Die Neurowissenschaftlerin Bianca Jones Marlin von der Columbia University hat untersucht, wie Fürsorgeverhalten das Gehirn verändert – unabhängig von einer biologischen Mutterschaft. Die Ergebnisse belegen, dass das Hormon Oxytocin und der direkte Kontakt zu Jungtieren die neuronalen Netzwerke im Hör- und Geruchszentrum von Mäusen maßgeblich umgestalten. Zudem zeigt die Untersuchung, dass auch männliche Mäuse sensorische Stresserfahrungen über epigenetische Mechanismen an ihre Nachkommen weitergeben. Diese Erkenntnisse verdeutlichen die enorme Anpassungsfähigkeit biologischer Systeme an Umweltbedingungen und soziale Rollen.
- Nicht-Mütter entwickeln durch das Zusammenleben mit Jungtieren ähnliche Hirnaktivitäten wie biologische Mütter.
- Das Hormon Oxytocin verändert die neuronale Reaktion im Hörzentrum auf die Schreie von Welpen.
- Männliche Mäuse vererben erlernte Geruchsängste lückenlos an ihre Nachkommen weiter.
Anfängliche Reaktionen und biologische Voraussetzungen
Mäusewelpen kommen blind, taub und ohne die Fähigkeit zur eigenen Wärmeregulierung auf die Welt. Sie sind in den ersten Lebenswochen vollständig auf ausgewachsene Tiere angewiesen. Bei biologischen Müttern führt der Geburtsprozess zu einer starken Ausschüttung des Hormons Oxytocin, das die Mütterlichkeit unterstützt. Reagiert die Mutter auf die Schreie des Nachwuchses, sorgt das Oxytocin dafür, dass sie das Junge zurück ins Nest holt. Kinderlose, unbefruchtete Weibchen zeigen ohne diese hormonelle Prägung ein völlig anderes Verhalten: Sie ignorieren die Schreie fremder Welpen, flüchten vor ihnen oder reagieren aggressiv.
Soziale Erfahrung verändert das Hör- und Geruchszentrum
Um die neuronale Anpassungsfähigkeit zu überprüfen, brachte das Forschungsteam unbefruchtete Weibchen zusammen mit Müttern und deren Welpen unter. Durch das gemeinsame Zusammenleben stieg der Oxytocin-Spiegel der kinderlosen Mäuse an. Messungen einzelner Neuronen im auditiven Kortex zeigten, dass die Gehirnzellen dieser Tiere auf die Schreie der Welpen schließlich genauso reagierten wie die biologischer Mütter.
Mithilfe des bildgebenden Verfahrens iDISCO, welches Gewebe transparent macht, analysierten die Forscher die Aktivität im gesamten Gehirn. Das Aktivierungsmuster der erfahrenen Nicht-Mütter lag nach dem Kontakt mit den Welpen sehr nah an dem biologischer Mütter.
Die Biologie nutzt hormonelle Mechanismen der Mütterlichkeit nicht nur während Schwangerschaft und Geburt, sondern aktiviert dieselben Netzwerke auch durch bloße Anwesenheit und Fürsorge.
Neben dem Gehör spielt der Geruchssinn eine zentrale Rolle. Mütter, die nach der Geburt Zeit mit ihren Welpen verbrachten, entwickelten eine deutliche Präferenz für den Geruch von Welpenurin. Mütter, die sofort nach der Geburt von ihren Jungen getrennt wurden, zeigten diese Vorliebe ebenso wenig wie unbefruchtete Mäuse. Dies deutet darauf hin, dass die Stammzellen des Riechepithels in der Nase hochflexibel auf hormonelle Reize und direkte Pflegeerfahrungen reagieren.
Vererbung von Stressreaktionen über die Väter
In einem weiteren Versuchsaufbau widmete sich das Labor der Vererbung von Anpassungen über die väterliche Linie. Männliche Mäuse wurden darauf trainiert, den Geruch von Mandeln mit einem leichten Stressreiz zu verbinden. In der Folge bildeten die Tiere vermehrt den Geruchsrezeptor M71 aus, der speziell auf Mandelgeruch reagiert.
Bei der anschließenden Verpaarung mit untrainierten Weibchen gaben die Väter diese Eigenschaft vollständig weiter: Alle Nachkommen wiesen ebenfalls eine erhöhte Anzahl an M71-Rezeptoren auf. Optogenetische Untersuchungen zeigten bei den Vätern sowie bei deren Nachkommen bei Mandelgeruch einen deutlichen Anstieg von Noradrenalin im Locus coeruleus, dem Stresszentrum des Gehirns. Dieser Effekt blieb selbst dann bestehen, wenn die Verpaarung erst lange nach dem 40-tägigen Erneuerungszyklus der väterlichen Spermien stattfand.
Für die Hirnforschung impliziert dies, dass emotionale und sensorische Erlebnisse tiefgreifende Spuren in Keimzellen hinterlassen können. Das bedeutet für das Verständnis biologischer Vererbung, dass Anpassungsreaktionen nicht erst über viele Generationen hinweg entstehen müssen, sondern direkt an die unmittelbaren Nachkommen weitergegeben werden können.
Künftige Forschung zu den biologischen Übertragungswegen
In kommenden Forschungsschritten möchte das Team um Bianca Jones Marlin die genauen Signalwege entschlüsseln, die Informationen von der Nase über das Gehirn bis in die Hoden transportieren. Zudem steht im Fokus, wie epigenetische Marker die Verschmelzung von Ei- und Samenzelle überstehen, obwohl der Großteil solcher Markierungen dabei normalerweise gelöscht wird. Geplant ist außerdem zu untersuchen, ob sich diese vererbten Anpassungen verstärken, wenn mehrere Generationen von Vorfahren demselben Umweltreiz ausgesetzt sind.
Welche Chancen und Fragen ergeben sich aus Ihrer Sicht durch die Erkenntnisse zur Vererbung erlernter Eigenschaften? Teilen Sie Ihre Meinung in den Kommentaren.
