Gehirngröße und Intelligenz

Es gibt nach dem Vergleich zahlreicher Studien einen mäßigen Zusammenhang zwischen Gehirngröße und der intellektuellen Leistung, d. h., dass die Größe des Gehirns für Leistungen etwa bei IQ-Tests eher eine untergeordnete Rolle spielt. Entscheidend ist vielmehr die Struktur des Gehirns, also der Aufbau von Cortex, Mittelhirn, Kleinhirn usw. und dass weiße und graue Gehirnmasse optimal miteinander verbunden sind. Der schwache Zusammenhang zwischen Gehirngröße und Intelligenz lässt sich eher als Art kognitive Reserve interpretieren, denn wenn gewisse Hirnareale nur suboptimal funktionieren, kann man auf diese Reservekapazität zurückgreifen.

Genç et al. (2018) haben in einer Untersuchung der Gehirne von 259 Männern und Frauen mittels Neurite Orientation Dispersion and Density Imaging (einer besondere Form der Magnetresonanztomografie) untersucht, wieviele Dendriten zu anderen Nervenzellen in Verbindung stehen, wobei alle Probanden auch einen Intelligenztest durchführten. Dabei zeigte sich, dass je intelligenter ein Mensch ist, desto weniger Dendriten er in der Großhirnrinde aufweist. Anhand des öffentlich zugänglichen Datensatzes des Human-Connectome-Projekts konnte dieses Ergebnis bestätigt werden, denn der Zusammenhang zwischen Dendritenmenge und Intelligenz fand sich auch in dieser Stichprobe. Dadurch konnte bestätigt werden, dass intelligentere Menschen trotz ihrer vergleichsweise hohen Anzahl an Nervenzellen weniger neuronale Aktivität beim Bearbeiten eines Intelligenztests zeigen als die Gehirne von weniger intelligenten Menschen. Intelligente Gehirne zeichnen sich offenbar durch eine effiziente Vernetzung der Neuronen aus, sodass eine hohe Denkleistung bei möglichst geringer neuronaler Aktivität erzielbar ist.

Mit einem durchschnittlichen Gewicht von 1300 bis 1500 Gramm hat das menschliche Gehirn einen Anteil von etwa 2 % am Körpergewicht, während ein Schimpansengehirn mit einem Gewicht von rund 420 Gramm nur knapp ein Prozent und ein Elefantengehirn mit 5000 Gramm nur rund 0,2 % des jeweiligen Körpergewichts ausmacht. Allerdings wird der Mensch bezüglich seines relativen Gehirngewichtes von manchen Kleinsäugern übertroffen, denn bei Spitzmäusen beträgt das Gehirngewicht 4 Prozent des Körpergewichtes, doch auch innerhalb der Primaten besitzen einige kleinere Arten wie die Kapuzineraffen ein etwa gleich hohes relatives Gehirngewicht. Bezogen auf die Körpergrösse ist das Gehirn jedoch zwei- bis dreimal so gross wie das eines Primaten derselben Körpergröße.

Hunde verfügen über etwa 530 Millionen Neuronen, Katzen nur über 250 Millionen, wobei Hunde zur den Tieren mit den meisten Neuronen zählen, obwohl sie im Verhältnis zu ihrer Körpergröße nicht das größte Gehirn haben. Hunde besitzen rein biologisch gesehen die Fähigkeit, komplexere und flexiblere Dinge anzustellen als Katzen. Waschbären haben übrigens eine ähnlich große Neuronen-Anzahl wie Hunde bei einem deutlich kleineren Gehirn. Waschbären sind aber nicht sehr typisch für Karnivoren, doch sie haben eine Neuronendichte, wie man sie sonst nur bei Primaten findet . Das Gehirn eines Braunbären hingegen ist etwa zehn Mal größer als das einer Katze, er besitzt aber nicht mehr Neuronen als diese.

Lea & Osthaus (2018) haben in einer Studie gezeigt, dass die Intelligenz von Hunden überschätzt wird, denn Hunde sind nicht unbedingt klüger als andere Tiere. Eine Metaanalyse von dreihundert Studien zeigte, dass Hunde zwar in einigen Fällen tatsächlich schlauer handelten als etwa Schimpansen, doch es gibt vergleichbare Tierarten, die mindestens genauso gut abschneiden wie Hunde, z. B.  Wölfe, Bären, Löwen und Hyänen. Auch die Hunden zugeschriebenen außergewöhnlichen auditiven Fähigkeiten, etwa die Unterscheidung von Stimmen, besitzen auch Katzen, nur reagieren sie nicht unbedingt so darauf, wie Menschen es sich wünschen, sodass es auch schwieriger ist, eine Katze zu dressieren. Stimmen gut voneinander unterscheiden können auch Flusspferde, Zwergotter oder Schafe. Vor allem Wölfe sind lernfähiger als Hunde.

Übrigens: Verglichen mit ihren verwandeten Reptilienarten haben Vögel auch ein größeres Gehirn im Verhältnis zu ihrer Körpergröße, was ihnen die für das Fliegen nötigen Fähigkeiten wie eine besonders gute Sicht und Koordination ermöglicht. Dreidimensionale Untersuchungen der Schädel von Dinosauriern und Vögeln ergaben jedoch, dass zumindest einige Saurierarten wie die gefiederten Oviraptoro-Dinosaurier und die vogelähnlichen Troodontidae, die etwa zur gleichen Zeit wie der Urvogel lebten, ebenfalls über ein flugtaugliches Gehirn verfügten.

Domestikation die Ursache einer Verkleinerung des menschlichen Gehirns?

Nach Ansicht von manchen Anthropologen hat der frühe Homo sapiens mit hoher Wahrscheinlichkeit denselben Verstand besessen hat Menschen der Neuzeit, wobei alles, was ihm fehlte, die Geschichte an Entdeckungen war, die hinter uns liegt. Manche sind sogar der Meinung, dass die Menschen in der Urzeit über eine höhere Intelligenz verfügten als heute, denn die intellektuellen Fähigkeiten der Menschheit nahmen mit dem Aufkommen der Landwirtschaft und dem starken Anwachsen der Bevölkerung vor rund 15000 Jahren ab, also mit dem Phänomen der Domestikation. Bekanntlich gibt es diesen Vorgang auch bei Tieren, die domestiziert werden, denn sie müssen nicht mehr für sich selber sorgen und dementsprechend auch weniger Probleme selbst lösen, sodass ihre Gehirne durch den fehlenden Selektionsdruck allmählich schrumpfen.  Von den rund dreißig Tiergruppen, die vom Menschen domestiziert wurden, hat jede einzelne 10 bis 15 Prozent ihres Gehirnvolumens im Vergleich zu der ursprünglichen Art verloren. Dieses Phänomen geht unter anderem auch mit reduzierter Aggressivität, einer zierlicheren Statur, kleineren Zähnen und flacheren Gesichtern einher. Eine Studie, die die kognitiven Fähigkeiten von Wölfen und Hunden vergleicht, kam zu dem Ergebnis, dass Wölfe die besseren und vor allem hartnäckigeren Problemlöser sind, während Hunde relativ schnell bei ihren Herrchen nach Hilfe suchen und deren Signale besser interpretieren können. Das sind alles Merkmale, die mit den Veränderungen, die der moderne Mensch durchlaufen hat, in Einklang stehen. Die Gehirngröße ist beim Menschen seit der Steinzeit um gut zehn Prozent geschrumpft und liegt heute  im Durchschnitt bei 1350 Kubikzentimetern. Der Cro-Magnon Mensch hatte hingegen noch ein Hirnvolumen von etwa 1500 Kubikzentimetern. Auch beim Menschen ist das Gehirn zwar insgesamt geschrumpft ist, doch hat sich das Stirnhirn stetig vergrößert, also in jenem Bereich, in dem das Sozialverhalten primär geregelt wird (Zimmerschied, 2016).

Siehe dazu Aufbau des Gehirns.

Gehirngröße bei Raubtieren doch entscheidend

In einer Studie haben Forscher das Geschick, eine Box entriegeln, um an einen darin versteckten Leckerbissen zu gelangen, bei 39 Arten verglichen. Entscheidend für den Erfolg war tendenziell die Größe des Gehirns im Verhältnis zum Körper. Am erfolgreichsten waren Bären, die zu 70 Prozent herausfanden, wie sie ans Futter kommen. Kleinbären wie etwa Waschbären kamen zu 54 Prozent ans Futter, Marder zu 47 Prozent. Schlusslicht waren Erdmännchen oder Mungos , denn kein Vertreter dieser Gruppe konnte die Box öffnen. Die Ergebnisse widerlegen demnach die social brain-Hypothese, nach der Tiere, die in großen Sozialverbänden leben, besonders intelligent wären.

Gehirnreifung bei Huftieren beschleunigt

Bekanntlich müssen Huftiere sofort nach ihrer Geburt mit ihren Herden ziehen und kommen daher mit nahezu komplett ausgereifter Wahrnehmung und Motorik auf die Welt. Nun untersuchten Ernst et al. (2018) die Gehirnentwicklung bei Föten des Europäischen Wildschweins vom 35 Tage alten Embryonalstadium bis 30 Tage nach der Geburt. Ausgewachsene Wildschweine haben ein hochgradig gefurchtes Gehirn, wobei das grundlegende Muster bereits im 60 Tage alten Embryo erkennbar ist, also etwa nach der Hälfte der 114-tägigen Tragezeit, und bis zur Geburt ist das Furchungsmuster weitgehend ausgereift. Bereits 30 Tage vor der Geburt lassen sich in der Hirnrinde Neuronen erkennen, die auch im erwachsenen Gehirn noch zu finden sind, wobei diese Neuronen auch den Botenstoff GABA produzieren und in ihrer Wirkung hemmend sind. Bei Nagetieren und Fleischfressern lassen sich diese Neuronentypen der adulten Hirnrinde erst etwa zwei Wochen nach der Geburt beobachten. Diese Neuronentypen sind ihrem Erscheinungsbild nach bei Huftieren, Nagern und Carnivoren sehr ähnlich, doch der zeitliche Verlauf der Reifung ist bei Huftieren in die Fetalperiode verlagert.

Literatur

Sarah Benson-Amram, Ben Dantzer, Gregory Stricker, Eli M. Swanson & Kay E. Holekamp (2016). Brain size predicts problem-solving ability in mammalian carnivores- PNAS, doi:10.1073/pnas.1505913113.
Ernst, L., Darschnik, S., Roos, J., González-Gómez, M., Beemelmans, C., Engelhardt, M., Meyer, G. & Wahle, P. (2018). Fast prenatal development of the NPY neuron system in the neocortex of the European wild boar, Sus scrofa. Brain Structure and Function, doi:10.1007/s00429-018-1725-y.
Genç, E., Fraenz, Ch., Schlüter, C., Friedrich, P., Hossiep, R., Voelkle, M. C., Ling, J. M., Güntürkün, O. & Jung, R. E. (2018). Diffusion markers of dendritic density and arborization in gray matter predict differences in intelligence. Nature Communications, 9, doi:10.1038/s41467-018-04268-8.
Lea, S.E.G. & Osthaus, B. (2018). In what sense are dogs special? Canine cognition in comparative context. Learning & Behavior, 1–29, doi:10.3758/s13420-018-0349-7.
http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/intelligenz-von-hunden-wird-ueberschaetzt-a-1231041.html (18-10-05)
Roth, G. (1998). Das Gehirn und seine Wirklichkeit. Frankfurt: Suhrkamp.
Zimmerschied, P. (2016). Unsere genialen Vorfahren.
WWW: http://www.heise.de/tp/artikel/48/48816/1.html (16-07-17)