges voraus

Mit freundlicher Genehmigung der Organisation für Fledermausschutz; Foto: Steve Gettle Photography

Mehr als tausend Arten nutzen die Echoortung, aber nach Millionen von Jahren der Evolution sind die Gehirne von Fledermäusen besonders gut für die Navigation optimiert.

Ein neues Papier veröffentlicht heute in Wissenschaft schlägt vor, dass spezielle Neuronen, die als Ortszellen bekannt sind und sich in ihrem Hippocampus befinden, einem Teil des Gehirns, der das Gedächtnis steuert, beim Fliegen dabei helfen, wichtige Navigationsinformationen über ihre Position nicht nur im Moment, sondern auch in der Vergangenheit und Zukunft zu verarbeiten.

Der Befund ist irgendwie intuitiv, weil wir, zumindest als Menschen, die Fähigkeit haben, darüber nachzudenken, wo wir sein werden oder wo wir gewesen sind, sagt Nikolaus Dotson , Projektwissenschaftler am Salk Institute und Hauptautor der Studie.

Dotson und sein Co-Autor verwendeten eine Kombination aus drahtlosen neuronalen Datenloggern und einem Bewegungsverfolgungssystem aus 16 Kameras Michael Jarzew, ein Professor für Neurobiologie und Ingenieurwesen an der UC Berkeley, beobachtete sechs ägyptische Fruchtfledermäuse in zwei Experimenten, die Ausbrüche neuronaler Aktivität aufzeichnen sollten.

Während einige der Fledermäuse nach dem Zufallsprinzip einen mit schwarzem Schaumstoff bedeckten Raum erkundeten, um akustische Nachhallungen zu minimieren, erhielten andere eine Aufgabe zur Nahrungssuche, bei der es um Futterfutter im Innenbereich ging, und ein glückliches Tier wurde sogar in beiden Umgebungen getestet.

Durch ein paar Markierungen, die an den Köpfen der Fledermäuse angebracht waren, und einem Mikroantrieb, der in ihr Gehirn implantiert wurde, war das Team in der Lage, winzige zeitliche Verschiebungen in der neuronalen Aktivität zu sehen und aufzuzeichnen, wie die Fledermäuse mit neuen räumlichen Informationen interagierten.

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Das Geheimnis der langen Lebensdauer von Fledermäusen? Eine neue Studie legt nahe, dass robuste Proteine ​​der Schlüssel sein könnten.

Sie fanden heraus, dass die Fledermäuse sowohl bei der zufälligen Erkundung als auch während der zielgerichteten Navigation, beispielsweise bei der Nahrungssuche, ein detailliertes räumliches Gedächtnis sowohl der Umgebung als auch der von ihnen zurückgelegten Wege beibehielten. Die Versuche zeigten auch, dass Fledermäuse auch ein räumliches Bewusstsein für ihre zukünftige Position haben.

Wir haben Neuronen, die alle gleichzeitig feuern, aber unterschiedliche Teile eines größeren Pfads darstellen, sagt Dotson. Es repräsentiert also die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft, nicht nur jetzt.

Die Fähigkeit, ihre Position mit diesem natürlichen GPS-System über die Zeit aufzuzeichnen, ist eines der größten Überlebenswerkzeuge von Fledermäusen, das ihnen hilft, Nahrung zu finden und Raubtieren auszuweichen.

Verschiedene Arten können die Relevanz vergangener, gegenwärtiger und zukünftiger Erfahrungen auf unterschiedliche Weise abwägen, stellt die Studie fest. In einem Überlebensszenario wie Affen, die zwischen Ästen springen, oder Menschen, die ein Auto fahren oder mit hoher Geschwindigkeit bergab fahren, können beispielsweise Zukunftsinformationen für das Überleben am wichtigsten sein.

Die Fledermaus muss sowohl lokal als auch in der Zukunft planen, um in ihrem Jagdverhalten erfolgreich zu sein, sagt Melville Wohlgemuth, Forscher am Batlab der University of Arizona. Das sind Gehirnprozesse, die auch für unser Leben relevant sind.

Die Untersuchung anderer Arten als unserer eigenen ist seit langem ein Markenzeichen der Neurowissenschaften, und die Untersuchung des Hippocampus von Fledermäusen könnte Wissenschaftlern mehr Einblick in die Auswirkungen bestimmter Krankheiten auf unser eigenes Gehirn geben.

Wenn wir beispielsweise mehr über Fledermäuse erfahren, könnte dies unsere Sicht auf die Alzheimer-Krankheit verändern – eine Erkrankung des Gehirns, die kognitive Funktionen und das Gedächtnis langsam zerstört. Alzheimer-Patienten haben Schwierigkeiten, neue Routen oder neue Orte intuitiv zu navigieren, selbst wenn sie ihnen schon einige Male begegnet sind.

Diese Geschichte wurde am 8. Juli aktualisiert, um zu verdeutlichen, dass sich Fledermäuse vor Millionen von Jahren entwickelt haben.

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