Bergmeisen haben ein bemerkenswertes Gedächtnis. Eine neue Studie erklärt warum

Schlüssel verloren? Sie können sich nicht erinnern, wo Sie das Auto geparkt haben? Wenn Sie nur die Erinnerung an eine Bergmeise hätten.

Diese Vögel mit einem Gewicht von einer halben Unze und einem Gehirn, das etwas größer als eine Erbse ist, verstecken Zehntausende von Nahrungsmitteln wie Samen in Baumrinde, unter toten Blättern und in Tannenzapfen auf der anderen Seite der Berge. Wenn der Winter kommt, können sie sich an die genauen Standorte ihrer Verstecke erinnern, eine Fähigkeit, die ihnen hilft, die bittere Kälte und den tiefen Schnee zu überstehen.

In einem neue Studie veröffentlicht in Aktuelle BiologieForscher der CU Boulder und der University of Nevada, Reno, identifizieren fast hundert Gene, die mit dem räumlichen Gedächtnis der Vögel oder der Fähigkeit, sich an die Standorte von Objekten zu erinnern, verbunden sind. Das Papier weist auch darauf hin, dass möglicherweise ein Kompromiss zwischen einem soliden Langzeitgedächtnis und der Fähigkeit besteht, alte Erinnerungen loszuwerden, um schnell neue zu bilden.

Georgy Semenov, Mitautor des Papiers und wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie, sagte, die Ergebnisse könnten Biologen helfen, die Entwicklung des räumlichen Gedächtnisses bei Tieren, einschließlich Menschen, besser zu verstehen. „Diese Studie hat unser Verständnis der Genetik des räumlichen Gedächtnisses bei Vögeln und der Verhaltensgenetik im weiteren Sinne erheblich erweitert“, sagte er.

„Meisen sind beeindruckende Vögel“, sagte Scott Taylor, Direktor der Mountain Research Station der CU Boulder und außerordentlicher Professor in der Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie. „Sie können sich an Zehntausende Orte erinnern, an denen sie einen ganzen Winter lang Futter zwischengespeichert haben, und an eine neue Reihe davon im nächsten Winter. Ihr räumliches Gedächtnis ist viel weiter entwickelt als bei vielen anderen Vögeln, die diese Strategie nicht benötigen, um in der Kälte zu überleben.“ Winter.“

Um das räumliche Gedächtnis wilder Bergmeisen zu bewerten, entwickelten Taylors Mitarbeiter an der University of Nevada, Reno, unter der Leitung des Biologen Professor Vladimir Pravosudov, einen cleveren Test. Sie hängten mehrere Futterhäuschen mit jeweils acht Futterhäuschen mit Samen in den Bergen der kalifornischen Sierra Nevada auf.

Jeder Futterautomat verfügt über ein Tor mit einem Radiofrequenz-Lesegerät, das eine Markierung erkennen kann, die Forscher an Meisen angebracht haben. Das Team programmierte dann jedes Tor so, dass es sich nur für bestimmte Vögel öffnete, sodass sich die Meisen an die Position der Futterhäuschen erinnern mussten, die sich ihnen öffnen würden.

Pravosudov und sein Team zählten dann, wie oft jede Meise auf dem falschen Futterhäuschen gelandet war, bevor sie sich an das richtige erinnerten. Die Theorie besagt, dass Vögel mit einem besseren räumlichen Gedächtnis eine geringere Fehlerquote hätten.

Anhand von Blutproben sequenzierte das Team an der CU Boulder außerdem das gesamte Genom von 162 markierten Meisen und erstellte so den größten Datensatz, der jemals zur Bewertung der genetischen Basis der kognitiven Fähigkeiten von Meisen gesammelt wurde. Durch den Vergleich der Genome der Vögel mit ihrer Leistung beim Futtertest identifizierte das Team 97 Gene, die mit dem räumlichen Lernen und Gedächtnis der Meisen verbunden sind. Vögel mit spezifischen genetischen Varianten dieser Gene machten weniger Fehlversuche, bevor sie auf den ihnen zugewiesenen Futterplätzen landeten.

Ein großer Teil dieser Varianten hängt mit der Neuronenbildung im Hippocampus zusammen, einem Teil des Gehirns, der für Lernen und Gedächtnis verantwortlich ist, so die Mitautorin des Artikels, Sara Padula, Ph.D. Student in der Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie. Padula führte für die Arbeit zusammen mit Ajay Patel, einem Doktorand, eine Literaturrecherche zum räumlichen Gedächtnis von Meisen durch. Student im Taylor Lab.

„Das Verständnis der genetischen Basis dieses Merkmals wird es uns ermöglichen zu verstehen, wie sich das Merkmal entwickelt“, sagte Taylor.

Taylor stellt fest, dass der gemeinsame Vorfahre aller nordamerikanischen Meisen Futtervorräte hatte. Aber von den sieben Meisenarten, die jetzt hier vorkommen, ist dies bei zwei nicht der Fall.

„Sie leben in einer milderen Umgebung, in der Nahrung im Allgemeinen das ganze Jahr über verfügbar ist. Jetzt, da wir die Genregionen kennen, die dem räumlichen Gedächtnis zugrunde liegen, können wir untersuchen, wie die Variation bei diesen Arten aussieht, die das Cachen verloren haben“, sagte er.

Ein Kompromiss

Meisen, die über ein außergewöhnliches räumliches Gedächtnis verfügen, können bis zu neun Jahre alt werden, was für einen kleinen Vogel eine lange Zeit ist, sagte Taylor. Die Studie legt jedoch nahe, dass ein gutes Langzeitgedächtnis seinen Preis haben könnte.

Nachdem Pravosudovs Team die erste Aufgabe einige Tage lang ausgeführt hatte, wies es den Vögeln neue Futterstellen zu.

Zur Überraschung des Teams hatten Meisen, die im ersten Test bessere Ergebnisse erzielten, tendenziell Schwierigkeiten mit der Umstellung auf den neuen Futterautomaten. Es schien ihnen schwerer zu fallen, ihre ursprünglichen Erinnerungen aufzugeben und neue zu schaffen.

„In einer variableren Umgebung deuten die Ergebnisse unserer Mitarbeiter darauf hin, dass Meisen mit einem guten Langzeitgedächtnis einen Nachteil haben könnten. Wenn es beispielsweise einen unerwarteten Schneesturm gibt, versuchen diese Vögel möglicherweise weiterhin, Verstecke aufzusuchen, die im Schnee vergraben sind.“ , anstatt sie zu vergessen und nach anderen Caches zu suchen“, sagte Padula.

Ein sich veränderndes Klima

Angesichts eines sich schnell ändernden Klimas könnten Vögel, die schnell neue Erinnerungen bilden können, besser überleben.

„Aufgrund des Klimawandels können wir damit rechnen, dass sich dieser selektive Druck, der das besondere Gedächtnis der Meisen seit Tausenden von Jahren prägt, deutlich verändert“, sagte Taylor.

In diesem Winter errichteten Taylor und sein Team die gleiche Art von Feeder-Array in der Mountain Research Station der Universität westlich von Boulder.

In den letzten einer Million Jahren haben sich die Bergmeisen in den Rocky Mountains unabhängig von denen in den Sierra Nevada Mountains entwickelt. Das Team hofft zu untersuchen, ob die beiden Vogelgruppen in verschiedenen geografischen Regionen das räumliche Gedächtnis auf die gleiche Weise entwickelt haben.

Das Team ist auch daran interessiert herauszufinden, ob Schwarzkopfmeisen, die in den Rocky Mountains mit Bergmeisen leben, unterschiedliche räumliche Gedächtnisfähigkeiten aufweisen. Sie werden das Feeder-Experiment in den kommenden Wintern an der Mountain Research Station fortsetzen, um weitere Daten zu sammeln.

„Wir müssen nicht in einen abgelegenen Teil der Welt wie die Antarktis reisen, um zu untersuchen, wie Tiere auf den Klimawandel reagieren könnten. Wir können es mit diesen Vögeln tun, mit denen die meisten Nordamerikaner vertraut sind. Ich denke, das ist etwas Besonderes an Meisen.“ „Sagte Taylor.