Neuronale Korrelate des Assoziationslernens und Assoziationsgedächtnisses bei Rabenkrähen

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Nieder
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273724012

Viele der erlernten, adaptiven Verhaltensweisen von Tieren stützen sich auf zufällige Assoziationen von Reizen. Um diese zu ermöglichen, müssen verhaltensrelevante Reize verschiedener Sinnesorgane über die Zeit und über Sinnesmodalitäten hinweg verknüpft werden. Dabei benötigt die Verhaltenssteuerung durch Reizassoziationen sowohl das Kurzzeitgedächtnis zur Überbrückung von Zeitintervallen, als auch das Langzeitgedächtnis zur anhaltenden Speicherung erlernter Assoziationen. Bei Säugetieren werden derartige integrative Hirnfunktionen gemeinhin dem Präfrontalkortex zugeschrieben. Vögeln fehlt allerdings der sechsschichtige Neokortex, denn sie besitzen eine stark abweichende Endhirnorganisation. Stattdessen wird eine assoziative Endhirnstruktur, die als Nidopallium caudolaterale (NCL) angesprochen wird, bei Vögeln mit höheren Hirnleistungen in Zusammenhang gebracht; diese Hirnstruktur ist bei intelligenten Rabenvögeln besonders gut entwickelt. Mit dem vorliegenden Antrag wollen wir untersuchen, ob und wie die neuronale Aktivität von Nervenzellen des NCL zu Gedächtnisrepräsentationen zwischen Sinnesreizen beiträgt. Zu diesem Zweck werden Rabenkrähen (Corvus corone) trainiert, Sinnesreize zu assoziieren. Das Erlernen von Assoziationen soll anschließend mit bereits erlernten uni- und multimodalen Assoziationen vergleichen werden. Während der Verhaltensversuche werden wir die Einzelzellaktivität von Populationen von Neuronen im NCL der Krähen ableiten. Auf diese Weise können wir erforschen, wie neuronale Gedächtnissignale während des Assoziationslernens entstehen, wie sie über Eingänge aus mehreren Sinnesmodalitäten aktiviert werden können, und wie sie Störreize umgehen oder unterdrücken können. Dadurch wird es möglich sein, erwartete Unterschiede und Gemeinsamkeiten der neuronalen Grundlage des Assoziationsgedächtnisses bei Krähen mit jenen nichtmenschlicher Primaten zu vergleichen. Wir erhoffen uns neue Erkenntnisse darüber, wie Wirbeltiergehirne auf der Grundlage konvergenter Evolution assoziatives Kurz- und Langzeitgedächtnis ermöglichen, und welchen evolutionären Rahmenbedingungen die Entwicklung intelligenter Wirbeltiergehirne unterworfen ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen