Wachstumsfaktor BDNF beeinflusst Lernfähigkeit von Zebrafinken

25. Oktober 2013, 17:51
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Durch Gabe des Neurotrophins konnte die Fähigkeit, Gesang zu imitieren, bei Jungvögeln immens gesteigert werden

Seewiesen - Die meisten Singvögel erlernen ihren Gesang in früher Jugend von einem erwachsenen Vorbild, meist vom Vater. Dabei gibt es große Unterschiede in der Genauigkeit, mit der die Gesänge kopiert werden. Forscher des Max-Planck-Instituts für Ornithologie in Seewiesen haben nun bei jungen Zebrafinken einen Mechanismus entdeckt, der für Unterschiede im Elernen von Gesang verantwortlich ist. Durch die Gabe des Wachstumsfaktors BDNF in das Gesangskontrollzentrum des Gehirns der Tiere konnten sie die Lernfähigkeit bei jungen Männchen immens steigern.

BDNF steht für "Brain-derived neurotrophic factor" und dient hauptsächlich dem Erhalt, Wachstum und der Differenzierung von Nervenzellen. Es handelt sich dabei um ein Protein aus der Gruppe der Neurotrophine und ist mit den Nervenwachstumsfaktoren eng verwandt. Es kommt in allen Wirbeltieren vor. Von Experimenten an Mäusen war bereits bekannt, dass BDNF die Lernfähigkeit bei der Lösung komplexer Aufgaben verbessern kann.

Nun haben Forscher des Max-Planck-Instituts sowie der Freien Universität Amsterdam in einem Lernexperiment an Zebrafinken die Wirkung von BDNF auf Lernfährigkeiten auch bei Singvögeln zeigen können. Sie beobachteten Zebrafinken-Bruderpaare, die bei ihren leiblichen Eltern aufwuchsen. In dieser Zusammensetzung lernten die Vögel die Gesänge vom Vater. Es gab jedoch bei gleichaltrigen Geschwistern Unterschiede in der Qualität, mit der sie die Gesänge imitierten. Die schlechtesten "Schüler" übernahmen gerade einmal 20 Prozent des Gesangs vom Vater, während die Besten fast den gesamten Gesang kopierten.

Mehr Imitation, weniger Improvisation

Nachdem die Forscher die natürliche Qualitätverteilung der gelernten Gesänge von Geschwisterpaaren kannten, untersuchten sie im nächsten Schritt die Wirkung von BDNF auf deren Lernfähigkeit. Sie verstärkten bei jeweils einem Tier mit schlechteren Leistungen die Bildung von BDNF im Gesangskontrollzentrum, während das andere ohne diesen Zusatz auskommen musste. Es zeigte sich, dass die behandelten Jungvögel eine deutlich höhere Übereinstimmung mit den Gesängen ihrer Väter zeigten als die unbehandelten Tiere.

Die Lernleistung der mit BDNF behandelten Singvögel steigerte sich bis auf ein Niveau, das zuvor nur von die allerbesten Lerner erreicht hatten. Die Forscher beobachteten, dass die mit BDNF behandelten Vögel früher mit dem Kopieren von Gesangssilben begannen, dabei mehr imitierten und weniger improvisierten. "Die Anwesenheit von BDNF im Gesangskontrollzentrum scheint dafür zu sorgen, dass eventuell auftretende Ungenauigkeiten der kopierten Gesänge korrigiert werden können", resümiert Manfred Gahr, Leiter der Studie und Direktor der Abteilung Verhaltensneurobiologie am Max-Planck-Institut für Ornithologie. 

BDNF kommt nicht nur im Gehirn, sondern auch in zahlreichen Zelltypen und im Gewebe, der Netzhaut, den Nieren, der Prostata und menschlichem Speichel vor. Verschiedene Studien legen nahe, dass ein Mangel bzw. Überschuss an BDNF beim Menschen mit neurologischen und psychischen Erkrankungen in Verbindung steht. Das Protein steht daher zunehmend im Fokus der medizinischen Forschung. (red, derStandard.at, 24.10.2013)

  • Ein ausgewachsenes Zebrafinken-Männchen (links) mit einem halbwüchsigen männlichen Jungvogel.
    foto: stefan leitner

    Ein ausgewachsenes Zebrafinken-Männchen (links) mit einem halbwüchsigen männlichen Jungvogel.

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