Vögel besitzen nicht nur ein Gesangzentrum im Gehirn, sondern gleich zwei, in jeder Hirnhälfte eines. Wenn sie singen, wechseln sich beide Zentren in einer Art neuronalem „Pingpong“ ab, wie Forscher jetzt in der Fachzeitschrift „PLoS Biology” berichten. Das Muster dieses Wechsels ist dabei indivuduell verschieden.
Im Unterschied zum Menschen besitzen Vögel keinen Kehlkopf. Sie erzeugen Töne mit Hilfe des Stimmbildungsorgans Syrinx, das von in der Brust liegenden Luftsäcken getrieben wird. Um Töne zu erzeugen werden die Luftsäcke und die Membranen der Syrinx durch fein differenzierte Kontraktionen der darüber liegenden Muskelstränge gepresst. Die Steuerung der Muskelkontraktionen erfolgt über zwei Gesangszentren, die sich in der rechten und linken Hirnhälfte befinden. Das Sprachzentrum beim Menschen befindet sich dagegen nur in einer Großhirnhälfte, meist der linken.
Beide Gesangszentren involviert
Präzises Singen erfordert ein höchstes Maß an neuronaler Koordination zwischen linker und rechter Hirnhälfte. Ungeklärt war bisher allerdings, wie und über welche Wege diese Koordination erfolgt – da die linke und die rechte Großhirnhälfte nicht direkt, sondern lediglich über die tiefer liegenden Mittel- und Hinterhirne miteinander verbunden sind. Professor Richard Hahnloser und seine Forschungsgruppe vom Institut für Neuroinformatik der Universität Zürich und der ETH Zürich haben sich nun mit genau dieser Frage befasst.
In ihrer Studie an Zebrafinken fanden die Wissenschaftler heraus, dass während des Singens die künstliche Stimulierung von Nervenzellen abwechselnd Auswirkungen auf das linke und auf das rechte Gesangszentrum hat. Die beiden Gesangszentren funktionieren somit arbeitsteilig. “Zwischen den beiden Gesangszentren findet ein neuronales Pingpong statt“, beschreibt Hahnloser den von ihm entdeckten schnellen interhemisphärischen Wechsel.
Pingpong-Muster selbst bei Geschwistern verschieden
Wie aber findet dieses Pingpong statt? Auch das erkundeten die Forscher und stellten fest, dass der schnelle Wechsel zwischen linkem und rechtem Gesangszentrum in einer für jedes Individuum typischen Art erfolgt. Selbst wenn zwei Vögel eine identische Melodie singen, wie dies bei Zebrafinken-Brüdern der Fall ist, unterscheidet sich die neuronale Ansprache der Gesangszentren. Diese erstaunliche Feststellung weisst darauf hin, dass es bei dem entdeckten Koordinationsschema um eine erlernte aber nicht von Geburt an mitgegebene Eigenschaft handelt.
Die Ursache des neuronalen Ping Pongs ist noch unbekannt und rätselhaft, da die elektrische Aktivität in den beiden Gesangszentren während des Singens synchronisiert ist und keine Alternierung zeigt. Da im Gehirn motorische Programme für die Fortbewegung evolutionär viel älter als Gesangsprogramme sind, ist es möglich, dass die rechts-links Alternierung im Singvogelhirn von gleichen Prinzipien abstammt wie die interhemisphärischen Kommunikation während des Gehens.
(Universität Zürich, 07.11.2008 – NPO)
