ERC Starting Grants: Neurowissenschaften: Nachtigall, ich seh dich singen ...
Eine Neurowissenschaftlerin erforscht, was in den Köpfen von Nachtigallmännchen vorgeht, während sie singen.
Wenn Nachtigallmännchen im späten Frühjahr auf Brautschau gehen, kommt es allein auf ihre Stimme an. Während sie um die Gunst der Weibchen buhlen, ist es dunkle Nacht. Der Sängerstreit, der zwischen mehreren Männchen entbrennt, klingt aber weniger nach Duell, sondern wie ein gut einstudiertes Duett. „Ähnlich wie beim Gespräch zwischen zwei Menschen hört ein Männchen dem Gesang des anderen zu, bevor es antwortet“, erklärt die Neurowissenschaftlerin Daniela Vallentin. „Das zweite Männchen kann sogar den gleichen Gesang wiederholen. Es hat also genau gehört, was sein Konkurrent ihm vorsang.“ Auf „Nachtigallisch“ heißt das wohl so viel wie: Pah! Was du kannst, kann ich auch.
Das ist unter Vögeln außerordentlich. Zebrafinken oder Wellensittiche zum Beispiel zeigen kein Duett-Verhalten. Sie scheren sich nicht um den Gesang der Konkurrenz, singen nur frontal dagegen an. Daniela Vallentin will die Mittel des Europäischen Forschungsrats, die ihr gewährt werden, einsetzen, um auf neuronaler Ebene herauszufinden, warum das bei Nachtigallen anders ist und was genau dabei in ihren Köpfchen passiert.
Die Männchen beherrschen mindestens 200 komplexe Strophen
An der New York University, wo Vallentin zuvor mit Zebrafinken arbeitete, hat sie ein winziges, nur 1,6 Gramm schweres Messgerät mitentwickelt, das sie Jungvögeln auf den Kopf setzt. Über eine haarfeine Elektrode, die in einen bestimmten Bereich des Gehirns implantiert wird, lässt sich die Aktivität einzelner Nervenzellen und deren Verbindungsleitungen, den Interneuronen, „abhören“, während der Vogel dem Gesang der Rivalen lauscht, ihn verarbeitet und darauf antwortet. „Das ist für die Tiere absolut schmerzfrei und beeinträchtigt sie nicht. Andernfalls würden sie auch gar nicht singen“, betont Vallentin.
Nachtigallen sind die einzigen Vögel, die nachts singen. Das hat eindeutig taktische Gründe, denn die Weibchen, die im Frühsommer aus Westafrika zurückkehren, migrieren in der Nacht. „Über den Gesang der Männchen können sie potenzielle Partner orten“, erklärt Vallentin. Jene beherrschen rund 200 komplexe Strophen, die jeweils zwei bis vier Sekunden lang und artspezifisch sind. Während sie ihre Arien in die Nacht schmettern, hockt das Weibchen, das selbst nicht singen kann, still im Gebüsch. Meist gewinnt der dominante Sänger ihre Gunst, der Verlierer zieht von dannen.
Daniela Vallentin, die seit einem Jahr die Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe „Neuronale Grundlagen des Gesangerlernens bei Zebrafinken“ am Institut für Biologie der Freien Universität leitet, will im kommenden Frühjahr acht bis zehn wenige Tage alte Nachtigallen von Hand aufziehen. Diese Vogelart baut Bodennester, besonders gern in hohen Brennnesseln, und legt vier bis sechs Eier. „Wir werden an gefährdeten Nistplätzen, etwa in der Nähe von Hundeauslaufstellen oder Papierkörben, je ein Jungtier pro Nest entnehmen.“ Ob es Männchen sind, findet die Forscherin über einen Speicheltest heraus. „Wir halten allen kurz einen Löschblattstreifen an den Schnabel und analysieren das Sekret im Labor.“ Um später den richtigen Nesthocker herauszugreifen, wird jedem der Kopfflaum zuvor anders „frisiert“.
Ein lernfähiger Vogelroboter soll seinen echten Artgenossen antworten
Im Labor werden den Vögeln ab einem Alter von drei Wochen Playbacks mit Gesängen ihrer Artgenossen vorgespielt. „Anfangs hören sie nur zu und lernen. Wir nennen das die sensorische Phase. Nach etwa fünf Monaten beginnen sie selbst zu üben“, erläutert die Wissenschaftlerin. Um den Sängerwettstreit im Labor nachstellen und studieren zu können, entwickelt Daniela Vallentin derzeit einen lernfähigen Vogelroboter, der den Nachtigallen wie in der Natur antwortet. Während des Streitgesangs wird die Neurowissenschaftlerin die jeweils angesprochenen Nervenzellen bei der Arbeit „abhören“.
Daniela Vallentin, die an der Humboldt-Universität und Technischen Universität Berlin studierte, ist eigentlich Mathematikerin und kam durch einen Zufall zur Neurobiologie. „Für ein Projekt wurde jemand gesucht, der Rhesusaffen Mathe beibringt. Das fand ich spannend.“ Sie promovierte in Tübingen über „Die neuronale Repräsentation von quantitativen Mengen im Primatengehirn“. Zu den Singvögeln kam sie später am Medical Center der New York University.
Haben Nachtigallen sich einmal verpaart, singen sie übrigens wie alle anderen Vögel erst ab der Morgendämmerung. Ob ihre Lieder über den melodischen Klang hinaus eine Bedeutung haben – und wenn ja: welche – ist unbekannt.
Catarina Pietschmann