• Deutschlandfunk bei Facebook
  • Deutschlandfunk bei Twitter
  • Deutschlandfunk bei Google+
  • Deutschlandfunk bei Instagram

 
Seit 21:05 Uhr Musik-Panorama
StartseiteForschung aktuellFische in der Matrix20.12.2011

Fische in der Matrix

Virtuelles Aquarium gaukelt den Tieren Bewegung vor

An der Harvard-Universität gibt es ein virtuelles Aquarium für real existierende Fische. Genaugenommen leben auch die Wassertiere in einer virtuellen Welt - sogar irreale Gefahren und übernatürliche Superkräfte kommen dort vor.

Von Michael Lange

Ein Zebrafisch im echten Wasser. Beim Versuch in Harvard sieht das Tier um sich herum Animationen auf Bildschirmen.  (Universität Oregon)
Ein Zebrafisch im echten Wasser. Beim Versuch in Harvard sieht das Tier um sich herum Animationen auf Bildschirmen. (Universität Oregon)

Blitzschnell bewegen die zwei bis drei Zentimeter kleinen Zebrafische ihre Flossen hin und her. Sie schaffen bis zu 100 Schwanzschläge in der Sekunde. Das ist Weltrekord. Um herauszufinden, wie die Fische ihre schnellen Bewegungen steuern, musste der Neurobiologe Florian Engert von der Harvard-Universität in Boston sie zunächst stilllegen.

"Die einzige Möglichkeit, die wir haben, ist die Fische zu paralysieren, entweder vollkommen in Gelee einzubetten, damit sie sich nicht mehr rühren können oder Muskelparalytika zu verwenden, damit die Muskeln sich nicht mehr bewegen können. Das heißt: Die Tiere sind immer noch wach und können Informationen verarbeiten, aber die Muskeln bewegen sich nicht mehr."

Um beim ruhig gestellten Fisch dennoch die Illusion einer Bewegung zu erzeugen, brauchte Florian Engert einen Computer und mehrere Monitore.

"Wir stellen Computerscreens um den Fisch herum, und die spielen eine Fischwelt vor. Und immer, wenn der Fisch jetzt agiert, dann ändert sich die Welt. Also wenn der Fisch vorwärts schwimmt, strömt die Welt um ihn herum nach hinten. Wenn der Fisch nach links schwimmt, dreht sich die Welt nach rechts. Und wenn man sich das so anschaut, ist das tatsächlich wie in einem Computerspiel."

Der Fisch ist unterwegs und kommt doch nicht von der Stelle. In Wirklichkeit liegt er in einer flachen Wanne aus Glas. Der Fisch schwimmt nur in Gedanken. Damit die Welt auf die Gedanken des Fisches reagieren kann, haben die Forscher um Florian Engert die Nervenzellen der Zebrafische an den Computer gekoppelt. Der Fisch benutzt seine Nervenzellen zur Steuerung durch die virtuelle Welt – so wie ein Computerspieler einen Joy-Stick.

"Der Fisch benutzt im Endeffekt seine Muskelnervenzellen, um einen Joy-Stick zu bedienen, der ihm erlaubt in einer virtuellen Welt umher zu schwimmen."

Das virtuelle Aquarium können die Forscher nun nach Belieben verändern. So können sie einen Stein in das Aquarium hinein programmieren – und diesen Stein sogar virtuell erhitzen. Das heißt: Immer wenn sich der Fisch dem Stein in Gedanken nähert, werden seine Empfangsnerven für Hitzewahrnehmung von den Forschern gereizt. So lösen sie beim Fisch Fluchtverhalten aus.

Und es wird noch verrückter. Die Forscher können ihren Fischen Superkräfte verleihen – wie bei Superman. Sie ändern einfach das Verhältnis von Nervenaktivität und Wirkung. Wenn der Fisch vorwärts schwimmen will, bewegt sich die Welt um ihn herum nicht mehr in natürlicher Geschwindigkeit – sondern im zehnfachen oder sogar im 100-fachen Tempo.

"Wenn man ihnen plötzlich Superkraft gibt, dann schwimmen sie am Anfang mit 100 Sachen. Aber innerhalb von wenigen Sekunden lernen sie dann, das herunter zu regulieren und ganz behutsam zu schwimmen."

Die Fische können sich also an die virtuelle Umgebung anpassen. Ob sie die Natur vermissen und ob sie überhaupt wissen, dass ihre Welt unnatürlich ist, kann der Forscher natürlich nicht sagen. Florian Engert kann lediglich erforschen, wie das Nervensystem auf unnatürliche Erscheinungen – wie Superkräfte - reagiert.

"Wenn sich die Welt zu schnell bewegt für ein bestimmtes Signal oder wenn sie sich überhaupt nicht bewegt, dann stimmt etwas nicht mit der Welt. Und wir haben Nervenzellen gefunden, die ganz spezifisch auf dieses "da stimmt was nicht" reagieren. Und zwar zwei verschiedene Gruppen. Eine Gruppe von Nervenzellen, die nur dann antwortet, wenn zu viel passiert, wenn ich plötzlich zu viel Kraft habe. Und eine andere Gruppe, die nur dann antwortet, wenn zu wenig passiert."

Und die Forscher denken noch weiter. Nach der äußeren Welt wollen sie auch die innere Welt der Fische verändern – ihr Gedächtnis.

"Wenn wir eine Nervenzelle, wenn wir die gezielt töten, also nur die eine Nervenzelle löschen, dann ist das Gedächtnis weg. Und wir können langfristig sogar Gedächtnisse implantieren, so dass man also Gedächtnis löschen und Gedächtnis artifiziell implantieren kann."

So ließen sich künstliche Erfahrungen in das Fischgedächtnis einpflanzen. Nicht nur die Gegenwart auch die Vergangenheit der Fische wäre dann künstlich. Das klingt nach Science-Fiction. Aber wer weiß? Vielleicht werden eines Tages auch wir Menschen in einer virtuellen Welt leben – wie im Kinofilm "Matrix". Die Zebrafische sind schon einmal voraus geschwommen.

Das könnte sie auch interessieren

Entdecken Sie den Deutschlandfunk