Vögel können vermutlich das Erdmagnetfeld „sehen“

Forscher aus Oldenburg, München und Bochum präsentieren neuroanatomische Studie

Zugvögel nehmen das Magnetfeld der Erde mit hoher Wahrscheinlichkeit als visuellen Eindruck wahr. Diese Schlussfolgerung ziehen Wissenschaftler der Universität Oldenburg (Dr. Dominik Heyers), der Technischen Universität München sowie der Ruhr-Universität Bochum aus einer gemeinsam erstellten neuroanatomischen Studie, die sie in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift „PLoS ONE“ vorstellen.

Zum Hintergrund: Jedes Jahr machen sich Millionen von Zugvögeln im Herbst auf die lange Reise zu ihren Überwinterungsgebieten in südlichen Regionen, um im folgenden Frühling zurückzukommen und zu brüten. Die dabei benötigte Zielgenauigkeit verdanken sie der Fähigkeit, das Erdmagnetfeld zur Orientierung zu nutzen. Das Magnetfeld scheint, so lassen es Verhaltensversuche sowie biophysikalische Untersuchungen vermuten, den normalen Seheindruck der Vögel zu verändern.

Nachdem die von der VolkswagenStiftung geförderte Oldenburger Forschergruppe unter Leitung von Prof. Dr. Henrik Mouritsen mögliche Rezeptormoleküle, sogenannte Cryptochrome, im Auge von nachtziehenden Zugvögeln (Gartengrasmücken) nachweisen konnte (Mouritsen et al., PNAS, 2004), wurde eine Hirnstruktur („Cluster N“) identifiziert, die nur aktiv wird, wenn die Vögel sich bei Nachtflug am Magnetfeld orientieren („Cluster N“, Mouritsen et al., PNAS, 2005). Tagsüber dagegen sowie bei Abdeckung der Augen war Cluster N inaktiv. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass Cluster N und das Auge bei der Magnetorientierung miteinander kommunizieren.

Dr. Dominik Heyers (Foto), dessen Arbeit in der Oldenburger Forschergruppe ebenfalls durch ein Stipendium der VolkswagenStiftung gefördert wurde, konnte zusammen mit seinen Wissenschaftskollegen nun zeigen, dass – ebenfalls bei Gartengrasmücken – Cluster N und das Auge funktional über einen Nervenschaltkreis im Hirn miteinander verbunden sind. Die Forscher fanden dies mittels einer Kombination aus Verhaltensversuchen sowie neuronalem „Tracing“ heraus. Bei dieser Technik wurden durch einen mikrochirurgischen Eingriff bestimmte Farbstoffe, die entlang von Nervenbahnen transportiert werden, ins Auge sowie Cluster N eingebracht. Selektiv angefärbte Nervenfasern trafen sich im Thalamus des Vogels. Dieser Nervenschaltkreis ist in der Neuroanatomie bereits als so genannter „thalamofugaler Schaltkreis“ bekannt und stellt eine der beiden Hauptnervenbahnen im Vogelhirn dar, über die visuelle Information verarbeitet wird. „Es scheint tatsächlich so zu sein, dass die Vögel das Magnetfeld sehen können“, resümiert Heyers.

Foto: Gartengrasmücke 

Wie die Informationen des Magnetfeldes visuell verarbeitet werden, ist noch nicht ganz klar. Die Forscher gehen davon aus, dass die als Magnetsensor fungierenden Cryptochrom-Moleküle, die die Innenseite der Netzhaut beim Vogelauge auskleiden, von den Feldlinien beeinflusst werden. Ihr Energiezustand ändert sich in Abhängigkeit vom relativen Winkel zu den Feldlinien und damit ändert sich auch die Empfindlichkeit der Lichtrezeption.  Heraus kommt möglicherweise ein Muster, das dem Vogel die Richtung anzeigt.

Der Aufsatz ist in PLoS ONE unter http://www.plosone.org/doi/pone.0000937 veröffentlicht und zum freien Download zugänglich.

http://www.uni-oldenburg.de/henrik.mouritsen/

Kontakt: Dr. Dominik Heyers, Institut für Biologie und Umweltwissenschaften, AG „Neurosensorik”, Tel.: 0441/798-3981, E-Mail: dominik.heyers@uni-oldenburg.de