Der soziale Temporallappen von Caniden und Primaten

Hunde und Menschen verfügen über außergewöhnliche soziale Fähigkeiten, die möglicherweise auf ähnliche Prozesse in ihren Gehirnen zurückzuführen sind. Bisher richteten sich Studien zu den neuronalen Grundlagen und der Evolution sozialer Kompetenzen vor allem auf den Vergleich zwischen Menschen und Primaten. Dieses Projekt erweitert die Perspektive, indem es die Gehirnstruktur und -funktion von Hunden untersucht. Ziel ist es herauszufinden, ob die sozialen Fähigkeiten von Hunden und Menschen durch konvergente Evolution entstanden sind einen Prozess, bei dem nicht verwandte Arten unabhängig voneinander ähnliche Merkmale entwickeln, um ähnliche Herausforderungen ihrer Umwelt zu meistern. Im Mittelpunkt der Untersuchung steht der Temporallappen eine Gehirnregion, die bei Menschen und Primaten eine Schlüsselrolle für soziale Fähigkeiten spielt und sich bei Hunden unabhängig entwickelt hat. Um die Evolution dieser Region besser zu verstehen, werden die Struktur und Funktion des Temporallappens bei Hunden und ihren hochsozialen Verwandten, wie Wölfen, mit der von Katzen und deren einzelgängerischen Verwandten, wie Leoparden, verglichen. Mithilfe modernster bildgebender Verfahren und Methoden werden zudem Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Gehirnen von Hunden, ihren nahen Verwandten Artgenossen und Menschen quantitativ analysiert. Diese Studien sollen klären, ob Hunde und Menschen Gehirnregionen besitzen, die nicht nur ähnliche Funktionen ausführen, sondern auch in vergleichbaren Strukturen und Netzwerken eingebettet sind. Darüber hinaus wird untersucht, ob Tiere mit ausgeprägten sozialen Fähigkeiten ähnlich wie bei Primaten und Menschen komplexere Gehirnstrukturen im Temporallappen aufweisen. Abschließend wird mittels funktioneller Magnetresonanztomographie analysiert, ob Hunde, wie Menschen und Primaten, Gehirnregionen besitzen, die speziell darauf ausgelegt sind, Erwartungen und Vorhersagen über den Ausgang sozialer Interaktionen zu treffen eine Schlüsselkompetenz Fähigkeit für komplexes Sozialverhalten. Das Projekt zielt darauf ab, neue Erkenntnisse über die Evolution, Struktur und Funktion des sozialen Gehirns zu gewinnen und dazu beizutragen, die einzigartigen Merkmale der menschlichen sozialen Kognition besser zu verstehen.

Was verraten uns Tiergehirne über die Entwicklung sozialer Fähigkeiten? Warum leben manche Tierarten in komplexen sozialen Gruppen, während andere überwiegend Einzelgänger sind? Und wie spiegeln sich diese Unterschiede in ihren Gehirnen wider? Um solche Fragen zu beantworten, müssen wir über den Menschen und seine nächsten Verwandten hinausblicken. Besonders aufschlussreich sind dabei Raubtiere wie Hunde, Wölfe, Katzen, Bären und Robben. Sie unterscheiden sich nicht nur in ihrem Sozialverhalten, sondern auch darin, wie sie sich fortbewegen, Nahrung suchen, kommunizieren und mit ihrer Umwelt interagieren. Bisherige vergleichende Untersuchungen haben sich vor allem mit der Gehirngröße beschäftigt. Um zu verstehen, wie das Gehirn unterschiedliche Fähigkeiten ermöglicht, müssen wir jedoch genauer untersuchen, wie einzelne Gehirnregionen aufgebaut und organisiert sind. Im Rahmen meines Erwin-Schrödinger-Stipendiums an der Universität Oxford erforschten wir daher, wie sich die Organisation des Raubtiergehirns im Laufe der Evolution in Zusammenhang mit Verhalten und Lebensweise verändert hat. Gemeinsam mit einem internationalen Forschungsnetzwerk haben wir eine einzigartige Sammlung von Gehirnscans aus 35 Raubtierarten und elf Familien zusammengestellt und Methoden entwickelt, um die Faltung der Großhirnrinde systematisch zwischen verschiedenen Arten zu vergleichen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Gehirne dieser Tiere zwar viele grundlegende Gemeinsamkeiten aufweisen, sich in bestimmten Regionen aber deutlich unterscheiden. Diese Unterschiede könnten unter anderem mit der Sinneswahrnehmung, Fortbewegung, Kommunikation und dem Sozialverhalten zusammenhängen. So fanden wir beispielsweise bei Arten, die ihre Vorderpfoten besonders geschickt einsetzen, eine komplexere Faltung in Gehirnregionen, die an der Tastwahrnehmung beteiligt sind. Stark sozial lebende Hundeartige, wie Wölfe und Afrikanische Wildhunde, weisen zudem eine zusätzliche Hirnfurche im Stirnhirn auf. Durch die Erweiterung unserer Untersuchungen auf Robben und Seelöwen konnten wir außerdem charakteristische Veränderungen identifizieren, die möglicherweise mit dem Übergang vom Leben an Land zum Leben im Wasser zusammenhängen. Unsere Ergebnisse verdeutlichen, warum Sozialverhalten nicht isoliert betrachtet werden kann. Die Organisation des Gehirns wird von vielen unterschiedlichen Anforderungen beeinflusst, etwa davon, wie Tiere sich in ihrer Umwelt orientieren, Nahrung finden oder miteinander kommunizieren. Um herauszufinden, welche Besonderheiten des Gehirns tatsächlich mit dem Sozialverhalten zusammenhängen, müssen wir daher auch diese anderen Einflüsse berücksichtigen. Mit unserer Arbeit haben wir eine gemeinsame Grundlage für den Vergleich unterschiedlicher Raubtiergehirne geschaffen und die entwickelten anatomischen Karten öffentlich zugänglich gemacht. Darauf aufbauend wollen wir nun mithilfe der Magnetresonanztomographie untersuchen, wie verschiedene Gehirnregionen miteinander verbunden sind. So können wir erforschen, ob sich die Gehirnnetzwerke sozialer und kooperativer Arten wie Wölfe und Hunde von jenen eher einzelgängerisch lebender Verwandter, wie den meisten Katzenartigen, unterscheiden. Darüber hinaus wollen wir herausfinden, ob diese Netzwerke Ähnlichkeiten mit jenen aufweisen, die beim Menschen und anderen Primaten soziale Fähigkeiten ermöglichen. Langfristig möchten wir so besser verstehen, ob ähnliche soziale Herausforderungen bei evolutionär weit entfernten Arten zu ähnlichen Anpassungen des Gehirns geführt haben.