Echoortung ist bei Fledermäusen angeboren

Neuronale Netzwerke für Raumwahrnehmung sind bereits vor dem ersten Flug angelegt

Veröffentlicht am: Montag, 07. Mai 2012, 10:56 Uhr (103)

FRANKFURT. Fledermäuse verwenden einen großen Teil ihrer Großhirnrinde dazu, reflektierte Echosignale zu verarbeiten und daraus ein Abbild des externen Raums zu erzeugen. Wie Neurowissenschaftler der Goethe-Universität im Rahmen einer internationalen Kooperation nachgewiesen haben, ist das aus Hörsignalen entstandene Raumabbild bereits bei der Geburt angelegt. „Dies ist erstaunlich, da die Tiere zu diesem Zeitpunkt noch nicht echoorten und flugunfähig sind“, erklärt Prof. Manfred Kössl vom Institut für Zellbiologie und Neurowissenschaft. Die Echoortung beginnt erst etwa eine Woche nach der Geburt.

Die Fähigkeit, im Gehirn ein internes Abbild des externen Raumes zu schaffen, begründet den evolutionären Erfolg vieler höher entwickelter Tiere. Dazu werden vor allem Sinnesreize von Augen, Ohren und Tastsinn miteinander verrechnet. Fledermäuse erkunden den Raum darüber hinaus aktiv, indem sie Ultraschallsignale aussenden und über die Echo-Verzögerungszeiten in ihrem Hörkortex ein präzises Abbild der Raumtiefe erstellen. Allerdings ist das Innenohr der Fledermäuse in der ersten Lebenswoche noch relativ unsensitiv für die Wahrnehmung von ortungsrelevanten Schallfrequenzen. Umso erstaunlicher ist es, dass die zur Verarbeitung dieser Frequenzen vorhandenen Neuronen in den höheren Hirnregionen bereits funktionsfähig sind. Das haben die Forscher nachgewiesen, indem sie die Reaktion der jungen Fledermäuse auf Verzögerungssignale untersuchten. Ein wichtiger Teil der Daten wurde dabei in der Doktorarbeit von Cornelia Voss erhoben.

Ein weiteres überraschendes Ergebnis der Studie: Derartige angeborene neuronale Schaltkreise zur Echoortung finden sich bei Fledermausspezies, die völlig unterschiedliche Echoortungsstrategien zur Futtersuche verwenden. Die in Kössls Frankfurter Institut heimische Fledermauskolonie der Gattung Carollia perspicillata ernährt sich von Früchten, während die auf Kuba ansässige Pteronotus parnellii ein Insektenfresser ist und dementsprechend eine größere Geschicklichkeit beim Jagen braucht. Es ist also anzunehmen, dass die bereits bei Geburt angelegte Fähigkeit zur Raumwahrnehmung die Überlebenschancen der jungen Fledermäuse generell erhöht, sobald sie mit der aktiven Erkundung ihrer Umgebung beginnen – nicht nur bei der Nahrungssuche, sondern auch auf der Flucht. „Es scheint ein allgemeines Prinzip zu sein, dass Raumwahrnehmung auch in einem aktiven Sinnessystem im Kant'schen Sinne a priori festgelegt ist und vermutlich eine evolutive Schwerpunktsetzung widerspiegelt“, folgert Kössl.

Die Forscher schließen nicht aus, dass sich die bereits angelegten neuronalen Netzwerke durch spätere Erfahrungen verändern, wie dies auch in anderen Säugetieren der Fall ist. Vermutlich kommt es zu verstärkter Ausbildung neuer Verknüpfungen zwischen Nerven (neuronale Plastizität) während der ersten Jagdflüge junger Fledermäuse im Alter von etwa vier bis sechs Wochen.

Publikationen: Manfred Kössl, Cornelia Voss et al.; Nature Communications, online Publikation: 10.4.2012, DOI: 10.1038/ncomms1782. Cornelia Hagemann(Voss) et al.; Journal of Comparative Physiology A 197:605 2011

Bilder zum Download finden Sie hier.

Bildtext für alle Bilder: Kubanische „hot cave“ mit einer Wochenstube junger Schnurrbartfledermäuse. Die etwa zwei bis drei Wochen alten Tiere sind noch nackt und warten auf die von der Jagd zurückkommenden Mütter. Aufgrund der hohen Fledermausdichte in diesen Höhlen liegt die Temperatur bei etwa 40 Grad Celsius mit 99 Prozent Luftfeuchtigkeit.

Informationen: Prof. Manfred Kössl, Institut für Zellbiologie und Neurowissenschaft, Campus Riedberg, Tel.: (069)798–42052, koessl@bio.uni-frankfurt.de.