Fische helfen Forschern, die Ursprünge aufzuspüren, wie Gehirne Mathematik berechnen, berichtet eine Rezension in Grenzen in der Neuroanatomie. Ein internationales Team hat mehr als 200 Veröffentlichungen gesichtet, die zusammen zeigen, dass Fische Mengen mithilfe von Teilen ihres Gehirns wahrnehmen, die denen von Säugetieren und Vögeln ähneln. Es wird noch geforscht, um die spezifischen Schaltkreise im Gehirn zu finden, die die Zahlenverarbeitung ermöglichen, aber diese Ergebnisse könnten schließlich dazu beitragen, menschliche Krankheiten zu behandeln, die die Fähigkeit zum Rechnen beeinträchtigen.
„Fische sind anderen Tieren ebenbürtig, wenn es um den Sinn für Quantität geht“, sagte der korrespondierende Autor Prof. Giorgio Vallortigara von der Universität Trento in Italien. „Es gibt Arten, allen voran der Zebrafisch, die ideale Modelle sind, um die molekularen und genetischen Grundlagen des Mengengefühls zu untersuchen. Dies könnte wichtige Auswirkungen auf neurologische Entwicklungsstörungen haben, die die Zahlenerkennung beeinträchtigen, wie z auf 6 % der Kinder.“
Das Video zeigt Experimente, die im Labor von Prof. Vallortigara beschrieben und in Messina et al. (2022) beschrieben wurden. Auf der linken Seite ist ein Beispiel für den Gewöhnungsvorgang eines Zebrafisches an eine bestimmte Anzahl dargestellt; Auf der rechten Seite ist zu erkennen, dass die Zebrabärblinge während des Entwöhnungstests, wenn die Numerosität abrupt geändert wird, verstärkt nahe am Stimulus bleiben, um die Neuheit zu erkunden. Kontrollen zeigten, dass Zebrafische auf die Anzahl als solche reagierten und nicht nur auf die Veränderung der Fläche oder der räumlichen Position der Punkte. Bildnachweis: Giorgio Vallortigara / Universität Trient
Lektionen vom Fisch
Das Schätzen der Menge ist für das Überleben eines Fisches unerlässlich. Vallortigara und seine Mitarbeiter begannen mit einer Sammlung von Verhaltensstudien, die zeigten, dass Fische mit Säugetieren und Vögeln konkurrieren, wenn es darum geht, den Unterschied zwischen größeren und kleineren Mengen zu erkennen – zum Beispiel von Nahrung oder anderen Fischen.
Viele Untersuchungen haben auch das Verhalten verwendet, um zu versuchen zu verstehen, wie Fische die Menge messen, aber das Team von Vallortigara stellte fest, dass dies eine genauere Betrachtung der zellulären und genetischen Ebene erfordert. Um diese Fragen zu beantworten, haben Forscher mit bildgebenden Verfahren des Gehirns gezeigt, dass Fische die gleichen Teile ihres Gehirns verwenden wie viele andere Wirbeltiere.
„Eine weitere offene Frage ist, ob numerische Größen wirklich als abstrakte Eigenschaft berechnet werden oder ob Tiere Zahlen immer auf der Grundlage anderer Hinweise aus ihrer Umgebung (wie Oberfläche, Konturlänge oder Dichte) denken“, sagte Vallortigara. „Allerdings werden in diesem Review Experimente beschrieben, die zeigen, dass die reine Zahl tatsächlich von Fischen genutzt wird.“
Die Evolution der Mathematik
Auf einer noch detaillierteren Ebene sind andere Studien der Suche nach den spezifischen Neuronen näher gekommen, die die Schaltkreise bilden, die Mengen verarbeiten, einschließlich derjenigen, die für diskrete Größen spezifisch sind. Genetische Analysen zeigen auch genau, wie ähnlich diese Strategien zwischen verschiedenen Arten sind.
„Eine große, anhaltende Frage ist, ob sich die Mechanismen für die Mengenerkennung in den verschiedenen Teilen des Tierreichs von einem gemeinsamen Vorfahren oder separat als Ergebnis einer konvergenten Evolution unter ähnlichem Selektionsdruck entwickelt haben“, fügte Vallortigara hinzu.
Auf genetischer Ebene sind Modellsysteme wie Zebrafische dem Menschen überraschend nahe, und viele Forscher haben Zebrafische verwendet, um Lernschwierigkeiten bei Menschen besser zu verstehen.
Andrea Messina et al, Quantität aus Sicht eines Fisches: Verhalten und Neurobiologie, Grenzen in der Neuroanatomie (2022). DOI: 10.3389/fnana.2022.943504, www.frontiersin.org/articles/1 … ana.2022.943504/full