Die Frage, ob Insekten ein Gehirn haben und inwieweit ihre kognitiven Fähigkeiten denen von Lebewesen mit komplexeren Gehirnen ähneln, ist ein faszinierendes Forschungsgebiet. Obwohl Insekten oft als einfache Kreaturen abgetan werden, deuten jüngste Studien darauf hin, dass sie zu erstaunlichen Leistungen fähig sind, die unser Verständnis von Intelligenz im Tierreich in Frage stellen.
Die Gehirnstruktur von Insekten
Insekten haben ein Gehirn, das jedoch im Vergleich zu dem von Wirbeltieren relativ klein ist. Laut dem TV-Beitrag "Smarte Insekten - Wie winzige Gehirne Geniales leisten" auf 3sat kann es so klein wie ein Reiskorn sein. Das Gehirn eines Insekts besteht laut Universität Göttingen "nur" aus etwa Hunderttausend bis eine Million Nervenzellen, im Vergleich zu den hundert Milliarden Nervenzellen im menschlichen Gehirn. Wie die Zeitschrift Spektrum Wissenschaft schreibt, besteht dieses aus einem Zentralnervensystem, das sich wiederum aus sogenannten Ganglien zusammensetzt. Das Zentrum des Gehirns beziehungsweise Nervensystems von Insekten wird im sogenannten Oberschlundganglion (Zentralhirn) lokalisiert, so das Wissenschaftsmagazin.
Trotz ihrer geringen Größe können Insekten bemerkenswerte kognitive Fähigkeiten zeigen. Forscher haben herausgefunden, dass Insekten mehr Informationen verarbeiten können als ein Supercomputer. Bei einer Fruchtfliegenart wurden 199.380 Gehirnzellen gefunden, bei drei Mückenarten 217.910 bis 225.911 Gehirnzellen. Die Zahl von etwa 200.000 stellt laut den Forschern wahrscheinlich eine Basis oder eine Art „Mindestvoraussetzung“ für komplizierte Aufgaben dar.
Kognitive Fähigkeiten von Insekten
Lange Zeit ging die Forschung davon aus, dass Insekten rein mechanisch nach einem einfachen Reiz-Reaktions-Schema agieren würden. Experimentelle Studien haben jedoch gezeigt, dass Insekten einfache kognitive Fähigkeiten besitzen, wie die Bildung und der Abruf von Gedächtnissen und die erfahrungsbasierte Entscheidungsfindung. Trotz ihrer vergleichsweise kleinen Gehirne zeigen sie komplexe Verhaltensmuster.
Ein konkretes Entscheidungszentrum ist der sogenannte Pilzkörper im Zentralhirn von Insekten. Dieses Ergebnis ändert die Sichtweise auf den Pilzkörper, der nun als Zentrum für Gedächtnisbildung und Verhaltensentscheidung gesehen werden kann. Die Erforschung von Insektengehirnen ist auch für das Verständnis der Funktion von komplexeren Gehirnen relevant.
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Lernen und Problemlösen
Der deutsche Verhaltensbiologe Lars Chittka gilt als einer der Pioniere auf dem Gebiet der Verhaltensforschung von Bienen und Hummeln. In einem Experiment wurden Hummeln mit Plastikblumen präsentiert, die Nektar enthielten, aber durch transparente Platten verschlossen waren. Der einzige Weg zum Nektar bestand darin, an einem Faden zu ziehen, um die Fressnäpfe hervorzuziehen und von den Glasplatten zu befreien. Nach anfänglichen Schwierigkeiten lernten die Hummeln, wie es geht.
Das Hummel-Experiment zeigt, dass die Tiere offenbar ein völlig neues Verhalten erlernen und darüber hinaus diese Erkenntnis sogar weitergeben können. Es setzt eine gewisse "Abstraktionsfähigkeit" voraus: Die "Schülerhummel" muss den Zweck des Tuns der "Lehrerhummel" erkennen und ihr eigenes Vorgehen entsprechend planen. Einen solchen Plan zu haben und diesen auch anpassen zu können setze voraus, die Konsequenzen des eigenen Handelns vorauszusehen.
Werkzeuggebrauch und Rechnen
Insekten zeigen auch andere bemerkenswerte Fähigkeiten, die auf Intelligenz schließen lassen. Ameisen der Gattung Aphaenogaster verwenden Holzstückchen sowie Staub- oder Sandkörnchen, die sie als eine Art Schwamm nutzen, um Flüssigkeiten wie Wasser oder Nektarflüssigkeit ins heimische Nest zu transportieren.
Honigbienen können einfache Matheaufgaben lösen. Forschende der RMIT University in Melbourne haben in verschiedenen Experimenten mit Farbtafeln herausgefunden, das Bienen Matheaufgaben lösen können. Die Farbtafeln haben verschiedene Farben und unterschiedlich viele Quadrate. Bereits kurz nach dem Training haben die Bienen begriffen, dass Blau für Addition und Gelb für Subtraktion steht und haben dann Aufgaben wie 2+1 oder 4-1 gelöst.
Logisches Denken
Wespen können logisch Planen. Forschende der Universität Michigan haben Feldwespen darauf trainiert, zwischen zwei Farben zu unterscheiden. Wenn sich die Wespen der falschen Farbe annähern, bekommen sie als eine Art Bestrafung einen leichten Stromschlag. So lernen die Wespen innerhalb weniger Tage besser auf der Farbe A anstatt auf Farbe B zu landen, und lieber auf C als auf B und so weiter. Letztendlich beherrschen sie vier Farbpaare mit fünf verschiedenen Farben. In einem nächsten Schritt haben die Forschenden den Wespen neue Farbkombinationen präsentiert, mit denen sie vorher noch nicht konfrontiert waren. Und tatsächlich sind die Wespen auch bei den ihnen unbekannten Kombinationen auf den richtigen Farben gelandet. Für die Forschenden ein klarer Beweis, dass Wespen logisch schlussfolgern können.
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Schmerzempfinden bei Insekten
Von allen Empfindungen ist das Schmerzempfinden am besten untersucht. Um Schmerzen empfinden zu können, so die neue Annahme, benötigt ein Organismus ein zentrales Nervensystem und Schmerzrezeptoren (Nozizeptoren), die Signale an das Gehirn senden, wenn irgendwo im Körper Nerven verletzt werden. Die meisten Insekten verfügen über keine Nozizeptoren.
Allerdings gilt das nicht für alle Insekten: Fruchtfliegen etwa haben Nozizeptoren. Als Forschende um Gregory Neely der University of Sydney Fruchtfliegen am Bein verletzten, fanden sie nicht nur, dass diese überempfindlich auf hohe Temperaturen reagierten. Sie fanden auch, dass diese Reaktion erhalten blieb, nachdem das Bein verheilt war. Fliegen empfinden nicht nur Schmerzen, sie haben auch, wie der Mensch, ein Schmerzgedächtnis.
Auch Kakerlaken zeigen Schmerzreaktionen. Bei ihnen werden die Schmerzsignale durch besondere Nervenstränge zu einem Nervenknoten im Kopf geleitet. Wenn man den entfernt, lässt die Schmerzreaktion der Tiere stark nach.
Tiere ohne Gehirn
Nicht alle Tiere haben ein Gehirn. Bei im Wasser lebenden Nesseltieren wurden keinerlei Anzeichen auf ein Gehirn festgestellt. Nesseltiere bestehen zu 99 % aus Wasser. Demnach besitzen sie weder ein Gehirn, noch Blut oder ein Herz. Ihr Körper ist lediglich aus zwei Zellschichten aufgebaut. Nesseltiere leben ausschließlich im Wasser. Aus diesem Grund gibt es höchstwahrscheinlich auch kein Landtier ohne Gehirn.
Zu den Nesseltieren gehören:
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- Quallen: Quallen haben kein Gehirn und greifen so auch nicht absichtlich an, sondern schweben nur im Wasser herum. Bei manchen Arten wurden jedoch Augen festgestellt.
- Korallen: Korallen bestehen aus winzigen Polypen. Da sie ebenfalls zu den Nesseltieren gehören, besitzen sie kein Gehirn.
- Seeanemonen: Obwohl sie kein Gehirn und nur wenige Nervenzellen besitzen, fanden Forscher heraus, dass sie lernfähig sind.
- Seemoos: Seemoos besteht aus einer Vielzahl von Polypenstöcken und gehört deshalb zu den Nesseltieren.
Gehirngröße und Intelligenz
Intelligenz hat nichts mit der Größe des Gehirns zu tun. Ein großes Hirn bedeutet nicht automatisch auch mehr Intelligenz. Beispielsweise ist das Hirn eines Wales bis zu neun Kilogramm schwer und enthält mehr als 200 Milliarden Nervenzellen. Das Hirn eines Menschen wiegt dagegen gerade einmal 1,3 Kilogramm und hat nur 85 Milliarden Nervenzellen. Trotzdem ist der Wal nicht intelligenter als ein Mensch - nach unserem Kenntnisstand. Ein Insektenhirn wiegt dagegen gerade mal ein tausendstel Gramm und leistet trotzdem Beachtliches. Nach Ansicht der englischen Wissenschaftler hängt Intelligenz nicht entscheidend von der Hirngröße, sondern von der Art der neuronalen Verschaltung ab. Und dazu sind offenbar nur wenige Neuronen (Nervenzellen) notwendig.