Im Handumdrehen kann ein Kolibri seine Flügel Dutzende Male schlagen, außer Sicht tauchen und sogar fliegende Insekten in der Luft fangen. Wie ist es diesen winzigen Kreaturen möglich, den Überblick über die Welt zu behalten, die sich um sie herum bewegt?
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Ihre Gehirne sind möglicherweise anders aufgebaut, um visuelle Informationen aus allen Richtungen besser aufnehmen zu können. Dies könnte Auswirkungen auf die Entwicklung von Präzisionsdrohnen und -robotern haben. Im bewegungserkennenden Teil des Kolibri-Gehirns - das deutlich größer ist als bei anderen Vogelarten - scheinen die Neuronen anders „abgestimmt“ zu sein, sagt Leitautorin Andrea Gaede, Neurobiologie-Forscherin an der University of British Columbia.
"Sie verarbeiten visuelle Bewegungen auf andere Weise als jedes andere Tier, das bisher untersucht wurde", sagt Gaede.
Bei allen anderen getesteten Vögeln, Amphibien, Reptilien und Säugetieren, einschließlich anderer Arten von Kleinvögeln, sind die Neuronen dieser Gehirnregion, die als "Lentiformis mesencephalic" bekannt sind, so eingestellt, dass sie Bewegungen von hinten besser erkennen als andere Arten von Bewegungen. Dies ist für die meisten Tiere sinnvoll, sagt Gaede. Ein Tier, das Bewegungen am Rande seiner Sicht besser wahrnehmen kann, könnte vor potenziellen Raubtieren fliehen, die sich von hinten nähern.
Keine Kolibris. Gaede und ihr Team nahmen sechs anästhesierte Annas Kolibris ( Calypte anna ) und legten sie in eine Kammer, in der sie Punkte auf einem Bildschirm in verschiedene Richtungen sehen konnten. Anschließend zeichneten sie die Signale aus ihrem Gehirn mithilfe von Elektroden auf, die als Reaktion auf die verschiedenen Bewegungstypen implantiert wurden, und verglichen sie mit Tests, die auf die gleiche Weise an Zebrafinken und Tauben durchgeführt wurden.
Die Forscher haben erhebliche Schwierigkeiten überwunden, um die Gehirnaufzeichnungstechniken an die geringe Größe und Zartheit der Kolibris anpassen zu können, sagte der an dieser Studie nicht beteiligte Vogelneurologieforscher der Universität von Chile, Gonzalo Marín.
Anders als bei den Finken oder Tauben scheinen die Neuronen im bewegungsempfindlichen Gehirnbereich der Kolibris so eingestellt zu sein, dass sie Bewegungen aus allen Richtungen ziemlich gleichermaßen bevorzugen, wie die heute in der Fachzeitschrift Current Biology veröffentlichte Studie zeigt.
Warum sollte der kleine Kolibri Dinge so einzigartig machen? Weil sie laut Gaede müssen.
"Sie müssen sich ihrer Umgebung anders bewusst sein als andere Tiere", sagt Gaede. Denken Sie darüber nach: Wenn Sie viel Zeit vor kleinen Blumen verbringen, um zu trinken, müssen Sie deren Bewegungen genau kontrollieren können - und dabei Ihre Flügel ungefähr 50 Mal pro Sekunde schlagen. Andere Vögel wie Falken bewegen sich auf der Jagd vielleicht genauso schnell, aber normalerweise bewegen sie sich im Freien ohne Hindernisse in der Nähe. "Sie schweben oft an Blumen in einer überfüllten Umgebung, [...] sie wollen nicht weggeschmissen werden", sagt sie.
In der Lage zu sein, Bewegungen in alle Richtungen gleich wahrzunehmen, könnte Kolibris auch einen Vorteil verschaffen, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit fliegen, Raubtieren ausweichen und intensive Paarungstauchgänge machen, um die Weibchen zu beeindrucken. Es würde ihnen jedoch nicht den gleichen Vorteil bringen, potenzielle Räuber von hinten zu sehen, den andere Tiere haben.
Gaede hofft, Kolibris in Bewegung untersuchen zu können, um zu sehen, wie ihr Gehirn Informationen verarbeitet. "Es könnte ein noch interessanteres Bild sein", sagt sie, obwohl die geringe Größe und Dynamik der Vögel es noch unklar macht, wie dies geschehen wird. Marín sagte, dass ähnliche Studien mit schwebenden Insekten Reaktionen auf visuelle Stimulation festgestellt haben, die bei Tests im unbeweglichen Zustand nicht beobachtet wurden.
Beim Menschen könnten neurodegenerative Störungen wie Lähmungszustände, die das Gleichgewicht einer Person beeinträchtigen, den Bereich des Gehirns beeinträchtigen, in dem die menschliche Bewegung erfasst wird, sagt Gaede. Weitere Forschungen darüber, wie diese Bereiche Bewegungen in Kolibris verarbeiten, könnten zu einem besseren Verständnis der Funktionsweise dieses Bereichs auch beim Menschen führen und darüber, wie er möglicherweise nicht mehr funktioniert und repariert werden kann. Wenn man mehr über Kolibris lernt, die so gut schweben, kann das auch einem anderen fliegenden Ding helfen, das genau schweben muss, sagt Gaede: Drohnen.
"Dies könnte Informationen zur Bestimmung neuer Algorithmen für die visuelle Führung liefern", sagt Gaede. Unternehmen können möglicherweise besser programmieren, wie die Drohnen ihre Kameras verwenden, um beispielsweise Hindernissen beim Bewegen und Schweben auszuweichen. Eines Tages könnten wir Kolibris danken, wenn wir unsere Amazon-Pakete per Drohne erhalten.
