Neurobiologie: Wie Fliegen Erfahrungen speichern

Auch Tiere sind lernfähig, das weiß man spätestens, seit Iwan Petrowitsch Pawlow zu Beginn des 20. Jahrhunderts Hunde darauf trainierte, dass ihnen schon beim Läuten eines Klingeltons das Wasser im Maul zusammenlief. Die Tiere lernten einen bestimmten Ablauf von Ereignissen – es klingelt, dann gibt es Futter – durch die stetige Wiederholung der Situation. Klassische Konditionierung nennen das Psychologen.

Ihr gegenüber steht die operante Konditionierung. Dabei wird ein spontanes Verhalten durch Belohnung verstärkt. Wenn etwa Ratten bei jedem zufälligen Drücken eines Hebels Futter erhalten, lernen sie bald, den Hebel gezielt zu bedienen.

Der Neurobiologe Björn Brembs und seine Kollegen von der Freien Universität Berlin wollten nun herausfinden, was bei der klassischen und der operanten Konditionierung genau im Gehirn der Tiere abläuft. Über ihre Ergebnisse berichten sie im Fachblatt „Current Biology“ (Band 18, Seite 1168).

Die Forscher schalteten bei Taufliegen ein Gen aus, das mutmaßlich bei beiden Lernformen eine Rolle spielt. Dann machten sie mit ihnen ein typisches Experiment nach Pawlow: Sie setzten die Fliegen in einen Behälter, der mal in grünes, mal in blaues Licht gehüllt wurde. Bei Blau wurde es gleichzeitig heiß in der Box, was den Insekten unangenehm ist. In einem zweiten Versuch lösten die Fliegen den Hitzereiz und die Bestrahlung in Blau selbst aus. Und zwar immer dann, wenn sie nach rechts flogen. Steuerten sie nach links, blieb es kühl. In einem dritten Experiment wurde nur das reine operante Lernen getestet; das heißt, flog die Fliege nach rechts, wurde es heiß, blaues Licht als Warnung gab es nicht mehr.

Die Fliegen, denen das Lerngen fehlte, waren nicht in der Lage, die Farbe des Lichts und die drohende Hitze geistig zu verknüpfen. „Doch als sie im dritten Versuch einfach nur das reine Verhalten durch Belohnung oder Bestrafung lernen sollten, waren sie sogar besser als ihre Artgenossen, bei denen die bekannten Lerngene intakt waren“, sagte Brembs dem Tagesspiegel. „Das zeigt, dass die bisher entdeckten Gene beim Verhaltenslernen offenbar keine Rolle spielen.“

Bei ihren Experimenten entdeckten die Forscher allerdings ein weiteres Gen, welches das Gewohnheitslernen steuert. Fliegen, die diese Erbvariante trugen, konnten sich das, was sie in den Experimenten gelernt hatten, länger als einen Tag merken – für Fliegen eine Ewigkeit. 

Dagny Lüdemann