GPS der Brieftauben sitzt im Hirn

Houston (USA) – Den „inneren Kompass“ von Brieftauben und Zugvögeln, die sich am Erdmagnetfeld orientieren können, hatten Biologen lange im Schnabel der Tiere vermutet. Jetzt zeigen Forscher mit Tauben in Simulationskammern, dass ein kleines Netzwerk von Hirnzellen dafür zuständig ist: Dieses Geflecht wertet die Signale von Magnetrezeptoren im Kopf aus und stellt den Vögeln damit eine Art körpereigenes GPS-System bereit, schreibt das Team im Fachblatt „Science“. 

„Unsere Ergebnisse belegen die neuronale Basis für einen Magnetsinn bei Wirbeltieren“, schreiben Le-Qing Wu und David Dickman vom texanischen Baylor College of Medicine. „Die Reaktionen von Nervenzellen im Hirnstamm der Tauben zeigen, wie einzelne Zellen die Richtung, Intensität und Polarität des magnetischen Felds kodieren – Fähigkeiten, die nötig sind, um ein inneres Modell zu erstellen, welches Bewegungsrichtung und Ort auf der Erdoberfläche darstellt.“ Dickman und Wu hatten frühere Untersuchungen aufgegriffen, denen zufolge Wirbeltiere das Magnetfeld dank Rezeptoren in der Netzhaut des Auges, in Schnabel oder Nase und im Innenohr wahrnehmen. Um die zentralen Mechanismen der Wahrnehmung im Hirn herauszufinden, hatten die Forscher zuvor verschiedene Hirnregionen identifiziert, die sich durch solche Felder stimulieren lassen. Diese waren bereits bekannt für ihre Beteiligung an räumlicher Orientierung und Navigation.

In einem Versuch platzierten die Forscher sieben Tauben mit fixiertem Kopf jeweils in einen völlig schwarzen Raum, um Störungen durch Bewegung oder Bilder zu vermeiden. Dann neutralisierten sie mithilfe eines 3D-Systems aus Magnetspulen das umgebende Erdmagnetfeld. Und erzeugten schließlich ein künstliches Magnetfeld im Raum, das sie in kleinen Schritten verändern konnten: in seiner Intensität ebenso wie in Ausrichtung und Winkel, dem magnetischen Azimut. Gleichzeitig registrierte das Team die Aktivität jener Hirnzellen im Vogelkopf, die es zuvor als mögliche Kandidaten identifiziert hatte. 

Tatsächlich zeigten 53 dieser Neuronen im Hirnstamm deutliche Aktivität, wenn sich das Magnetfeld veränderte. Am empfindlichsten reagierten diese Zellen auf Feldstärken, die dem Intensitätsbereich des Erdmagnetfelds entsprechen. Damit bestätige das Team auch Veröffentlichungen vor wenigen Wochen, die nachgewiesen hatten, dass eisenhaltige Kristalle im Schnabel nicht für die Magnetfeld-Empfindlichkeit verantwortlich sind.