Der kleinste Primat der Welt enthüllt die unglaubliche Erhaltung unseres Sehsystems durch Millionen von Jahren der Evolution.

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Primaten verarbeiten visuelle Informationen vor ihren Augen, ähnlich wie Pixel in einer Digitalkamera, mit Hilfe kleiner Recheneinheiten, die sich im visuellen Kortex ihres Gehirns befinden. Um die Ursprünge unserer visuellen Fähigkeiten zu verstehen, haben Wissenschaftler der Universität Genf (UNIGE) in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut in Göttingen und dem Nationalmuseum für Naturgeschichte in Paris nun untersucht, ob diese Recheneinheiten über die grossen Grössenunterschiede zwischen Primaten skalieren.

Der Graue Mauslemur (microcebus murinus) aus Madagaskar ist einer der kleinsten von ihnen und wiegt kaum 60 Gramm. In einer Studie, die in der Zeitschrift Current Biology veröffentlicht wurde, verglichen die Wissenschaftler das visuelle System des Maus-Lemurs mit dem anderer Primaten und fanden heraus, dass die Grösse dieser visuellen Verarbeitungseinheiten bei allen Primaten identisch ist, unabhängig von ihrer Körpergrösse. Da der Maus-Lemur eine ganz besondere Spezies ist, die viele Merkmale mit den allerersten Primaten teilt, die sich vor 55 Millionen Jahren entwickelten, deuten diese Ergebnisse auf eine unglaubliche Erhaltung unseres Sehsystems hin und unterstreichen die Bedeutung des Sehens in unserem täglichen Leben und dem unserer Vorfahren in der fernen Vergangenheit.

Seit mehr als einem Jahrhundert wird das Sehsystem der Primaten intensiv untersucht. Diese Studien ergaben, dass im Gegensatz zu anderen Säugetieren wie Nagetieren visuelle Informationen von kleinen speziellen Computereinheiten verarbeitet werden, die sich im visuellen Kortex befinden. “Da die verschiedenen Primatenarten ein breites Größenspektrum abdecken, stellten wir uns die Frage, ob diese grundlegende Recheneinheit mit der Körper- oder Hirngröße skaliert. Ist sie vereinfacht oder miniaturisiert, zum Beispiel beim kleinsten Primaten der Welt, dem grauen Mauslemuren”, fragt Daniel Huber, Professor in der Abteilung für Grundlagen der Neurowissenschaften an der medizinischen Fakultät der UNIGE?

Kümmern Sie sich nicht um die Grösse

Um diese Frage zu beantworten, wurde das visuelle System des Mauslemurs mit einem optischen Bildgebungsverfahren des Gehirns untersucht. Den Lemuren wurden geometrische Formen präsentiert, die Linien verschiedener Orientierungen darstellten, und die Aktivität der Neuronen, die auf die visuellen Stimuli reagieren, wurde abgebildet. Die Wiederholung solcher Messungen erlaubte es ihnen nach und nach, die Größe der minimalen Verarbeitungseinheit zu bestimmen. “Wir erwarteten eine winzige Einheit, die proportional zur kleinen Grösse des Maus-Lemurs ist, aber unsere Daten zeigten, dass sie mehr als einen halben Millimeter im Durchmesser messen”, sagt Daniel Huber.

In Zusammenarbeit mit den Max-Planck-Forschern verglich Huber Hunderte dieser Einheiten, die im Gehirn des winzigen Maus-Lemurs abgebildet wurden, mit den Daten, die für die visuellen Schaltkreise anderer, viel grösserer Primatenarten gewonnen wurden. Das Team machte eine überraschende Entdeckung: Nicht nur, dass die grundlegende Verarbeitungseinheit im 60-Gramm-Mäuse-Lemur fast identisch in der Grösse war, wie bei grösseren Affen wie den etwa sieben Kilogramm schweren Makaken oder noch grösseren Primaten wie uns Menschen.

Sie stellten auch fest, dass die Art und Weise, wie die Einheiten im Gehirn angeordnet sind, völlig ununterscheidbar war und den gleichen Regeln mit mathematischer Präzision folgte. Die Forscher fanden auch heraus, dass die Anzahl der Nervenzellen pro Seheinheit bei allen bisher untersuchten Primaten nahezu identisch war.

Der Göttinger Max-Planck-Physiker Fred Wolf, der vor zehn Jahren darauf hingewiesen hatte, dass universelle mathematische Prinzipien die Evolution des visuellen Systems beherrschen könnten, ist erstaunt über den Grad der Invarianz: “55 Millionen Jahre Trennung auf verschiedenen Kontinenten ist ein sehr langer evolutionärer Weg, den es zu gehen gilt. Ich hätte eine gewisse Mischung aus allgemeiner Ähnlichkeit und charakteristischen Unterschieden zwischen den Arten in diesen neuronalen Modulen erwartet. Aber Tatsache ist einfach: Es ist praktisch unmöglich, sie voneinander zu unterscheiden.

Die visuellen Schaltkreise sind leistungsstark und inkompressibel

Diese Ergebnisse geben somit Aufschluss über die Ursprünge des Sehens der Primaten. Zunächst einmal deutet die Tatsache, dass diese Einheit so gut erhalten ist, darauf hin, dass sie sich wahrscheinlich schon sehr früh in der Geschichte der Primaten entwickelt hat, was darauf hindeutet, dass unsere Primatenvorfahren, was das Sehvermögen betrifft, von Anfang an ähnliche Sehfähigkeiten hatten wie wir.

Zweitens zeigt die Entdeckung der UNIGE-Wissenschaftler und ihrer Mitarbeiter, dass dieser Teil des Sehsystems nicht komprimiert oder miniaturisiert werden kann. Daher scheint eine feste Anzahl von Neuronen erforderlich zu sein, um seine optimale Funktionalität zu gewährleisten. “Bei winzigen Primatenarten mit ausgezeichnetem Sehvermögen, wie zum Beispiel dem Mauslemuren, muss das Sehsystem daher im Vergleich zur Grösse ihres gesamten Gehirns relativ gross sein, um eine ausreichende Anzahl von visuellen Verarbeitungseinheiten unterzubringen”, sagt der Genfer Neurowissenschaftler. In der Tat ist mehr als ein Fünftel der Großhirnrinde dieses Lemurs der Sehverarbeitung gewidmet. Im Vergleich dazu nehmen die mit dem Sehen verbundenen neuronalen Schaltkreise kaum 3% des menschlichen Gehirns ein.

“Diese Studie unterstreicht auch die entscheidende Bedeutung der Erhaltung des Lebensraums von Primatenarten wie dem Maus-Lemur, insbesondere in den Wäldern Madagaskars. Diese Lebensräume verschwinden in alarmierendem Tempo, was wertvolle Schlüssel zum Verständnis unserer eigenen Herkunft mit sich bringt

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