Primatenforschung an Max-Planck-Instituten

Im Freiland und im Zoo

Forscher vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig studieren die beiden großen Menschenaffenarten – Gorillas und Schimpansen – im Freiland und im Zoo. Die Forscher verfolgen bei ihren Freilandstudien einen multidisziplinären Ansatz, bei dem ökologische und physiologische Daten (wie Einsammeln von Urinproben zur Bestimmung des Hormonstatus) sowie Verhaltensdaten einbezogen werden. Sie untersuchen dabei unter anderem die Frage nach Kultur und Kognition bei Schimpansen und haben in jahrelangen Studien herausgefunden, wie ökologische Faktoren die Evolution von Werkzeugnutzung, Fleischverzehr, sozialer Struktur und Kultur beeinflussen. In den meisten Fällen werden die Tiere dabei lediglich beobachtet und sind nur geringen Belastungen ausgesetzt, um das natürliche Verhalten nicht zu stören.

Die Studien an wilden Affenpopulationen werden in etlichen afrikanischen Ländern durchgeführt; im Taï Nationalpark an der Elfenbeinküste und im Loango Nationalpark im Süden Gabuns (Schimpansen), im Nationalpark Salonga in der Demokratischen Republik Kongo (Bonobos/Zwergschimpansen), in Uganda und Ruanda (Berggorilla) sowie in der Zentralafrikanischen Republik, der Republik Kongo und in Nigeria (westlicher Gorilla). Die Erkenntnisse aus den Freilandbeobachtungen werden auch zum Schutz der Tiere genutzt: Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie haben die Wild Chimpanzee Foundation gegründet mit dem Ziel, die Schimpansen Westafrikas vor der Ausrottung zu bewahren.

Am Wolfgang Köhler-Primatenforschungszentrum (Pongoland), das die Max-Planck-Gesellschaft gemeinsam mit dem Zoo Leipzig betreibt, untersuchen Wissenschaftler Verhalten und Wahrnehmungsfähigkeit (Kognition) der vier Menschenaffenarten: Schimpanse (Pan troglodytes), Gorilla (Gorilla gorilla), Orang-Utan (Pongo pygmaeus) und Bonobo (Pan paniscus). Vergleiche zwischen den verschiedenen Arten einschließlich des Menschen sollen Hinweise auf die evolutionären Ursprünge der einzigartigen menschlichen kognitiven, sozial-kognitiven und symbolischen Prozesse des kulturellen Lernens und Schaffens liefern.

Die Tiergehege von Pongoland umfassen 24.705 Quadratmeter Außenflächen, die Gebäudefläche beträgt 3.255 Quadratmeter. Die Forschungseinrichtung ist damit die weltweit größte Menschenaffenanlage. Die Zoobesucher haben die Möglichkeit, die Menschenaffen nicht nur in den Außen- und Innengehegen zu beobachten, sondern können darüber hinaus auch einen Blick auf die Durchführung der wissenschaftlichen Studien werfen. In Zusammenarbeit mit dem Zoo unterstützt das Köhler-Zentrum Bemühungen, die Menschenaffen als Arten sowohl in der freien Wildbahn als auch in Gefangenschaft zu schützen und zu erhalten. Das Zuchtprogramm am Zoo ist in das Europäische Programm für Gefährdete Arten (EEP, European Endangered Species Program) eingebettet und ein Forschungsthema behandelt die Haltung und Pflege von Menschenaffen in Gefangenschaft.

Im Labor

Darüber hinaus wird in der Max-Planck-Gesellschaft an einem Institut mit nicht menschlichen Primaten zu neurowissenschaftlichen Fragestellungen geforscht: dem Ernst-Strüngmann-Institut in Frankfurt. Im Laufe der Evolution haben sich in den Gehirnen von Affen und Menschen ähnliche Strukturen und Funktionsprinzipien herausgebildet, die andere Säugetiergruppen nicht besitzen. Komplexe kognitive Leistungen im Bereich der Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, Gedächtnisbildung und des Bewusstseins können Neurowissenschaftler daher nur an Affen erforschen.

Die Tiere stammen aus verschiedenen europäischen Primatenzentren. In Europa werden grundsätzlich keine Wildfänge eingesetzt! Auf Primaten spezialisierte Zuchtstationen müssen strenge Auflagen erfüllen und benötigen eine offizielle Genehmigung, damit deutsche Forschungsinstitute von dort Tiere beziehen dürfen. Zusätzlich zur Dokumentation von Herkunft und Verbleib der Tiere müssen bei Primaten Aufzeichnungen über die Haltung und Verwendung der Tiere gemacht werden. Dazu muss die Identität und Lebensgeschichte der Tiere genau bekannt sein, die Tiere müssen also auch individuell gekennzeichnet sein.

Affen werden nur dann in Tierversuchen eingesetzt, wenn die Fragestellung nicht mit einer weniger hoch entwickelten Tierart beantwortet werden kann. Eine unabhängige Kommission, der auch Vertreter von Tierschutzorganisationen angehören, berät die Genehmigungsbehörde. Wegen dieses sorgfältigen Entscheidungsprozesses ist weniger als jedes tausendste Versuchstier in Deutschland ein Affe. Im Jahr 2015 haben Max-Planck-Wissenschaftler 22 Affen in neurowissenschaftlichen Versuchen eingesetzt, 18 davon waren Rhesus- und 4 Javaner-Affen. Dies entspricht weniger als 0,01 Prozent aller Versuchstiere an Max-Planck-Instituten. Dabei wird mit einzelnen Tieren über viele Jahre gearbeitet und in den allermeisten Fällen leben diese nach Beendigung der Messungen in Gruppen am Institut weiter.

Risiken beim Einsatz invasiver Techniken

Ein so komplexes Organ wie das Gehirn lässt sich weder mit Ersatzsystemen wie Gewebekulturen noch mit Computersimulationen untersuchen. Selbst wenn es gelänge, bestimmte Strukturen nachzubilden, wären diese ohne Verbindungen zu Sinnesorganen und Muskeln nicht funktionsfähig. Daher ist neurobiologische Forschung nach wie vor auf das Tiermodell angewiesen. Der Einsatz invasiver Methoden (Einführen von Ableitelektroden) im Gehirn ist schmerzfrei, aber wie jeder Eingriff nicht ohne Risiko, was auch in jedem Tierversuchsantrag festgehalten wird. Er ist für die Tiere deswegen schmerzlos, weil das Gehirngewebe über keinerlei Berührungs- oder Schmerzrezeptoren verfügt. Auch bei Menschen werden aus diagnostischen und therapeutischen Gründen Elektroden ins Gehirn implantiert, was für die Patienten ebenfalls nicht mit Schmerzen verbunden ist. Aber es kann in seltenen Fällen Komplikationen geben (Blutungen, Infektionen) die dann das Allgemeinbefinden beeinträchtigen und einer intensiven Behandlung bedürfen.

Die Grenzen von Alternativmethoden

Bildgebende nicht-invasive Verfahren wie die Magnetresonanztomografie (MRT) und deren funktionelle Variante (fMRT) sowie die Magnetoenzephalografie (MEG) werden zunehmend und erfolgreich in klinischen und experimentellen Studien an Menschen eingesetzt, beispielsweise am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig und am Ernst-Strüngmann Institut in Frankfurt. Sie haben aber nur begrenzte Aussagekraft, denn das MRT misst lediglich den Blutfluss als indirektes Maß für die neuronale Aktivität. Die Messungen der elektrischen Aktivitäten (MEG, EEG) wiederum leiden unter einer sehr schlechten räumlichen Auflösung. Hiermit lässt sich nur die Gesamtaktivität von Millionen von Nervenzellen innerhalb einiger Kubikzentimetern erfassen.

Für die Erforschung der Funktionen und Fehlfunktionen neuronaler Netzwerke ist es jedoch erforderlich, die Signale einzelner Nervenzellen zu messen. Dies ist gegenwärtig nur mit invasiven Methoden möglich. Forschungsarbeiten am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik haben zwischen diesen Einzelzellableitungen und dem fMRT-Verfahren eine wertvolle Brücke geschlagen, weshalb einige Fragestellungen inzwischen auch am Menschen bearbeitet werden können.