Tübinger Wissenschaftler erforschten komplexe Lernprozesse im Hirn

Tübingen. Krähen sind dafür bekannt, dass sie schnell optische Zusammenhänge herstellen können. So können sie sich erfolgreich in unseren Städten zurecht finden und lernen, wie man mit Ampeln umgeht, wer ihnen Nüsse mitbringt, und wo Gefahren lauern.

Wie das Gehirn der Krähen solche Lernaufgaben meistert, das konnten Forscher der Universität Tübingen jetzt in einer Studie zeigen, die im Fachjournal PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) erschienen ist.

In der Aufgabe ging es darum, beliebige Bilder in zwei verschiedene Gruppen einzuteilen – manche Bilder waren der Farbe „Blau“ zugeordnet, andere der Farbe „Rot“. Nachdem sie einen Vogel gesehen hatten, mussten die Krähen reagieren, indem sie etwa ein rotes Quadrat mit dem Schnabel berührten. Ein Blumenbild erforderte dagegen die Auswahl eines blauen Quadrates. Welche Bilder mit welcher Farbe zu verbinden waren, lernten die Krähen durch Ausprobieren und Raten. Fürs „richtige“ Raten wurden sie belohnt. Es zeigte sich, dass die Vögel schon nach wenigen Wiederholungen die Bilder in den korrekten Zusammenhang stellen konnten.

Weil die Wissenschaftler während der Versuche die Hirnströme der Krähen maßen, konnten sie erkennen, was sich während des Lernens im Gehirn der Tiere abspielte. Sie entdeckten, dass es einzelne Nervenzellen waren, die auf die verschiedenen Bilder reagierten. So wurde eine Zelle besonders aktiv, wenn ein Bild auftauchte, dass zur Gruppe „Blau“ gehörte, eine andere reagierte auf Bilder der Gruppe „Rot“. Dass die Motive unterschiedlich waren, spielte dabei keine Rolle. Die Zellen speicherten also nicht die Bildmotive im Arbeitsgedächtnis, sondern gleich die mit den Bildern assoziierten Antwortgruppen. Dabei spielte es keine Rolle, ob die Krähen die richtige Antwort erst erlernt hatten oder ob sie die Bilder schon länger kannten.

Den Neurobiologen gelang es, einzelne Nervenzellen über den gesamten Lernprozess zu verfolgen. So konnten sie zeigen, dass sich die Fähigkeit zur Auswahl innerhalb weniger Minuten ausbildet: „Es ist schon erstaunlich, wie schnell die Krähen diese Assoziationen lernen können – und wie man den Nervenzellen beim Lernen zusehen kann“, sagt Erstautorin Dr. Lena Veit. „Während des Ratens reagierten viele Zellen kaum auf ein unbekanntes Bild, aber nach wenigen Versuchen, sobald die Krähe die richtige Antwort gelernt hatte, zeigten sie für das gleiche Bild die richtige Antwort an.“

Die assoziative Speicherung im Arbeitsgedächtnis macht offensichtlich Sinn: Die Krähen müssen sich weniger Details merken und können schneller reagieren. „Bisher kannte man diese Art der Verarbeitung nur bei Affen“, sagt Projektleiter Professor Andreas Nieder. „Es verwundert, dass wir ähnliche Lernstrategien in den unterschiedlich aufgebauten Endhirnen von Vögeln und Säugetieren finden“. Die Forscher fanden aber auch kleine Unterschiede zum Lernen bei Säugetieren. „Die große Frage ist nun, was der unterschiedliche Aufbau des Gehirns für das Zusammenspiel verschiedener Hirnregionen beim Lernen bedeutet.“ST