Krokodile benutzen genau wie Vögel neuronale Karten, um die Richtung von Geräuschen zu orten.

(06.05.2019) Das haben Dr. Lutz Kettler von der Technischen Universität München (TUM) und Prof. Catherine Carr von der University of Maryland in einer neuen Studie herausgefunden.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass auch Dinosaurier diese Strategie nutzten – und geben Einblick in evolutionäre Mechanismen.

Die Richtung einer Schallquelle identifizieren zu können ist für die meisten Tiere überlebenswichtig. Um ein Geräuschquelle zu orten, wird die Zeitdifferenz, mit der die Schallwellen das linke und das rechte Ohr erreichen, im Gehirn verarbeitet und ausgewertet. Die verwendeten Mechanismen unterscheiden sich allerdings.


Krokodile nutzen neuronale Karten, um die Richtung einer Schallquelle zu orten.

Bereits seit längerem ist bekannt, dass Vögel sogenannte neuronale Karten zur Orientierung nutzen. „Die Verarbeitung findet in einem Teil des Gehirns statt, der Nucleus laminaris genannt wird“, erklärt Dr. Lutz Kettler vom Lehrstuhl für Zoologie an der TUM.

Je nach Richtung der Schallquelle werden andere Zellen aktiviert. Die Neurone sind im Nucleus laminaris systematisch angeordnet, sodass eine topografische Abbildung der akustischen Umgebung entsteht.

Dinosaurier nutzten ebenfalls neuronale Karten

Kettler untersuchte gemeinsam mit Prof. Catherine Carr von der University of Maryland, welche Hörstrategie Krokodile besitzen. Dazu betäubten sie die Tiere, setzten ihnen Kopfhörer auf und beobachteten die Reaktionen des Hirnstamms während eines „Hörtests“. Das Ergebnis: Auch Krokodile nutzen neuronale Karten.

Die Erkenntnisse sind besonders interessant, da Vögel, die direkten Nachfahren der Dinosaurier, und Krokodile einen gemeinsamen Vorfahren haben: Die Archosaurier. Mit hoher Wahrscheinlichkeit ist dieser Mechanismus also ein evolutionäres Erbe. Auch die Dinosaurier haben demnach wahrscheinlich neuronale Karten genutzt.

Hörstrategie ist evolutionäres Erbe

Dass sich der Mechanismus zufällig bei Vögeln und Krokodilen gleichzeitig entwickelte, ist dagegen sehr unwahrscheinlich. Denn diese Strategie ist für Tiere mit kleinen Köpfen, wie etwa ein Huhn, nicht ideal, erklärt Kettler.

Je kleiner der Kopf, desto geringer sind die Zeitunterschiede, mit denen die Schallwellen auf die Ohren treffen. Wenn diese geringen Unterscheide aufgelöst werden sollen, stößt die neuronale Karte an ihre Grenzen.

Vielmehr wäre die Strategie, die Säugetiere nutzen, besser geeignet: In der sogenannten medialen superioren Olive im Hirnstamm von Säugern wird die Zeitdifferenz der Reize durch die unterschiedliche Stärke der Zellaktivierung angezeigt. Hier ist die Darstellung sehr kurzer Zeitdifferenzen präziser möglich.

„Die evolutionäre Verwandtschaft spielt bei der Entwicklung von sensorischen Systemen wie dem Hören eine große Rolle“, sagt Kettler. Denn auch wenn die Mechanismen nicht für alle Tierarten optimal sind, werden sie im Laufe der Evolution trotzdem beibehalten, wenn sie keine gravierenden Nachteile haben.

Publikation

Lutz Kettler and Catherine Carr: "Neural maps of interaural time difference in the American alligator: a stable feature in modern archosaurs", Journal of Neuroscience 18 March 2019, 2989-18; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2989-18.2019



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