Ein weltweit erstes Experiment zur Messung der Herzfrequenz von Schimpansen mithilfe einer Digitalkamera könnte dazu beitragen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei Menschenaffen in Gefangenschaft einzudämmen und wertvolle Erkenntnisse darüber zu liefern, wie sich ihr Gehirn bereits in jungen Jahren entwickelt.
Mithilfe einer berührungslosen Technik, um Herzsignale von Schimpansen zu extrahieren, indem subtile Bewegungen in ihrem Gesicht oder Brustkorb gefilmt und ihre emotionale Reaktion auf verschiedene Reize überwacht werden, hat ein Forscherteam unter der Leitung der University of South Australia (UniSA) einige überraschende Entdeckungen gemacht . Die Studie ist veröffentlicht in Verhaltensforschungsmethoden.
Schimpansen – unsere nächsten lebenden Verwandten – reagieren ähnlich wie menschliche Babys, wenn sie Angst, Aufregung oder Freude verspüren, was dazu führt, dass ihre Herzfrequenz steigt oder sinkt.
Ihre Reaktion auf Videos von Naturszenen ist auch die gleiche wie bei Menschen: Sie entspannen sich und senken ihre Herzfrequenz erheblich, obwohl sie mit der Umgebung nicht vertraut sind.
Durch die Überwachung ihrer Herzfrequenz aus der Ferne sind Forscher zuversichtlich, dass sie frühe Anzeichen einer Herzerkrankung bei Schimpansen – einer der Haupttodesursachen bei in Gefangenschaft gehaltenen Menschenaffen – erkennen und diese gefährdeten Tiere zur Behandlung markieren können.
Für die Studie wurden im Wolfgang-Koehler-Primatenforschungszentrum in Leipzig sieben Schimpansen in Gefangenschaft aus kurzer Entfernung gefilmt. Den UniSA-Ingenieuren wurde das Filmmaterial zugesandt und sie nutzten künstliche Intelligenz, um die Herzfrequenzen zu bestimmen.
Professor Javaan Chahl, Professor für Fernerkundung an der UniSA, sagt, es sei das erste Mal, dass die Herzfrequenz von Schimpansen mit einer Digitalkamera aufgezeichnet und mithilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen Herzsignale aus ihren Gesichtsfarben extrahiert würden.
Frühere Studien stützten sich entweder auf Sensoren, die am Körper des Schimpansen angebracht waren, was erforderte, dass Primaten in Gefangenschaft darauf trainiert werden, diese zu tolerieren, oder sie stellten sicher, dass das Tier betäubt wurde, bevor grundlegende Gesundheitsuntersuchungen durchgeführt wurden.
Die Forscher zeichneten mit der neuen Technologie nicht nur die Herzfrequenz von Schimpansen auf, sondern verglichen auch, wie sich die Herzfrequenz der Affen veränderte, wenn ihnen Videos aggressiven Verhaltens zwischen Schimpansen aus verschiedenen Gruppen, Szenen mit fressenden Schimpansen und Naturvideos gezeigt wurden.
Hauptautor, UniSA Ph.D. Der Student Danyi Wang sagt, dass die Herzfrequenz der Affen zunahm, wenn sie sich Videoaufnahmen von kämpfenden und fressenden Schimpansen ansahen, und sich verlangsamte, wenn sie Naturszenen betrachteten.
„Herzfrequenzveränderungen können mit emotionalen Reaktionen, geistiger Anstrengung, Aufmerksamkeit und Konzentration verbunden sein“, sagt Danyi. „Babys zeigen schon früh in der Entwicklung emotionale Reaktionen, die durch physiologische Veränderungen beobachtet werden können, die ihnen helfen, sich an ihre Umgebung anzupassen und zu integrieren. Das Gleiche haben wir bei den von uns beobachteten Schimpansen beobachtet.“
„Ihre Reaktionen auf das Betrachten von Naturszenen könnten eine angeborene physiologische Reaktion auf die natürliche Welt sein. Wir wissen, dass es eine beruhigende Wirkung hat, wenn Menschen Zeit in der Natur verbringen oder naturbezogene Reize betrachten. Es scheint, dass die Natur auf Schimpansen die gleiche Wirkung hat.“ , und das könnte tief in unserer Evolutionsgeschichte verwurzelt sein.“
Da Primaten eine ähnliche DNA wie Menschen haben, kann die Überwachung ihrer physiologischen Veränderungen wichtige Informationen über die Entwicklung ihres Denkens, ihrer Aufmerksamkeit, ihrer Sprache, ihres Lernens, ihres Gedächtnisses und ihrer Wahrnehmung liefern.
Prof. Chahl sagt, wie bei menschlichen Säuglingen könnten Herzfrequenzmessungen verwendet werden, um das Erkennungsgedächtnis zu testen und so dabei zu helfen, mentale Prozesse in verschiedenen Kontexten aufzudecken.
„Dies würde nicht nur bestehende Bemühungen zum Verständnis der Evolution der Kognition ergänzen, sondern es uns auch ermöglichen, Populationen zu testen, die sich sonst nicht mit kognitiven Aufgaben beschäftigen, wie zum Beispiel sehr junge oder untrainierte Primaten.“
Herz-Kreislauf-Erkrankungen kommen bei Menschenaffen in Gefangenschaft sehr häufig vor, typischerweise aufgrund altersbedingter Veränderungen, einer Verdickung der Herzmuskulatur und einer verminderten Elastizität. Durch die Überwachung ihres Herzens glauben Forscher, dass sie Herzrhythmusstörungen und mögliche Anzeichen einer Herzerkrankung früher erkennen können.
„Unsere berührungslose Technik eröffnet neue Wege zur Untersuchung des emotionalen und kognitiven Zustands von Primaten und könnte auch das Gesundheitsmanagement einer Vielzahl von Tierarten erheblich verbessern“, sagt Prof. Chahl.
Mehr Informationen:
Danyi Wang et al., Schätzung der Herzsignale von Schimpansen mithilfe einer Digitalkamera: Validierung und Anwendung einer neuartigen nicht-invasiven Methode für die Primatenforschung, Verhaltensforschungsmethoden (2023). DOI: 10.3758/s13428-023-02136-y