Mit ihren eigenartigen Bewegungen, ihrem Lebensraum in der Tiefsee und ihrem überraschend großen Genom faszinieren Tintenfische die Menschen seit Jahrhunderten. Jetzt haben Wissenschaftler die Kopffüßer zum ersten Mal in einen Kernspintomographen gesteckt, um einen besseren Blick auf ihre Gehirne zu werfen – und dabei festgestellt, dass sie einem anderen, vom Menschen geliebten Tier viel ähnlicher sind, als uns bewusst ist.

Das ist richtig: Ihr Tintenfisch hat ein Gehirn, das genauso komplex ist wie das eines Hundes.

Wissenschaftler nutzten ein MRT-Gerät, um einen genauen Blick auf das Gehirn eines jugendlichen Riffkalmars zu werfen. Sie waren in der Lage, 145 bisher unbekannte Bahnen und Verbindungen zu identifizieren, die dazu beitragen könnten, das Geheimnis hinter einer raffinierten Fähigkeit des Tintenfisches zu lüften – der Tarnung.

Dies ist ein großer Schritt in Richtung eines vollständigen Leitfadens für die komplexen neuronalen Verbindungen des Tintenfischgehirns – bekannt als Konnektomkarte – sagen die Forscher.

„Dies ist das erste Mal, dass moderne Technologie eingesetzt wurde, um das Gehirn dieses erstaunlichen Tieres zu erforschen“, sagte Chung in einer Erklärung.

Die von den Forschern Wen-Sung Chung und Justin Marshall von der University of Queensland geleitete Studie wurde diesen Monat in der Zeitschrift iScience veröffentlicht.

Schlaue Kopffüßer

Chung erklärte, dass Kopffüßer – die Familiengruppe, zu der Tintenfische und Kraken gehören – „berühmt komplexe Gehirne haben, die denen eines Hundes nahe kommen und Mäuse und Ratten übertreffen, zumindest was die Anzahl der Neuronen angeht.“

Einige Kopffüßer haben mehr als 500 Millionen Neuronen – etwa so viele wie Hunde, die etwa 530 Millionen haben. Ratten haben nur 200 Millionen. Der Mensch hingegen ist mit etwa 100 Milliarden Neuronen gesegnet – aber lassen Sie sich das nicht zu Kopf steigen. Millionen von Neuronen bedeuten nicht immer die gleichen Fähigkeiten – wie z. B. das Ändern der Körperfarbe nach Belieben.

Die Gehirnleistung von Tintenfischen wie Sepioteuthis lessoniana, der in der Studie abgebildeten Art, ist einer der Gründe, warum sie in der Lage sind, ihre Farbe auf Zuruf zu ändern. Ironischerweise sind Tintenfische farbenblind – sie sind also leider nicht sehr geschickt darin, den Farbwechsel ihres Körpers zu beobachten. Aber diese Fähigkeit gehört zu den Merkmalen, die Tintenfische so cool machen – wie ihre Fähigkeit zu zählen und Probleme zu lösen.

„Wir können sehen, dass eine Menge neuronaler Schaltkreise der Tarnung und der visuellen Kommunikation gewidmet sind“, sagte Chung. Das verleiht Tintenfischen eine „einzigartige Fähigkeit“, sich vor Raubtieren zu verstecken, zu jagen und miteinander zu kommunizieren.

Um die Studie überhaupt durchführen zu können, mussten die Forscher die Tintenfische zunächst in das MRT-Gerät setzen, was voraussetzte, dass sie die (toten) Tintenfische zunächst fixierten und dann ihr Gewebe für die Untersuchung konservierten.

Nachdem die Forscher die Tintenfische in das Gerät gesetzt hatten, konnten sie ihr Gehirn im Detail abbilden. Außerdem entnahmen sie Proben aus den Gehirnen der Tintenfische und führten verschiedene Analysen durch, um sich ein umfassendes Bild von ihren neuronalen Verbindungen zu machen.

Zukunftsrichtungen

Aus den Daten können die Forscher möglicherweise genauere Informationen über einige Eigenschaften der Tintenfische gewinnen, wie z. B. herauszufinden, warum Tintenfische zu einem bestimmten Zeitpunkt eine bestimmte Farbe zeigen. Ein Tintenfisch könnte zum Beispiel die Farbe seines Körpers ändern, wenn ein Raubtier in der Nähe ist, um sich der Umgebung anzupassen. Wenn er aber von oben beobachtet wird, ändert der Tintenfisch vielleicht nur seine Kopffarbe.

„Unsere Ergebnisse werden uns hoffentlich helfen zu verstehen, warum diese faszinierenden Lebewesen ein so vielfältiges Verhalten und sehr unterschiedliche Interaktionen zeigen“, sagte Chung.

Die neue Forschung ist eine weitere Premiere für die Erforschung von Kopffüßern, nachdem kürzlich das Genom eines Riesenkalmars entschlüsselt wurde. Wie Inverse damals berichtete, ergab die Untersuchung, dass die genetische Komplexität des Riesenkalmares der eines Menschen nahe kommt. Wie sich herausstellte, haben Riesenkalmare etwa 2,7 Milliarden DNA-Basenpaare in ihrem Genom, während Menschen etwa 3 Milliarden Basenpaare haben.

Das Verständnis der Gehirnmechanik, die hinter dem Verhalten der Tintenfische steht, kann den Wissenschaftlern ermöglichen, bessere Vorhersagen über die Geschichte der Kopffüßer zu machen – z. B. wann sie sich zum ersten Mal entwickelt haben, um diese Anpassungen zu haben, und welche anderen unglaublichen Fähigkeiten sie verstecken könnten.

Zusammenfassung: Mit Hilfe der hochauflösenden Diffusions-Magnetresonanztomographie (dMRI) und einer Reihe alter und neuer Färbetechniken werden die Anfänge einer Multiskalen-Konnektomkarte des Tintenfischgehirns erstellt. Diese Karte, die erste ihrer Art für einen Kopffüßer, bestätigt 281 bekannte Verbindungen und ergänzt sie um 145 bisher unbeschriebene Bahnen. Diese und andere Merkmale deuten auf eine Reihe funktioneller Eigenschaften hin, darunter (1) eine retinotopische Organisation durch die Sehnerven und in andere Hirnbereiche, die weit über das hinausgeht, was bisher erkannt wurde, (2) ein Grad an Komplexität und Unterteilung im Basallappen, der die Vorstellung einer Konvergenz mit den Basalganglien der Wirbeltiere unterstützt, und (3) unterschiedliche, von den Lappen abhängige Wachstumsraten, die die Komplexität und Übergänge in der Ontogenese widerspiegeln.