Wie die Hundezucht die Form und die Größe des Hundegehirns verändert?

(05.03.2018) Die Domestizierung und gezielte Zucht von Haushunden hat ihre Kopfform verschiedentlich verändert. Umbildungen führen bei einigen Rassen zum Beispiel zu verengten Atemwegen. Wie sie sich aber auf das Gehirn auswirken, war bisher nicht systematisch analysierbar.

Veterinärmedizinern der Universität Leipzig ist dies nun zusammen mit einem internationalen Team gelungen. Sie können Gehirnareale in magnetresonanztomographischen Aufnahmen (MRT) automatisch bestimmen - und mit ihrem "digitalen Gehirnatlas" auch Lage, Form und Größe des Gehirns von Hunderassen vergleichend untersuchen.


Lage verschiedener Gehirnareale im Hund: 3-Dimensionale Rekonstruktion der Haut und des Knochens aus dem MRT eines Beagles und die Projektion des Gehirnatlas

Ihre Ergebnisse hat die Forschergruppe kürzlich im renommierten Journal "Neuroimage" publiziert.

Der Atlas ermöglicht es, verschiedene Areale im Gehirn der Hunde zu vermessen. Insgesamt 64 Tiere unterschiedlicher Rassen haben die Forscher analysiert. Die Ergebnisse repräsentieren verschiedene Phänotypen (Erscheinungsbilder) und sind damit geeignet, verschiedene Rassen reproduzierbar zu untersuchen.

"Wir konnten zeigen, dass in einer homogenen Hunderasse der Frontallappen im Gehirn, der sowohl Bewegung, als auch das Sozialverhalten steuert, von allen untersuchten Gehirnarealen am stärksten variiert.

Demgegenüber schwankt in einer heterogenen klinischen Hundepopulation die Größe des Balkens (Corpus callosum), der den Informationsaustausch zwischen linker und rechter Gehirnhälfte ermöglicht, am stärksten", sagt Dr. Björn Nitzsche vom Veterinär-Anatomischen Institut der Universität Leipzig, der das Forschungsprojekt leitet.

Insgesamt sei die Varianz der Größenverhältnisse in einer gemischtrassigen Hundepopulation um mehr als das zehnfache größer als nach einer reinrassigen Züchtung.

"Trotz Gemeinsamkeiten bei wichtigen neurofunktionellen und -anatomischen Eigenschaften von Mensch und Hund wissen wir vergleichsweise nur sehr wenig über die Größe, Variabilität und Funktion des Gehirns unserer Hunderassen", erläutert Prof. Dr. Johannes Seeger, ebenfalls Forscher am Veterinär-Anatomischen Institut.

Methoden aus den rechengestützten Neurowissenschaften der Humanmedizin ermöglichten den Wissenschaftlern nun eine objektive und nachvollziehbare Analyse verschiedener Hunde-Hirnareale anhand von MRT-Aufnahmen.

Dafür entwickelten sie auch Wege der automatischen Verarbeitung der Bilder.

"Wir möchten mit unseren Forschungen dazu beitragen, die Konsequenzen der Jahrtausende alten selektiven Hundezucht objektiv und reproduzierbar zu untersuchen", erläutert der Leiter der Neurologie der Kleintierklinik der Universität Leipzig, Dr. Thomas Flegel. Der Gehirnatlas ist daher für alle interessierten Wissenschaftler frei verfügbar.

"Unsere Methode hat das Potenzial, wesentliche Fragen über die Einflüsse selektiver Zucht auf das Gehirn verschiedener Rassen nachvollziehbar zu beantworten und liefert darüber hinaus zukünftig auch die Möglichkeit, funktionelle Fragestellungen zum Verhalten reproduzierbar zu gestalten", prognostiziert Nitzsche.

Er arbeitet in seinem Forschungsprojekt mit Veterinärmedizinern, translationalen und grundlagenorientierten Wissenschaftlern zusammen.

Neben veterinärmedizinischen Klinikern und Anatomen der Universitäten Leipzig sind auch Wissenschaftler der Universitäten Gießen, Wien (Österreich) und Bern (Schweiz) beteiligt.

Gemeinsam mit Matthew Gounis, Professor der Abteilung für Radiologie und Leiter des New England Center for Stroke Research, Massachusetts Medical School in Worcester Massachusetts (USA) gelang es ihm, die Gehirnmorphologie von reinrassigen Beagles mit denen verschiedener Hunderassen zu vergleichen.

Ihre Ergebnisse hat die Forschergruppe kürzlich im renommierten Journal "Neuroimage" publiziert.

Publikation

Nitzsche, B, Boltze, J, Ludewig, E, Flegel, T, Schmidt, MJ, Seeger, J, Barthel, H, Brooks, OW, Gounis, MJ, Stoffel, MH, and Schulze, S.: A stereotaxic breed-averaged, symmetric T2w canine brain atlas including detailed morphological and volumetrical data sets. NeuroImage.2018.pii: S1053-8119(18)30066-1.
DOI: 10.1016/j.neuroimage.2018.01.066



Weitere Meldungen

Verschiedene Nervensignale im Stirnlappen der Brillenblattnasen-Fledermaus Carollia perspicillata (links) gehen Kommunikationslauten (oben) und Lauten zur Echo-Ortung (unten) voran.; Bildquelle: Julio C. Hechavarria, Goethe Universität Frankfurt

Rhythmische Nervensignale bestimmen Laute von Fledermäusen

Ein bestimmter neuronaler Schaltkreis im Gehirn kontrolliert bei Fledermäusen die Lautäußerungen der Tiere. Dies haben jetzt Biologen der Goethe-Universität Frankfurt herausgefunden
Weiterlesen

Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften

Affen kommunizieren, Menschen haben Sprache

Obwohl die Tiere hochkomplexe Fähigkeiten haben, Sprache können sie nicht. Welche Hirnstrukturen und Gene beim Menschen den Unterschied machen, will Angela D. Friederici vom MPI CBS herausfinden
Weiterlesen

Alexander Hecker M.Sc. und Prof. Dr. Stefan Schuster, Lehrstuhl für Tierphysiologie an der Universität Bayreuth.; Bildquelle: Christian Wißler

Bayreuther Biologen ergründen die Rolle der Mauthnerzellen in tierischen Gehirnen

Die Gehirne der meisten Fisch- und Amphibienarten enthalten ein Paar auffällig großer Nervenzellen. Es sind die größten Zellen, die in tierischen Gehirnen vorkommen
Weiterlesen

(links) 3D-Montage eines Mäusegehirns: repräsentative Schnitte sind aus einer lückenlosen Serie so angeordnet, dass auf der linken Hemisphäre ein Referenzbild aus einem Hirnatlas und auf der rechten Hemisphäre der genau dazu passe; Bildquelle: Georg Hafner

Tollwut- und Schnupfenviren helfen Neurowissenschaften

Ein „entschärftes“ Tollwutvirus hilft Göttinger Forschenden des Sonderforschungsbereichs 889 „Zelluläre Mechanismen sensorischer Verarbeitung“: gehirnweite Vernetzung von molekular definierten Nervenzellen wird sichtbar
Weiterlesen

Menschen, Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans haben unterschiedlich aussehende Schädelknochen und Gehirne. Aber sie haben das gleiche Asymmetriemuster wie man aus der unteren Reihe erkennen kann.; Bildquelle:  Simon Neubauer [CC BY-NC-ND 4.0]

Gehirnasymmetrie auch bei Menschenaffen

Die funktionelle Trennung der beiden Gehirnhälften und die damit verbundene Gehirnasymmetrie sind beim Menschen gut dokumentiert. Über die Gehirnasymmetrie unserer nächsten lebenden Verwandten, den Menschenaffen, war bisher jedoch wenig bekannt
Weiterlesen

CT/MRI-Daten eines Menschen (links), eines Schimpansen (Mitte) und eines Gorillas (rechts).; Bildquelle: J.L. Alatorre Warren, UZH

Hirn und Schädel entwickelten sich unabhängig voneinander

Das Gehirn des Menschen ist ungefähr dreimal so gross wie dasjenige eines Menschenaffen
Weiterlesen

Zieht ein Bild der Umwelt an den Augen vorbei, halten Zebrafische mit Schwimmbewegungen ihre Position. Neurobiologinnen zeigen, über welche Nervenzellbahnen dieses Verhalten koordiniert wird.; Bildquelle: MPI für Neurobiologie, Julia Kuhl

Das Gehirn im Fluss: Nervenzellen im Prätektum berechnen großflächige Bewegungen

Wir sehen mit dem Gehirn – die Augen liefern die Informationen. Doch, wie berechnen die Nervenzellen das Gesehene?
Weiterlesen

Löwenmännchen unterstützen die Weibchen kaum bei der Jungenaufzucht, verteidigen aber das Revier der Weibchen mit ihren Jungtieren.; Bildquelle: Sandra Heldstab

Väter verhelfen Säugetieren zu grösseren Gehirnen

Säugetierarten sind umso intelligenter, je grösser ihr Gehirn ist. Ein grosses Hirn auszubilden, benötigt aber sehr viel Energie
Weiterlesen


Wissenschaft


Universitäten


Neuerscheinungen