Wie wichtig ist Spielen für ein Tier wie eine Ratte? Es könnte so wichtig sein wie Luft holen. Als Wissenschaftler die Großhirnrinde von Ratten entfernten, den Gehirnbereich, der höhere kognitive Fähigkeiten steuert, führten die Tiere immer noch Scheinkämpfe – ein Verhalten, das bekanntermaßen mit dem Spielen von Nagetieren in Verbindung gebracht wird.
Also begaben sich Forscher des Bernstein Zentrums für Computational Neuroscience Berlin auf die Jagd unterhalb Die Großhirnrinde soll in einer neuen Studie, die am Freitag in veröffentlicht wurde, ein Kontrollzentrum für das Spiel finden Neuron. Durch das Kitzeln von Ratten, eine Aktivität, auf die viele der Tiere nachweislich positiv reagierten, und durch die Beobachtung ihrer spielerischen Kämpfe identifizierte das Team eine Stelle im Hirnstamm, die als periaquäduktales Grau (PAG) bezeichnet wird – den primitivsten und einzigen Teil des Gehirns das die Atmung kontrolliert und den Schmerz moduliert. Diese tunnelartige Struktur fungiert als Zwei-Wege-Relais, das Informationen zwischen dem Hirnstamm und dem präfrontalen Kortex weiterleitet. Das Abschalten des PAG führte dazu, dass die Ratten sowohl mit Menschen als auch mit anderen Ratten ihre Lautäußerungen und ihr Spiel deutlich reduzierten.
„Wir gehen davon aus, dass es das Spielen schon seit langer Zeit gibt, weil viele Tierarten es tun. Es ist etwas ganz Besonderes [evolutionarily] konserviert“, sagt die leitende Studienautorin Natalie Gloveli, Doktorandin an der Humboldt-Universität zu Berlin.
Gloveli fügt hinzu, dass frühere Forschungen viele andere Gehirnregionen gefunden haben, die das Spielverhalten von Ratten modulieren und verändern, wie zum Beispiel das Feststecken und Springen. Die neuen Erkenntnisse ihres Teams legen jedoch nahe, dass der PAG und insbesondere seine seitlichen Säulen für das Spiel und die Reizbarkeit erforderlich sind.
Wissenschaftler haben zuvor gezeigt, dass Ratten auch ohne Hirnrinde, der äußersten Schicht des Organs, die mit übergeordneten Prozessen wie Gedächtnis, Sprache und Denken verbunden ist, immer noch spielerisches Verhalten an den Tag legen. Um die spezifischen neuronalen Strukturen zu finden, die mit dem Spielen verbunden sind, beschlossen Gloveli und ihre Kollegen, sich auf das Mittelhirn zu konzentrieren. Sergio Pellis, Neurowissenschaftler an der University of Lethbridge in Alberta, war von den Ergebnissen überrascht.
„Ich hatte erwartet, dass die PAG interessant sein würde, aber das war nicht der Fall Das interessant“, sagt Pellis, der an der aktuellen Studie nicht beteiligt war. „Es geht eindeutig um mehr als nur um die Weitergabe von Informationen.“
Das PAG hat bei verschiedenen Tieren eine Vielzahl bekannter Funktionen, sagt Pellis. Es ist beispielsweise maßgeblich an der Schmerzregulierung und dem Kampf-oder-Flucht-Verhalten beteiligt. Es sei jedoch schwierig zu erkennen, ob Spielen auch eine grundlegende Überlebensreaktion sei, bemerkt Gloveli.
„Es ist ein superinteressantes Konzept, über das wir nachdenken sollten, weil wir alle aus eigener Erfahrung wissen, wie sehr das Spielen für den Menschen instinktiv ist“, sagt sie. Studien haben beispielsweise gezeigt, dass Spielen für die Gesundheit eines Kindes von zentraler Bedeutung ist.
Studien zum Spiel im Gehirn waren früher viel schwieriger. Wissenschaftler verwendeten bei jungen Ratten eine implantierte Elektrode und einen dazugehörigen Draht – aber während sie spielten, störte ihr Herumhuschen die Aufzeichnung der Gehirnaktivität. Für die neue Studie verabreichte das Team den Ratten Muscimol und Lidocain, die die Zielregion des PAG hemmen. Anschließend zeichneten die Forscher die relevante neuronale Aktivität vor, während und nach dem Kitzeln der Ratten mit einer am Kopf der Tiere befestigten Sonde auf. Wenn der PAG inaktiv war, hörten die Ratten weitgehend auf zu ringen und zu quieken. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese PAG-Region für das Spielen von entscheidender Bedeutung sein könnte. Gloveli fügt jedoch hinzu: „Wir sagen nicht, dass das Spiel in der PAG beginnt und endet.“ Es ist an einem Schaltkreis anderer Gehirnregionen und Projektionen beteiligt.“
In der Studie wurden nur männliche Ratten verwendet, was eine wichtige Einschränkung darstellte, sagt Margaret McCarthy, Neurowissenschaftlerin an der University of Maryland School of Medicine, die nicht an der Forschung beteiligt war. Sie hofft, dass in Folgestudien weibliche Ratten einbezogen werden, von denen bekannt ist, dass sie unterschiedliche Spielgeschwindigkeiten und Arten haben, wie sie sich gerne an der Aktivität beteiligen.
Während McCarthy und Pellis sagen, dass diese Studie einen bedeutenden Fortschritt darstellt, fügen sie hinzu, dass Wissenschaftler nicht sicher sind, wie sich die Forschung von Nagetieren auf den Menschen übertragen lässt. Spielen ist außerdem ein unklares Konzept und lässt sich nicht eindeutig messen. Einige Experten sind der Meinung, dass es bei anderen Tieren schwer zu definieren sei.
„Wir können die Ratte nicht fragen: ‚Lachst du?‘ Fühlt sich das wie Kitzeln an? Fühlt sich das gut an?’ Wir müssen es aus den Dingen ableiten, die wir wissen, zum Beispiel, dass sie diese Lautäußerungen machen, wenn sie glücklich sind, und dass sie sie nicht machen, wenn sie nicht glücklich sind“, sagt McCarthy.
Auch wenn emotionale Zustände bei Tieren schwer zu unterscheiden sind, sagt Pellis, dass die Verfolgung ihres Verhaltens und die genaue Beobachtung, was in ihrem Gehirn passiert, zu „erstaunlichen“ Erkenntnissen führen kann, die Forscher den Grundlagen des Spiels näher bringen können.
