Die adaptive Funktion von Ultraschallgesängen bei Mäusen

Männliche Hausmäuse produzieren Laute im Ultraschallbereich (USVs), die erstaunlich komplex und dem Vogelgesang ähnlich sind. Die Entdeckung, dass männliche Mäuse stille Gesänge produzieren, hat viel Interesse an diesem Verhalten erregt, und USVs werden zunehmend zu einem wichtigen Werkzeug zur Beschreibung von Verhaltensphänotypen von transgenen, mutanten und anderen Mausmodellen. Männliche Mäuse produzieren USVs während der Balz und der Paarung, wobei deren evolutionäre Funktionen noch unklar und umstritten sind. Wir haben erste Studien über USVs von wilden Hausmäusen durchgeführt und gefunden, dass Männchen diese Laute v.a. für Weibchen erzeugen und diese sich davon angezogen fühlen, insbesondere wenn die Rufe von nicht verwandten Männchen kommen. Weiterführende Spektralanalysen zeigten, dass USVs individuell sind und familiäre Charakteristiken aufweisen. Weibchen könnten USVs zur Individuen- und Verwandtschaftserkennung sowie zur Einschätzung der genetischen Kompatibilität von Paarungspartnern verwenden. Das Ziel des Projektes ist die weitere Erforschung der adaptiven Funktion dieser Ultraschallgesänge. Insbesondere soll getestet werden, ob USVs den männlichen Fortpflanzungserfolg im Rahmen von Männcheninteraktionen oder Partnerwahl erhöhen und ob die männlichen Gesänge verlässliche Indikatoren für genetische Qualität und Kompatibilität der Männchen sind. Des Weiteren werden wir untersuchen, ob Weibchen besser in der Lage sind, die Qualität von potentiellen Paarungspartnern zu beurteilen, wenn sie Zugang zu multimodalen Signalen (USVs und olfaktorischen Signale) anstatt nur einer sensorischen Modalität haben. Wir werden unsere Studien sowohl in halbnatürlichen Gehegen als auch im Labor durchführen. Unseres Wissens nach werden diese Experimente die Ersten sein, die die Funktion von USVs bei wilden Mäusen unter natürlichen, sozialen Bedingungen untersuchen, und wir werden erstmals testen, ob die USVs Informationen über Konstitution, Gesundheit und genetische Qualität der Männchen liefern. Unsere Experimente haben Bedeutung für die Grundlagenforschung über sexuelle Selektion, Kommunikation bei Tieren, und für die wachsenden Bemühungen, die Hausmaus als Modellorganismus für die biologische Erforschung von komplexen Lautäußerungen zu etablieren. Unsere Resultate haben weiterhin Implikationen für die angewandte Forschung, im speziellen der Untersuchung von Lautäußerungen als nichtinvasive Methode zur Diagnose von genetischen Defekten, Krankheiten und dem Wohlergehen der Tiere.

Vor etwa 15 Jahren wurde entdeckt, dass männliche Labormäuse während der Balz und Paarung komplexe Ultraschallvokalisationen (USVs) aussenden. Ihre Vokalisationen haben Merkmale von Vogelgesang, obwohl wir sie nicht wahrnehmen können, da sie außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegen. Als Ethologen wollen wir verstehen, welche Arten von Informationen diese Laute übermitteln und wie sie das Verhalten potenzieller Paarungspartner beeinflussen. Das Ziel unseres Projekts war es, die Funktionen von USVs bei wilden Hausmäusen zu untersuchen. Genauer gesagt wollten wir herausfinden, ob die USVs der Männchen den Paarungserfolg erhöhen und welche Arten von Informationen die Weibchen aus den Rufen der Männchen erhalten. Wir entwickelten neue Methoden zur automatischen Erkennung und Klassifizierung von USVs, die die Erforschung der akustischen Kommunikation von Mäusen erheblich erleichtern werden. Wir fanden heraus, dass Mäuse beider Geschlechter während gegengeschlechtlicher Interaktionen häufiger und mit höheren Frequenzen vokalisieren, als während gleichgeschlechtlicher. Die Anzahl und Vielfalt der Balzrufe von männlichen Hausmäusen hing davon ab, ob sie zuvor sexuell stimuliert worden waren (durch Kontakt mit rezeptiven Weibchen) oder nicht, was darauf hindeutet, dass die Rufe der Männchen ihre sexuelle Erregung gegenüber potenziellen Partnerinnen anzeigen. Wurden Männchen zur Paarung entweder einem verwandten oder nicht verwandten Weibchen zugeteilt, so stellten wir fest, dass die Männchen längere und komplexere USVs von sich gaben, wenn ihre potenziellen Partnerinnen genetisch nicht mit ihnen verwandt waren. Außerdem hatten Männchen, die bei der Balz mehr und längere USVs produzierten, einen höheren Fortpflanzungserfolg als andere Männchen. Wir fanden heraus, dass weibliche Mäuse sich bei der Wiedergabe von aufgezeichneten USVs stärker von Lauten derselben Art angezogen fühlen (Arterkennung), und dass männliche USVs charakteristische Merkmale ("stimmliche Fingerabdrücke") enthalten, die für eine Individualerkennung genutzt werden können sollten. Durch den Einsatz unserer neuen Methoden zur Verarbeitung von USV-Daten wird die Prozessierung der weiteren zur Analyse vorgesehenen Datensätze viel schneller voranschreiten. Unsere Ergebnisse werden Auswirkungen auf die Entwicklung biometrischer Technologien zur individuellen Stimmerkennung und auf die neurowissenschaftliche Forschung zur akustischen Kommunikation haben. Schließlich sind unsere Ergebnisse relevant für Studien, die USVs von Mäusen als Modellsystem für die Untersuchung akustischer Kommunikation und der genetischen Grundlagen von Autismus und Sprachstörungen beim Menschen verwenden.