Ein winziger Wurm mit nur 300 Gehirn Zellen hat Wissenschaftler mit ihrer Fähigkeit, komplexe Entscheidungen zu treffen, schockiert. Diese wirbellosen Einsteins zeigen trotz geringer Neuronenleistung eine Reihe unterschiedlicher „intelligenter“ Verhaltensweisen, die je nach Situation variieren:Ihre Noggins sind mit rund 285 Millionen Mal weniger Neuronen ausgestattet als Menschen, die etwa 86 Milliarden dieser Nervenzellen haben.
Beweise für diesen komplexen Entscheidungsprozess fanden Forscher im Verhalten der Raubtierart Pristionchus pacificus der den Wurm Caenorhabditis elegans entweder jagen oder mit ihm konkurrieren kann für Essen. Beide Arten, die etwa 1 Millimeter lang werden, ernähren sich bevorzugt von Bakterien; jedoch P. pacificus kann auch zum Essen von C wechseln. elegans wenn Bakterien knapp sind. Das Team fand heraus, dass P. pacificus wird oft C beißen. elegans wenn die beiden Arten über Bakterien kollidieren, aber diese Bisse können verwendet werden, um ihre Konkurrenten entweder zu töten oder zu warnen.
Als P. pacificus stieß auf ein C. elegans Larven im Labor bissen und töteten sie die jugendlichen Nematoden, bevor sie sie fraßen; Als der räuberische Wurm jedoch gegen ausgewachsene C. elegans , verwendeten sie nicht-tödliche Bisse, die als territoriale Warnung dienen sollten, die C. elegans Erwachsene, um sich von den Bakterien zu entfernen. S. pacificus durchaus in der Lage sind, einen erwachsenen C. elegans Wurm, aber solche Kämpfe erfordern wahrscheinlich mehr Energie und riskieren möglicherweise Verletzungen. Daher glauben Forscher, dass P. pacificus Würmer entscheiden anhand der Größe und des Lebensstadiums von C. elegans, ob sie ihre Konkurrenten töten oder nicht .
„Wissenschaftler sind immer davon ausgegangen, dass Würmer einfach sind“, und infolgedessen nahmen die Teams an, dass die Bisse von P. pacificus hatte nur einen Zweck, sagte Hauptautorin Kathleen Quach, Neurobiologin am Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, Kalifornien, in einer Erklärung . „Eigentlich P. pacificus ist vielseitig und kann die gleiche Wirkung nutzen (beißen von C. elegans ), um verschiedene langfristige Ziele zu erreichen."
Während der Experimente, P. pacificus war auch eher bereit, C zu beißen. elegans als es weniger Bakterien gab, unabhängig von ihrem Lebensstadium, was darauf hindeutet, dass die Nematoden bei ihren Entscheidungen mehrere Arten von Informationen berücksichtigen können. Für einen Wurm mit nur 300 Neuronen ist dieses Maß an Entscheidungsfindung für Forscher sehr überraschend. Die Fähigkeit, Kosten und Nutzen einer Aktion mit mehreren möglichen Ergebnissen abzuwägen, wird häufig bei Wirbeltieren beobachtet, aber früher dachten Wissenschaftler, dass Wirbellosen diese Fähigkeit fehlt, so die Erklärung.
Die Forscher wissen nicht genau, wie P. pacificus mit so wenigen Neuronen so komplizierte Entscheidungen trifft. Als das Team jedoch die Fähigkeit des Wurms hemmte, Dopamin zu produzieren, eine Chemikalie, die als Neurotransmitter bekannt ist und bei den meisten Tieren zum Feuern von Nervenzellen verwendet wird, veranlasste dies, dass die Würmer auf erwachsene C. elegans Würmer mit territorialen Bissen. Die Forscher hemmten auch die Fähigkeit des Wurms, Octopamin zu produzieren, einen Neurotransmitter, der ausschließlich in Wirbellosen vorkommt, was dazu führte, dass sich die Würmer weniger auf erwachsenes C konzentrierten. elegans stattdessen Würmer und Ziellarven. Es ist daher wahrscheinlich, dass diese beiden Neurotransmitter eine Schlüsselrolle bei der Entscheidungsfindung spielen, schreiben die Forscher in der Veröffentlichung.
In zukünftigen Forschungsarbeiten plant das Team, den Entscheidungsprozess von P. pacificus in verschiedenen Szenarien und um mehr über die Rolle von Neurotransmittern in diesem Prozess zu erfahren. Die neue Forschung könnte einen Einblick in die Entwicklung der Entscheidungsfindung geben von einfachen mikroskopisch kleinen Organismen bis hin zu größeren Tieren wie Menschen, schrieben die Forscher in dem Papier.
„Sogar einfache Systeme wie Würmer haben unterschiedliche Strategien, und sie können zwischen diesen Strategien wählen und entscheiden, welche in einer bestimmten Situation für sie am besten funktioniert“, sagte Co-Autor Sreekanth Chalasani, ebenfalls Neurobiologe am Salk Institute for Biological Studies die Aussage. "Das bietet einen Rahmen, um zu verstehen, wie diese Entscheidungen in komplexeren Systemen wie Menschen getroffen werden."
Die Ergebnisse haben auch potenzielle Auswirkungen auf die künstliche Intelligenz (KI), weil das Verständnis, wie Würmer mit so wenigen Neuronen komplexe Entscheidungen treffen, zu KI-Algorithmen führen könnte, die mit möglichst wenigen Verbindungen arbeiten, was ihre Effizienz erheblich steigern würde, Science Alert gemeldet.
Die Studie wurde online am 7. März in der Zeitschrift Current Biology veröffentlicht .