Wissenschaft

Hunde sind großartige Schnüffler. Eine neu entdeckte Verbindung zwischen Nase und Gehirn hilft zu erklären, warum

Das Gehirn eines Hundes ist für Geruch verdrahtet. Jetzt zeigt eine neue Karte, wie umfangreich diese Verkabelung ist.

Leistungsstarke Nervenverbindungen verbinden die Hundenase mit weiten Teilen des Gehirns, berichten Forscher vom 11. Juli in der Zeitschrift für Neurowissenschaften. Eine dieser Hundeverbindungen, eine starke Verbindung zwischen Bereichen, die für Geruch und Sehen zuständig sind, wurde bisher bei keiner Spezies, einschließlich des Menschen, beobachtet Welt mit ihren Nasen. Die neue Gehirnkarte ist „großartige Grundlagenarbeit“, sagt Eileen Jenkins, eine pensionierte Armeetierärztin und Expertin für Arbeitshunde. „Zu sagen, dass sie all diese Verbindungen haben, die wir bei Menschen haben, und noch einige mehr, wird unser Verständnis von Kognition bei Hunden revolutionieren.“

In gewisser Weise sind die Ergebnisse nicht überraschend, sagt Pip Johnson, Veterinärradiologe und Neuroimaging-Experte am Cornell University College of Veterinary Medicine. Hunde sind hervorragende Schnüffler. Ihre Nasen enthalten zwischen 200 Millionen und 1 Milliarde Geruchsmolekülsensoren, verglichen mit den 5 Millionen Rezeptoren, die schätzungsweise in einer menschlichen Nase wohnen. Und der Riechkolben von Hunden kann bis zu 30-mal größer sein als der von Menschen. Aber Johnson wollte wissen, wie Geruchsinformationen jenseits der offensichtlichen Schnüffelausrüstung in Gehirnregionen wehen.

Um die Karte zu erstellen, führten Johnson und Kollegen MRT-Scans an 20 Mischlingshunden und drei Beagles durch. Die Probanden hatten alle lange Nasen und mittelgroße Köpfe und waren wahrscheinlich alle anständige Schnüffler. Die Forscher identifizierten dann Bahnen von Fasern der weißen Substanz, die Signale zwischen Gehirnregionen übertragen. Eine Methode namens Diffusion Tensor Imaging, die auf der Bewegung von Wassermolekülen entlang des Gewebes beruht, enthüllte die darunter liegenden Bahnen, die Johnson mit dem „Straßennetz“ des Gehirns vergleicht.

Nachdem Geruchsinformationen in die Nase gelangt sind, sausen sie zum Riechkolben, einer Gehirnstruktur, die sich hinter den Augen der Hunde befindet. Aber von da an war nicht klar, wohin die Signale als nächstes gingen. Als Johnson in den MRT-Daten des Hundes nach den Traktaten suchte, war sie überwältigt. „Ich fand immer wieder diese riesigen Pfade“, sagt sie. „Sie wirken wie Informationsautobahnen, die von der Nase zurück ins Gehirn verlaufen.“

Schnüffelsystem

Im Gehirn des Hundes verlaufen starke Nervenbahnen vom Riechkolben (unten links) zu fünf verschiedenen Stellen. Eine neu entdeckte Verbindung (orange) verbindet das olfaktorische System mit dem Sehen, was bisher nur bei Hunden gefunden wurde. Die anderen führen zum kortikalen Spinaltrakt (türkisfarbener Pfad), der hilft, instinktives Verhalten auszulösen; der piriforme Lappen (grüner Pfad), der möglicherweise eine Rolle bei der Geruchswahrnehmung spielt; das limbische System (blauer Pfad), das an Verhalten und Emotionen beteiligt ist; und der entorhinale Kortex (rosa Pfad), der hilft, mit dem Gedächtnis umzugehen.

P. Johnson, generiert mit TrackVis-Software

Diese neue Karte des Hundegehirns enthält einige bekannte Wege, einschließlich derjenigen, die den Riechkolben mit Gehirnbereichen verbinden, die mit Erinnerungen und Emotionen verbunden sind. Bei Menschen erklären diese Straßen, warum ein Hauch von Parfüm eine Person in die Vergangenheit zurückversetzen kann.

Aber ein Trakt war völlig neu. Diese dicke und offensichtliche Straße verband den Riechkolben mit dem Hinterhauptslappen, dem Teil des Hundegehirns, der für das Sehen zuständig ist. „Viele Leute haben aufgrund des Verhaltens von ausgebildeten Hunden und Spürhunden die Theorie aufgestellt, dass diese Verbindung existiert“, sagt Jenkins, der derzeit bei Huntsville Veterinary Specialists & Emergency in Alabama praktiziert und nicht an dieser Studie beteiligt war. „Aber niemand konnte es beweisen. Das ist fabelhaft.“

Hunde nutzen alle ihre Sinne, um ihre Umwelt zu beurteilen. Aber diese neu entdeckte Verbindung zwischen Geruch und Sehen legt nahe, dass die beiden eng miteinander verbunden sind. Vielleicht könnte diese anatomische Verbindung der Grund sein, warum der Geruch oft kompensieren kann, wenn die Sicht eines Hundes nachlässt, sagt Johnson. „Blinde Hunde können immer noch Apportieren spielen.“

Die Zucht kann die Form des Hundegehirns beeinflussen, haben die Neurowissenschaftlerin Erin Hecht von der Harvard University und Kollegen herausgefunden (SN: 2.9.19). Es wäre interessant zu sehen, wie diese Riechwege bei verschiedenen Hunderassen aussehen, einschließlich Spürhunden, die für Jobs wie die Jagd, die Suche nach Überlebenden von Katastrophen oder die Identifizierung von Krankheiten wie Krebs oder COVID-19 gezüchtet und ausgebildet wurden, sagt Hecht (SN: 1.6.22). „Diese Studie legt den Grundstein für zukünftige Arbeiten“, sagt sie.

Johnson und ihre Kollegen wollen den Geruchstrakt anderer Tiere erforschen. „Ich habe tatsächlich mit einigen Katzendaten gespielt“, sagt sie. „Katzen haben auch das erstaunlichste Geruchssystem und wahrscheinlich mehr Verbindungen als der Hund, den ich sehen kann.“ Aber Hundemenschen, beruhigt euch. „Das sind nur vorläufige Daten“, fügt sie schnell hinzu.

EF Andrews et al. Umfangreiche Verbindungen der Geruchsbahnen des Hundes, die durch Traktographie und Dissektion aufgedeckt wurden. Zeitschrift für Neurowissenschaften. Online veröffentlicht am 11. Juli 2022. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2355-21.2022.

Autoren: Laura Sanders von Sciencenews

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