Untersuchung der Neurobiologie großer Gehirne am Beispiel des Elefanten

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Brecht
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546068881

Derzeit sind die zellulären Neurowissenschaften stark auf kleine, aber weniger auf große Gehirne ausgerichtet. In diesem Antrag wird ein Programm zur systemischen Analyse des Elefantengehirns, eines der größten Gehirne der Welt, vorgestellt. Bis jetzt haben wir nur begrenzte Informationen über die kognitiven Fähigkeiten, die Hirnstruktur und die Neurophysiologie von Elefanten. Technische Fortschritte und die von unserer Gruppe eingeleiteten Kooperationen ebnen den Weg zur Lösung dieser Probleme: (i) Wir verfügen über die weltweit größte Sammlung von Elefantengehirnen. (ii) Wir arbeiten mit Feldforschern zusammen. (iii) Wir haben Verhaltensexperimente zum Greifverhalten von Zooelefanten etabliert. (iv) Wir haben Elefanten für nicht-invasive (EEG/EMG) physiologische Messungen trainiert. (v) Wir haben hochauflösende Analysen der Muskulatur, der Innervation und der taktilen Sensoren des Elefantenrüssels durchgeführt. (vi) Wir haben etablierte (Histologie; post-mortem MRI) und neue Methoden (Synchrotron-Röntgentomographie; microCT/DiI-CT) an Elefantengehirne angepasst. Angesichts dieser Fortschritte erwarten wir Durchbrüche in der Untersuchung des Elefantenhirns. Vorläufige Ergebnisse und frühere Studien deuten darauf hin, dass sich die zelluläre Struktur von Elefantenhirnen deutlich von der von Nagetiergehirnen unterscheidet, und dass Elefanten über haptische und kognitive Fähigkeiten verfügen, die nur bei sehr wenigen Säugetieren zu finden sind. Die neuronale Steuerung des Greifens bei Elefanten ist einzigartig und basiert auf der Grobsteuerung tausender Muskeln, die unterschiedliche Eingänge von Motoneuronen erhalten. Diese Art der Steuerung unterscheidet sich stark vom Greifen bei Primaten, das auf der Feinsteuerung von einigen Dutzend Muskeln beruht, die konvergenten Input von Motoneuronen erhalten. Aufgrund der Neuroanatomie erwarten wir bei Elefanten andere Muskelrekrutierungsmuster als bei Primaten, eine Hypothese, die wir mit EMG-Messungen am Elefantenrüssel überprüfen werden. Unsere Arbeit wird (i) das Elefantengehirn zum best-untersuchten sehr großen Gehirn machen, (ii) Methoden für die Analyse großer Gehirne entwickeln und (iii) eine Brücke zwischen der Zell- und der Systemneurowissenschaft von großen Gehirnen schlagen.

• DFG-Verfahren: Reinhart Koselleck-Projekte