Krähen treffen visuelle Entscheidungen in 235 Millisekunden, zeigt Studie

Krähen trafen schnelle visuelle Entscheidungen bei hoher Genauigkeit

Zwei Aaskrähen identifizierten in einem Experiment der Universität Tübingen die Richtung bewegter Punktmuster und signalisierten ihre Wahl im Durchschnitt innerhalb von 235 Millisekunden, berichten die Forschenden. Die in Science veröffentlichte Arbeit untersuchte sowohl das Verhalten der Vögel als auch die mit ihren Entscheidungen verbundene neuronale Aktivität.

Das Ergebnis ist bemerkenswert, weil die Aufgabe nicht einfach ein Reflex war. Die Vögel mussten eine visuelle Darstellung beurteilen, in der sich Punkte überwiegend nach links oder rechts bewegten, feststellen, welche Richtung durch die verfügbaren Informationen besser gestützt wurde, und anschließend das entsprechende Ziel auf einem Touchscreen anpicken, um eine Belohnung zu erhalten.

Selbst wenn das Bewegungsmuster schwer zu unterscheiden war, trafen die Krähen laut den Forschenden bessere Entscheidungen als durch Zufall. Wenn das visuelle Signal eindeutig war, näherte sich ihre Genauigkeit 100 Prozent.

Neuronale Signale trennten sich innerhalb von 70 Millisekunden

Philipp Schmidbauer und Andreas Nieder zeichneten Neuronen im Nidopallium caudolaterale auf, einem assoziativen Bereich des Vogelgehirns, den die Forschenden funktional mit dem menschlichen präfrontalen Kortex vergleichen. Die Messungen zeigten, dass neuronale Signale, die mit den beiden möglichen Bewegungsrichtungen verbunden waren, bereits 70 Millisekunden nach dem Auftreten des visuellen Reizes auseinanderzulaufen begannen.

Diese Trennung erfolgte deutlich vor der Verhaltensreaktion der Tiere. Während sich eine Entscheidung bildete, nahm die neuronale Aktivität zu, bis sie einen Schwellenwert erreichte; anschließend pickte die Krähe eines der beiden Ziele an. Die neuronalen Antworten spiegelten sowohl die gewählte Richtung als auch die Stärke der verfügbaren visuellen Informationen wider.

Praktisch betrachtet ermöglicht das Experiment den Forschenden, die Abfolge vom Sehen eines Reizes über das Sammeln von Informationen bis zur Festlegung auf eine Handlung zu verfolgen. Es deutet außerdem darauf hin, dass sich diese Abfolge in einem Gehirn, das sehr anders organisiert ist als ein Säugetiergehirn, extrem schnell abspielen kann.

Unterschiedliche Gehirne können vergleichbare Entscheidungsdynamiken unterstützen

Krähen haben keinen Neokortex wie Säugetiere. Dennoch fand die Studie entscheidungsbezogene neuronale Dynamiken, die mit Prozessen übereinstimmen, die zuvor bei Primaten beschrieben wurden. Der Vergleich bedeutet nicht, dass Vogel- und Säugetiergehirne anatomisch gleich sind. Vielmehr legt er nahe, dass unterschiedliche Gehirnstrukturen ähnliche Rechenprozesse unterstützen können, wenn ein Tier unsichere Sinnesinformationen in eine Entscheidung umwandeln muss.

Das Ergebnis des Tübinger Teams stärkt die Einschätzung, dass Vögel wertvolle Untersuchungsobjekte für die Kognitionsforschung sein können. Die Krähen reagierten hier nicht lediglich schnell auf einen eindeutigen Hinweis. Ihre Leistung blieb über dem Zufallsniveau, wenn die Informationen mehrdeutig waren, und ihre Gehirnaktivität veränderte sich entsprechend der Qualität und Richtung dieser Informationen.

Die Studie verbindet damit ein beobachtbares Verhaltensergebnis — eine durchschnittliche Reaktionszeit von 235 Millisekunden — mit einem messbaren neuronalen Prozess, der deutlich früher beginnt. Für Forschende zur Entscheidungsfindung ist diese Verbindung wertvoll: Sie bringt Geschwindigkeit und Genauigkeit mit der Aktivität einer bestimmten assoziativen Hirnregion in Zusammenhang.

Warum der Befund wichtig ist

Schnelle, präzise Entscheidungen sind immer dann entscheidend, wenn ein Tier eine sich verändernde Umwelt interpretieren muss. Die neuen Experimente belegen nicht, dass Krähen genauso denken wie Menschen oder Affen. Sie zeigen jedoch, dass Krähen eine anspruchsvolle visuelle Unterscheidungsaufgabe mit bemerkenswerter Geschwindigkeit bewältigen können — mit neuronalen Signaturen, die die Entwicklung der Entscheidung verfolgen.

Damit ist die Arbeit über einen bloßen Vergleich von Reaktionszeiten hinaus relevant. Indem Forschende beobachten, wie sich beweissensitive neuronale Aktivität im Vogelgehirn entwickelt, können sie umfassendere Vorstellungen darüber prüfen, wie Nervensysteme Entscheidungen hervorbringen. Die zentrale Erkenntnis der Studie lautet, dass eine andersartige Gehirnarchitektur dennoch schnelle, abgestufte und hochpräzise Entscheidungen ermöglichen kann.

Für die beiden Aaskrähen im Experiment bestand der Test aus einem Touchscreen mit bewegten Punkten. Für die Neurowissenschaft bietet er ein kompaktes Modell, um den Weg von der visuellen Eingabe zu einer festgelegten Handlung zu untersuchen.

Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von Phys.org. Originalartikel lesen.