Eine Debatte der Leibniz-Gemeinschaft Lern- und Gedächtnisforschung braucht Tierversuche

Bild von Eckart D. Gundelfinger
Leibniz-Institut für Neurobiologie

Expertise:

Eckart D. Gundelfinger studierte Biologie in Stuttgart. Nach Promotion und Postdoc-Zeit in Tübingen und am European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg begann er 1984 an der Universität Heidelberg über molekulare Hirnprozesse zu forschen. 1988 wechselte er an das Zentrum für molekulare Neurobiologie in Hamburg und 1992 als Abteilungsleiter an das Leibniz-Institut für Neurobiologie Magdeburg. Seit 2010 leitet er dieses Zentrum für Lern- und Gedächtnisforschung. Er forscht über die Funktion von Hirn-Synapsen bei Lernprozessen.

Lern- und Gedächtnisprozesse in Gehirn sind für eine wissensbasierte Gesellschaft sehr wichtig. Diese Prozesse sind so komplex, dass wir sie ohne Tierversuche nicht verstehen können. Tierversuche sind zudem nicht automatisch mit Schmerz verbunden und können für Nutztiere auch nützlich sein.

Die Wahrnehmung der Umwelt und die sinnvolle Interaktion mit anderen Individuen werden vom Gehirn gesteuert, ebenso wie Kreativität und Erfindungsreichtum, Entscheidungsfreude und kognitive Kontrolle. Gedächtnisfunktionen wie effizientes Einlesen und Speichern von Information sowie der Abruf, Abgleich und nicht zuletzt das Vergessen von Gedächtnisinhalten sind notwendig, um Situationen zu bewerten und erfahrungsbasiert zu handeln. Je genauer es uns gelingt, die biologischen Mechanismen des Lernens und Erinnerns zu entschlüsseln, umso größer wird unser Verständnis menschlichen Verhaltens und Handelns auf individueller wie gesellschaftlicher Ebene. Insbesondere in einer wissensorientierten, von ihrer Kreativität und ihrem Know-how lebenden Gesellschaft mit schrumpfender Bevölkerung ist es von fundamentaler Bedeutung, die zugrunde liegenden Hirnprozesse zu verstehen, um für die Bewältigung essentieller Zukunftsfragen wie bessere Bildung und lebenslanges Lernen, gesundes Altern und Umgang mit dem demographischen Wandel gut gerüstet zu sein.

Auch Tierversuche sind dazu notwendig und vernünftig:

Höhere Hirnprozesse wie Lernen und Gedächtnis verstehen wir nur durch vergleichende Studien an lebenden Organismen.

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Die grundlegenden Mechanismen für höhere Hirnfunktionen wie Lernen und Gedächtnis, Motivation, gezielte Aufmerksamkeit und Entscheidungsverhalten haben sich im Verlauf der Entwicklungsgeschichte der Lebewesen herausgebildet und können deshalb auf verschiedenen Entwicklungsstufen der Evolution untersucht werden. So kann beispielsweise auch eine Fliege lernen, Reizen, die negative Konsequenzen anzeigen, auszuweichen, aber demselben Reiz zu folgen, wenn er einer positiven Konsequenz vorausgeht. Nagetiere wie Ratten und Mäuse sind in der Lage, komplexeste Zusammenhänge zu lernen und Kategorien zu bilden – also Schlüsse aus ähnlichen früheren Ereignissen zu ziehen und auf aktuelle Situationen anzuwenden.

Molekulare und zelluläre Teilmechanismen dieser vielschichtigen Hirnprozesse lassen sich auch ohne Tierversuch analysieren, zum Beispiel an isolierten Molekülen im Reagenzglas, an lebenden Zellen in Kultur oder an Organpräparaten. Die komplexen physiologischen Vorgänge jedoch, die über einen längeren Zeitraum im Gehirn ablaufen und deren Beobachtung eine hohe zeitliche Auflösung erfordert, können nur am lebenden Organismus studiert werden. Da die Komplexität des Gehirns nicht beliebig in denkbaren Modellsystemen in vitro in der Zellkultur oder in silico in der Computersimulation darstellbar ist, müssen diese Prozesse an Menschen oder Tieren untersucht werden. Heute steht eine Vielzahl von nicht-invasiven oder minimal invasiven Technologien zur Verfügung, um Hirnaktivitäten während kognitiver Leistungen beim Menschen zu messen. Die erhaltenen Daten sind aber zumeist korrelativ beschreibend und lassen sich in ihrer physiologischen Bedeutung nur im Vergleich mit invasiv erhobenen Daten an Tieren interpretieren.

Tierversuche sind nicht automatisch mit Schmerzen verbunden – sie können Tieren sogar Spaß machen.

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Tierversuche werden landläufig mit Unannehmlichkeiten bis hin zur Qual für das Tier gleichgesetzt. Dies ist nicht notwendigerweise der Fall. Im Gegenteil: Viele Versuche gelingen nur in Kooperation mit dem Tier. Gerade in der Lernforschung ist es unumgänglich, artgerechte Versuchs- und Haltungsbedingungen herzustellen, um optimale Lernerfolge zu erzielen. Eine Ratte im Wasserlabyrinth auf der Suche nach der Plattform oder im Lochbrett-Labyrinth auf der Suche nach Futter zeigt normalerweise keine Aversion gegen die Versuchsdurchführung. Selbst eine Maus oder eine Wüstenrennmaus mit implantierter Mess- oder Stimulationselektrode zeigt in der Regel kooperatives Verhalten im Lernversuch, weil sie durch die Implantation keine Schmerzen hat und in ihrem Verhalten nicht eingeschränkt wird – ebenso wie beispielsweise ein Parkinson-Patient, der mit einer solchen Elektrode im Hirn seinen Alltag besser meistert.

Tierversuche ermöglichen Lösungsansätze für entwicklungsbedingte oder neurodegenerative Lern- und Gedächtnisstörungen.

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Die zielgerichtete Behandlung von Lern- und Gedächtnisstörungen bedarf einer mechanistischen Aufklärung der zugrundeliegenden Prozesse. Auch eine optimale Diagnostik fußt auf dem Wissen um verursachende Fehlfunktionen. Viele klinisch relevante Hirnfunktionsstörungen gehen mit Lern- und Gedächtnisproblemen einher. Das Spektrum reicht von Entwicklungsstörungen, die genetisch oder durch frühkindliche Traumata bedingt sind und beispielsweise zu Autismus-Erkrankungen oder intellektuellen Einschränkungen führen können, bis hin zu alternsbedingten milden Lerndefiziten oder gar Demenz. Auch jedem Suchtverhalten liegt ein fehlgesteuerter neuronaler Lernprozess zugrunde.

Die demographische Entwicklung unserer Gesellschaft lässt erwarten, dass gedächtnisabhängige Störungen im Alter stark zunehmen werden, was mit enormen Kosten verbunden sein wird. Um die pathologischen Veränderungen beim Menschen zu verstehen, können heute ausgeklügelte Tiermodelle eingesetzt werden, an denen beispielsweise genetische Einflüsse, Ernährungsfaktoren oder chronische Entzündungen im alternden Gehirn analysiert werden können.

Auch Nutztiere profitieren von Erkenntnissen aus Tierversuchen.

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Die Tierhaltung in der modernen Landwirtschaft ist häufig Zielscheibe der Kritik. Wer Haltungsbedingungen verbessern will, muss verstehen, wie Umweltgegebenheiten kognitive Prozesse bei den Tieren  beeinflussen.

Selbst eine einigermaßen artgerechte Haltung von Hunden und Katzen im Menschen-bestimmten Umfeld kann durch experimentelle Forschung zu verhaltenssteuernden Hirnmechanismen verbessert werden. Schließlich profitiert auch die Veterinärmedizin in ähnlicher Weise wie die Humanmedizin vom Fortschritt der Neurowissenschaften.

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