Illustration mit Fliegen, Fischen, einer Maus und einem Vogel, die sich durch ein Labyrinth bewegen, dessen Wände und Gänge von oben betrachtet an die Oberflächenstrukturen eines Gehirns erinneren.

Lernen und Gedächtnis

Biologische Intelligenz umfasst die Fähigkeit, sich Wissen anzueignen, es zum passenden Zeitpunkt anzuwenden und dadurch einen evolutionären Vorteil zu erlangen. Hierfür benötigen Tiere ein leistungsfähiges Gehirn, das Informationen verarbeitet und speichert, neue Eindrücke mit Erfahrungen abgleicht und passende Verhaltensweisen ableitet. Einige dieser Verhaltensmuster sind bereits von Geburt an verfügbar, andere müssen erst erlernt werden. Wir erforschen die zellulären Prozesse und biologischen Strukturen, die es Organismen ermöglichen zu lernen, Informationen zu speichern und später wieder abzurufen.

Lernen mit allen Sinnen

Ein Schwerpunkt unserer Forschung liegt auf dem Gesangslernen bei Vögeln. Dessen Grundlagen untersuchen wir mithilfe einer großen Bandbreite an Methoden – von der Auswertung einzelner Gesänge bis hin zur Analyse der beteiligten neuronalen Schaltkreise. So erforschen wir unter anderem die Zusammenhänge zwischen auditorischem und motorischem Gedächtnis und auch die Frage, wie soziales Lernen innerhalb von Gruppen funktioniert.

Gelernte Informationen müssen jedoch auch erinnert und passend zur jeweiligen Situation angewendet werden. Wir untersuchen beispielsweise, wie Mäuse das für sie leckerste Futter erkennen und wie sich dies auf das Fressverhalten auswirkt; oder wie sich Papageien und Krähen an eigene Handlungen erinnern und ihr Wissen einsetzen, um flexible und innovative Lösungsstrategien für Aufgaben zu finden.

Verknüpfungen und Abkürzungen

Neue Erfahrungen und auch das Vergessen von Informationen spiegeln sich in der Vernetzung der Nervenzellen untereinander wider. Mit Mikroskopen können wir den dynamischen Umbau des Gehirns und den Informationsfluss zwischen den Nervenzellen teilweise sogar in Echtzeit verfolgen. Um die tägliche Informationsflut besser zu bewältigen, nutzt das Gehirn zum Teil 'Abkürzungen' in der Datenverarbeitung: Es priorisiert bestimmte Informationen oder ordnet sie zuvor erlernten Kategorien zu, wodurch sich die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht. Wir untersuchen, welche Gehirnstrukturen und Zellen solche Vorgänge ermöglichen und wie sie funktionieren. Diese Grundlagen können uns helfen, Lernprozesse und möglicherweise auch Lernbeeinträchtigungen besser zu verstehen.