Neuronale Repräsentation des Werkzeuggebrauchs im Gehirn der Rabenkrähe

• Antragsteller: Dr. Felix Moll
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 536696741

Werkzeuggebrauch ist im Tierreich nur selten anzutreffen und war für lange Zeit eine exklusiv dem Menschen zugedachte Eigenschaft. Inzwischen hat man Formen des Werkzeuggebrauchs bei Säugern, Vögeln, Fischen und sogar Wirbellosen nachgewiesen. Besonders häufig kommt dieses komplexe Verhalten bei den Vögeln vor und, innerhalb dieser Gruppe, bei den Rabenvögeln. Es ist jedoch fast nichts darüber bekannt, wie der Werkzeuggebrauch vom Gehirn gesteuert wird. Rabenvögel gehören zu den Singvögeln und – im Gegensatz zum Werkzeuggebrauch – wurde die neuronale Steuerung des Vogelgesangs bei Singvögeln bereits gut erforscht. Interessanterweise stellt der Vogelgesang ein motorisches Verhalten dar, das in seiner Komplexität mit dem Werkzeuggebrauch vergleichbar ist. Es ist jedoch bisher unklar, ob sich die Aktivitätsmuster von Nervenzellen, die den Vogelgesang steuern, im Laufe der Evolution speziell für das Singen entwickelt haben. Alternativ könnten auch andere komplexe Verhaltensweisen von Singvögeln, wie zum Beispiel der Werkzeuggebrauch, auf sehr ähnlichen neuronalen Grundlagen beruhen. Diese Frage bleibt jedoch bis dato unerforscht. Anhand des Werkzeuggebrauchs möchten wir erstmals die neuronale Steuerung eines komplexen, nicht vokalen Bewegungsverhaltens bei Singvögeln untersuchen. Die dadurch zu erwartenden Ergebnisse sollen mit den über Jahrzehnte gewonnenen Kenntnissen über die neuronale Steuerung des Vogelgesangs verglichen werden. Dieser Vergleich ermöglicht uns, fundamentale Funktionsprinzipien neuronaler, motorischer Steuerung festzustellen. Darüber hinaus stellen unsere Experimente einen direkten Test der einflussreichen 'Motor-Theorie des vokalen Lernens' dar, welche postuliert, dass vokale und nicht vokale komplexe, motorische Verhaltensweisen auf vergleichbaren neuronalen Funktionsprinzipien beruhen. Das Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist die Untersuchung wichtiger prämotorischer Gehirnareale der Rabenkrähe (Corvus corone). Hierzu soll handaufgezogenen Rabenkrähen durch Konditionierung beigebracht werden, sich mittels eines Holzstäbchens Zugang zu Futterstücken zu verschaffen – also ein Werkzeug zu gebrauchen. Während dieses Verhaltens wollen wir die Aktivität vieler einzelner Nervenzellen im Gehirn der Krähen aufzeichnen und auswerten. Darüber hinaus planen wir die mutmaßlich den Werkzeuggebrauch steuernden Nervenzellen reversibel pharmakologisch zu inaktivieren. Dadurch lässt sich feststellen, in welchem Maße die von uns untersuchten neuronalen Netzwerke tatsächlich dieses Verhalten steuern. Unser vergleichender Ansatz ist ein essentieller Weg, um fundamentale Prinzipien und Freiheitsgrade neuronaler Bewegungssteuerung zu erkennen. Dies wird mittel- und langfristig auch die Weiterentwicklung von 'Brain Machine Interfaces' und der 'tiefen Hirnstimulation' fördern und dadurch Menschen helfen können, die unter bestimmten, zentralnervös bedingten motorischen Einschränkungen leiden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen