Haben Goldfische ein Ortungssystem? Wissenschaftler entdecken eine neuartige experimentelle Methode, um die Geheimnisse des GPS des menschlichen Gehirns zu entschlüsseln

Die meiste Zeit schwimmen Goldfische anmutig in ihren Glastanks. Wie sieht das Aquarium in ihren benommenen kleinen Köpfen aus? Kürzlich haben Forscher entdeckt, dass sie über ein hochentwickeltes räumliches Navigationssystem verfügen, mit dem sie Entfernungen schätzen können.

Zwar konnten Forscher bereits nachweisen, dass Fische sich im Wasser effizient räumlich orientieren können, doch wie ihnen dies gelingt, blieb unklar. Wissenschaftler sagen, dass das Verständnis, wie die Gehirnzellen von Goldfischen dies tun, Aufschluss über das interne GPS des menschlichen Gehirns geben könnte. „Wir wollten wissen, wo auf dem Evolutionsbaum diese Zellen erscheinen“, sagte Dr. Adelaide Seabaugh von der Universität Oxford, Hauptautorin der neuesten Studie.

In der Fachzeitschrift Proceedings of the Royal Society B beschreiben Seeber und Kollegen, wie sie einen Wassertank mit 2 Zentimeter breiten vertikalen schwarzen und weißen Streifen an den Wänden schufen, die durch ähnliche Streifen auf dem Boden verbunden waren.

Das Team trainierte neun Goldfische, in einem Becken entlangzuschwimmen und nach einer Distanz von 70 Zentimetern auf ein Zeichen hin in ihre Ausgangsposition zurückzukehren.

Anschließend testete das Team, ob die Fische die gleichen Entfernungen auch ohne die Hilfe von Gesten einschätzen konnten.

Bei sechs Goldfischen änderte das Team das Hintergrundmuster der Beckenwand zu 1 cm breiten vertikalen Streifen, einem 2 cm großen quadratischen Gittermuster und 2 cm breiten horizontalen Streifen, die in Bewegungsrichtung der Fische ausgerichtet waren, und verglich diese Ergebnisse mit der Distanz, die sie zu diesem Zeitpunkt zurücklegten.

Für jedes Hintergrundmuster schwamm jeder Fisch 45 Mal und wurde im Video aufgezeichnet.

Das Forschungsteam stellte fest, dass die Goldfische vor einem Hintergrund aus vertikalen, 2 cm breiten Streifen durchschnittlich 74 cm zurücklegten und sich durchschnittlich 17 cm auf und ab bewegten. Ähnliche Ergebnisse wurden erzielt, als der Hintergrund auf ein Schachbrettmuster umgestellt wurde. Wenn die Streifen jedoch vertikal, aber schmal waren, drehten die Fische um und schwamm deutlich schneller zurück – sie überschätzten die zurückgelegte Distanz um etwa 36 %.

Bei der Verwendung horizontaler Streifen variierten die Schwimmdistanzen der Fische erheblich. „Jeder Fisch ist völlig anders“, sagte Seebaugh.

Das Team sagte, die Ergebnisse legten nahe, dass die Goldfische einen „optischen Flussmechanismus“ nutzten, der auf der visuellen Dichte ihrer Umgebung basiere. Mit anderen Worten: Sie verfolgten, wie oft die vertikalen Muster zwischen Schwarz und Weiß wechselten, um abzuschätzen, wie weit sie gereist seien. Als die Breite der Streifen abnahm, schien die Zeit für den Goldfisch schneller zu vergehen und er überschätzte, wie weit er geschwommen war. Der optische Fluss ist die Projektion der Bewegung eines Objekts im dreidimensionalen Raum auf eine zweidimensionale Bildebene.

Sibo sagte, dass dies auf der Winkelbewegung visueller Merkmale (Anmerkung) beruht und dass Säugetiere, einschließlich Menschen, unterschiedliche optische Flussmechanismen verwenden. Die Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die visuelle Nutzung von Entfernungsinformationen bereits früh in unserer Evolution auftrat, da sie bei verschiedenen Tiergruppen weit verbreitet ist.

Auch andere Mechanismen könnten eine Rolle spielen, sagte das Team. Es stellte fest, dass Goldfische Entfernungen genauer messen konnten, wenn ihre Startposition näher am Ende des Beckens lag, während bei manchen Fischen die Anzahl ihrer Flossenschläge mit der zurückgelegten Distanz korrelierte.

Professor Colin Leaver von der Durham University, der nicht an der Forschung beteiligt war, sagte, die Studie habe gezeigt, dass Goldfische zumindest teilweise die optische Flussrate zur Entfernungsschätzung nutzten, obwohl auch andere Hinweise verwendet werden könnten.

„Diese Forschung ist wichtig und neuartig, denn wir wussten zwar bereits, dass Fische auf geometrische Informationen über Richtung und Entfernung reagieren, aber wir wussten nicht, wie sie Entfernungen schätzen“, sagte er.

„Es ist spannend, die räumliche Kartierung bei Fischen zu erforschen, weil sich die Navigation im Evolutionsbaum früher entwickelt hat als bei Säugetieren und weil die Navigation bei Fischen in der vertikalen Dimension besser koordiniert sein muss als bei den meisten Säugetieren.“

Hinweis: In der Sportbiomechanik spiegelt sich die Winkelbewegung in den von Sportlern ausgeführten Bewegungen wider, beispielsweise Drehen, Saltos, Drehungen, Pirouetten, Wendungen und Schwingen. Im Sport beziehen sich alle diese Wörter auf Winkelbewegungen.

Umfassender Bericht von Chengshi Interactive-Reporter Jin Yingying