Quantitative Analyse von neuronalen Zellen in spezifischen Gehirnarealen von verschiedenen Vogelordnungen: Ein Vergleich von Vogelspezies mit hohen kognitiven Fähigkeiten zu Spezies mit geringerer kognitiver Leistungsfähigkeit.

• Antragsteller: Dr. Felix Ströckens
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung in 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 260119458

Es wird angenommen, dass Primaten innerhalb des Tierreichs die höchsten kognitiven Fähigkeiten besitzen. Einige Vogelspezies, z.B. bestimmte Rabenvögel und Papageien zeigen jedoch kognitive Fähigkeiten, die denen nichtmenschlicher Primaten ebenbürtig sind (unter anderem Werkzeugnutzung, Erkennung von Kausalität, Zukunftsplanung und Imagination). Trotz dieser Ähnlichkeit, zeigt die Gehirnorganisationen dieser Spezies erhebliche Unterschiede. Höhere Kognition scheint daher auf unterschiedlichen neuronalen Organisationsprinzipien zu beruhen. Dies wirft die Frage auf, warum sich im Laufe der Evolution nur in den Gehirnen dieser Tiere fortgeschrittene kognitive Fähigkeiten entwickeln konnten. Es wurde gezeigt, dass absolute sowie relative Gehirngröße nicht ausreichend sind, die kognitiven Unterschiede zwischen einzelnen Vertebraten zu erklären. Daher muss die evolutionäre Entwicklung dieser Fähigkeiten von anderen Faktoren abhängen. Ein möglicher Faktor wurde kürzlich in Primaten identifiziert. Primatengehirne unterscheiden sich von denen anderer Säuger in den neuronalen Skalierungsregeln, daher, sie können mehr Neurone pro Volumen akkumulieren, als dies in anderen Säugetieren der Fall ist. Erste Daten weisen darauf hin, dass auch Vögel der Passeriformes Ordnung (u.a. Rabenvögel) vergleichbare neuronale Skalierungsregeln besitzen. Man kann annehmen, dass der gemeinsame Faktor, der die Entwicklung von höheren kognitiven Fähigkeiten in Primaten und Rabenvögeln ermöglicht hat, in eben diesen Skalierungsregeln zu finden ist. Das Ziel dieser Studie ist daher die Bestimmung der Neuronenzahlen in spezifischen Gehirnarealen von Vögeln um herauszufinden, ob Vögel mit höheren kognitiven Fähigkeiten vorteilhafte neuronale Skalierungsregeln besitzen und ob diese spezifisch für bestimmte Gehirnstrukturen sind. Aus diesem Grund ist geplant, die Neuronenzahlen von Arealen, die mit höherer Kognition in Verbindung gebracht werden (z.B. Nidopallium) und von Strukturen die eine primär motorisch/sensorische Funktion besitzen, zu vergleichen. Die Untersuchung soll mit Hilfe der Isotropic Fractionator Technik durchgeführt werden. Diese erlaubt die präzise Bestimmung von Zellzahlen, ohne von einer möglichen Heterogenität in der Zellverteilung beeinflusst zu werden. Die Analyse soll in vier Rabenvögeln, drei Papageien aber auch in fünf anderen Vogelarten, die keine außergewöhnlichen kognitiven Fähigkeiten aufweisen, durchgeführt werden. Es ist zu vermuten, dass Gehirnstrukturen, die mit höherer Kognition assoziiert sind in Rabenvögeln und Papageien eine höhere Neuronendichte aufweisen. Des Weiteren ist anzunehmen, dass die Zelldichte von Arealen die weniger stark zu kognitiven Fähigkeiten in Bezug stehen, eher mit anderen spezifischen Charakteristika der jeweiligen Spezies korrelieren. Falls dies zutrifft, wäre dies ein Hinweis auf einen Faktor der die Entwicklung von höheren kognitiven Fähigkeiten in zwei unterschiedlichen neuronalen Systemen ermöglichen kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Brasilien
• Gastgeberin: Professorin Suzana Herculano-Houzel, Ph.D.