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Neurobiologie: Acht Arme denken mit
Eine für Biologen und Robotiker gleichermaßen interessante Entdeckung: In Krakenarmen sind offenbar eigenständige, hoch komplexe Bewegungsprogramme gespeichert
Die achtarmigen Kraken sind sehr hoch entwickelte wirbellose Tiere - sie sehen räumlich und farbig und sind äußerst lernfähig. Sehr komplex erscheint auch die gleichzeitige Kontrolle ihrer acht Arme - so sehr, dass Wissenschaftler der Frage nachgingen, wie diese gesteuert werden. Ein Team von israelischen und italienischen Neurobiologen und Mathematikern um German Sumbre von der Hebräischen Universität in Jerusalem konnte im Laborexperiment nachweisen, dass jeder einzelne Arm komplexe Bewegungsprogramme gespeichert hat, die durch natürliche oder künstliche Stimulation abgerufen werden können.
Ausgangspunkt der Untersuchungen waren Beobachtungen, dass zum Beispiel in einem Kampf abgetrennte Octopus-Arme sich weiter bewegten - als seien sie noch immer mit dem Körper verwachsen. Die neuronalen Befehle für die Bewegungen konnten also nicht mehr vom Gehirn kommen, sondern mussten dem Arm bereits bekannt sein. Nach Laborexperimenten mit abgetrennten Octopus-Armen, die durch Stromstöße oder Berührungen stimuliert wurden, vermuten die Forscher, dass sich bei den Kraken für ihre komplexen Armbewegungen ein zweistufiges Befehlssystem entwickelt hat: Das Gehirn gibt den Bewegungsbefehl (Angriff, Wandern, Schwimmen, und so weiter), und die acht Arme setzen den Befehl mit einem eigenen, bereits festgelegten, aufeinander abgestimmten Bewegungsprogramm um. Dabei beginnen alle Armbewegungen eines Kraken (ganz gleich, ob es sich um Angriffs-, Wander- oder Schwimmbewegungen handelt) auf dieselbe Art und Weise: mit dem Ausstrecken des Armes und einem Abknicken der Armspitze.
Auch der schon länger bekannte innere Aufbau von Tintenfischarmen passt zu den neuen experimentellen Ergebnissen: Die Arme bestehen vorwiegend aus Muskeln mit etwas Bindegewebe und einem sehr großen Anteil an Nervenzellen, den Neuronen. In einem einzigen Arm sind insgesamt 50 Millionen Neuronen auf etwa zwei Meter Länge verteilt - wovon aber nur 400000 Nervenzellen für die Kontrolle von Muskelbewegungen eingesetzt werden. Der gesamte Rest ist vermutlich Bestandteil eines hoch komplexen peripheren Nervensystems, das die autarke Armbewegung steuert. Das Nervensystem der Arme ist durch vergleichsweise wenige Nervenstränge mit dem Gehirn verbunden.
Seit einigen Jahren interessieren sich auch immer mehr Informatiker und Robotiker für die Fähigkeiten von Kraken - als mögliches Vorbild für die Entwicklung von flexiblen Roboterarmen, die sich völlig frei in alle Richtungen ausdehnen und bewegen und dabei verschiedene Aufgaben erledigen sollen. Bislang wurden Roboterarme sehr oft dem menschlichen Armaufbau nachempfunden. Doch starre Achsen und wenige Gelenke schränken die Bewegungsfähigkeit eines Armes noch immer stark ein.
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