Tierischen Träumereien auf der Spur: Forscher haben schlafenden Tauben ins Hirn geblickt und dadurch Hinweise auf Abläufe während ihres Schlafzustands gewonnen. Bestimmte Aktivitätsmuster lassen dabei vermuten, dass die Vögel während der sogenannten REM-Schlafphase von Flugszenen träumen. Außerdem zeichnen sich Muster von Flüssigkeitsbewegungen im Gehirn ab, die mit Reinigungsfunktionen während des Schlafs verknüpft sein könnten, berichten die Wissenschaftler.
Er mag uns wie ein selbstverständlicher Teil unseres Lebens erscheinen – doch aus wissenschaftlicher Sicht wirft der Schlaf viele Fragen auf: Warum müssen wir und andere Lebewesen überhaupt schlafen und was geht dabei vor sich? Klar ist: Ohne Schlaf geht es nicht und mangelnde Dauer oder Qualität können die Gesundheit stark beeinträchtigen. Grundsätzlich ist bekannt, dass der Schlaf beim Menschen von zwei Phasen geprägt ist. In der einen kann von Ruhen eigentlich keine Rede sein: Während des REM-Schlafs (Rapid Eye Movement) ist unser Gehirn besonders aktiv und dabei können wir Träume erleben. In der Non-REM-Schlafphase sinkt die Stoffwechselaktivität des Nervengewebes hingegen stark. Aus Untersuchungen geht hervor, dass in dieser Tiefschlafphase schädliche Proteinablagerungen aus dem Nervengewebe entsorgt werden. Dieser Prozess ist dabei von einem gesteigerten Fluss von Rückenmarksflüssigkeit durch die Gehirnstrukturen gekennzeichnet – offenbar wird während der Non-REM-Schlafphase also „gespült“.
Schlafenden Tauben ins Hirn geblickt
Aus früheren Untersuchungen gibt es bereits Hinweise darauf, dass die Grundmuster unseres Schlafs auch bei vielen Tieren vorkommen und ähnliche Funktionen wie beim Menschen besitzen. Es wird zudem vermutet, dass Affe, Hund, Katze und Co in der REM-Schlafphase ebenfalls Szenen „virtuell“ durchleben, und ebenso, dass ihr Gehirn in der Non-REM-Schlafphase gespült wird. Im Gegensatz zu den Säugetieren ist vom Vogel-Schlaf jedoch vergleichsweise wenig bekannt. Mit dieser Tiergruppe haben sich nun die Forscher um Gianina Ungurean vom Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz in Seewiesen (MPIO) genauer befasst.
Als Versuchstiere dienten ihnen dabei 15 Tauben. Diese Vögel waren daran gewöhnt, unter experimentellen Bedingungen zu schlafen. So konnten die Wissenschaftler sie mittels Infrarot-Videokameras beobachten, während gleichzeitig die Hirnaktivität der Tauben durch einen Kernspintomographen (fMRT) erfasst wurde. Wie das Team erklärt, gaben die Videoaufzeichnungen Aufschluss über die jeweilige Schlafphase der Vögel. Denn durch die Infrarotaufnahmen war es möglich, die Pupillenbewegungen der Tauben auch bei geschlossenen Augen zu erfassen. Gleichzeitig lieferten die fMRT-Aufzeichnungen dann Informationen über aktive Hirnbereiche sowie über die Bewegung der Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit durch die Hirnkammern.
So zeigte sich: „Während der REM-Phasen waren vor allem Gehirnbereiche aktiv, die für die Verarbeitung visueller Reize zuständig sind, darunter auch Areale, die analysieren, wie sich die Umgebung einer Taube während des Flugs bewegt“, berichtet Co-Autor Mehdi Behroozi von der Ruhr-Universität Bochum. Einen weiteren Hinweis lieferten Aktivitäten in Bereichen, die dafür bekannt sind, dass sie unter anderem Signale aus den Flügeln verarbeiten, berichtet das Team. „Aufgrund dieser Beobachtungen vermuten wir, dass auch Vögel wie wir Menschen in REM-Phasen träumen“, sagt Behroozi. Was sich vor dem geistigen Auge der Tauben dabei abspielt, lässt sich anhand der Hinweise ebenfalls vermuten: „Vielleicht durchleben sie Flugsequenzen“, so Behroozi.
Hinweise auf Träume und „Spülfunktionen“
Einen weiteren Hinweis auf die Tauben-Träume stellte die Aktivierung der Amygdala dar – einer Hirnstruktur, die bei emotionalen Prozessen eine wichtige Rolle spielt. „Das deutet darauf hin, dass auch Vögel in ihren Träumen Gefühle empfinden, sofern sie etwas erleben, das unseren menschlichen Träumen ähnelt“, sagt Ungurean. Diese Hypothese stützt ihr zufolge auch die Beobachtung, dass sich im REM-Schlaf die Pupillen der Vögel schnell zusammenziehen, so wie es im Wachzustand bei bestimmten Verhaltensweisen der Fall ist.
Was die Untersuchung der physiologischen Prozesse während der beiden Schlafphasen der Vögel betrifft, stellten die Forscher fest: Wie beim Menschen steigt der Durchfluss der Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit während des Non-REM-Schlafs an. Den Befunden zufolge nimmt allerdings die Bewegung der Flüssigkeit während des REM-Schlafs bei den Tauben überraschend stark ab. Das könnte bedeuten, dass der REM-Schlaf auf Kosten des Abtransports von Abfallprodukten aus dem Gehirn gehen könnte. Andererseits könnten sich die vergleichsweise häufigeren und kürzeren REM-Phasen bei Vögeln aber auch günstig auswirken, sagen die Forscher: „Zu Beginn des REM-Schlafs vergrößert sich der Durchmesser der Blutgefäße durch den steigenden Blutzufluss. Dadurch könnte Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit, die während des Non-REM-Schlafs in die Hirnkammern geflossen ist, ins Hirngewebe strömen und dafür sorgen, dass die mit Abfallstoffen belasteten Flüssigkeiten abfließen“, erklärt Ungurean.
Wie das Team abschließend mitteilt, werden sie der unklaren Rolle des REM-Schlafs bei der Abfallbeseitigung in Vogelhirnen nun durch weitere Untersuchungen genauer nachgehen. Dem Aspekt des Träumens wollen sie sich ebenfalls widmen: Es wäre möglich, dass die Vögel durch bestimmte Verhaltensweisen vermitteln können, was sie vor dem Erwachen „erlebt“ haben, sagen die Forscher.
Quelle: Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz, Fachartikel: Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-023-38669-1
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