19.07.2022 - Frontiers

"Mathe"-Gene, die von Fischen zum Zählen verwendet werden, könnten uns bei der Behandlung menschlicher neurologischer Entwicklungskrankheiten helfen

Fische sind ein gutes Modell dafür, wie menschliche Gehirne Mengen einschätzen

Fische helfen den Forschern dabei, die Ursprünge der mathematischen Berechnungen im Gehirn zu ergründen, so ein Bericht in der Zeitschrift Frontiers in Neuroanatomy. Ein internationales Team hat mehr als 200 Veröffentlichungen ausgewertet, die zusammen zeigen, dass Fische Mengen mit ähnlichen Teilen ihres Gehirns wahrnehmen wie Säugetiere und Vögel. Die Forschung ist noch im Gange, um die spezifischen Schaltkreise im Gehirn zu finden, die die Verarbeitung von Zahlen ermöglichen, aber diese Erkenntnisse könnten schließlich dazu beitragen, menschliche Krankheiten zu behandeln, die die Fähigkeit zu rechnen beeinträchtigen.

"Fische haben genauso wie andere Tiere einen Sinn für Mengen", sagte der korrespondierende Autor Prof. Giorgio Vallortigara von der Universität Trento in Italien. "Es gibt Arten, vor allem den Zebrafisch, die ideale Modelle für die Untersuchung der molekularen und genetischen Grundlagen des Mengensinns sind. Dies könnte wichtige Auswirkungen auf neurologische Entwicklungskrankheiten haben, die das Zahlenverständnis beeinträchtigen, wie z. B. die Entwicklungsdyskalkulie, die bei bis zu 6 % der Kinder die mathematischen Fähigkeiten beeinträchtigt.

Lektionen von Fischen

Das Abschätzen von Mengen ist für das Überleben von Fischen unerlässlich. Vallortigara und seine Mitarbeiter begannen mit einer Reihe 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 Futter oder anderen Fischen.

Viele Untersuchungen haben sich auch auf das Verhalten gestützt, um zu verstehen, wie Fische die Menge einschätzen, aber Vallortigaras Team stellte fest, dass dazu ein genauerer Blick auf die zelluläre und genetische Ebene erforderlich ist. Um diese Fragen zu beantworten, haben die Forscher mithilfe der Bildgebung des Gehirns gezeigt, dass Fische die gleichen Teile ihres Gehirns nutzen wie viele andere Wirbeltiere.

"Eine weitere offene Frage ist, ob numerische Größen wirklich als abstrakte Eigenschaft berechnet werden oder ob Tiere über Zahlen immer auf der Grundlage anderer Hinweise aus ihrer Umgebung (wie Oberfläche, Konturlänge oder Dichte) nachdenken", so Vallortigara. "In dieser Übersichtsarbeit werden jedoch Experimente beschrieben, die zeigen, dass Fische tatsächlich die reine Zahlenkompetenz nutzen."

Die Evolution des Rechnens

Auf einer noch detaillierteren Ebene sind andere Studien der Suche nach den spezifischen Neuronen näher gekommen, die die Schaltkreise zur Verarbeitung von Mengen bilden, einschließlich derjenigen, die spezifisch für diskrete Mengen sind. Genetische Analysen zeigen auch, wie ähnlich diese Strategien zwischen verschiedenen Arten sind.

"Eine wichtige Frage ist, ob sich die Mechanismen für die Mengenwahrnehmung in den verschiedenen Teilen des Tierreichs aus einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt haben oder separat als Ergebnis einer konvergenten Evolution unter ähnlichem Selektionsdruck", fügt Vallortigara hinzu.

Auf genetischer Ebene sind Modellsysteme wie der Zebrafisch dem Menschen erstaunlich ähnlich, und viele Forscher haben den Zebrafisch genutzt, um Lernstörungen beim Menschen besser zu verstehen.

  • Quantity as a fish views it: Behavior and neurobiology; Frontiers in Neuroanatomy; 2022

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