Vogels hebben indrukwekkende cognitieve vermogens en vertonen een hoog niveau van intelligentie. Vergeleken met zoogdieren van ongeveer dezelfde grootte bevatten de hersenen van vogels ook veel meer neuronen. Nu wordt een nieuwe studie gerapporteerd in Current Biology op 8 september helpt verklaren hoe vogels het zich kunnen veroorloven om meer hersencellen in stand te houden:hun neuronen moeten rondkomen van minder brandstof in de vorm van glucose.

"Wat ons het meest verraste, is niet per se dat de neuronen minder glucose consumeren - dit had kunnen worden verwacht door verschillen in de grootte van hun neuronen", zegt Kaya von Eugen van de Ruhr-universiteit Bochum, Duitsland. "Maar de grootte van het verschil is zo groot dat het verschil in grootte niet de enige factor kan zijn die bijdraagt. Dit houdt in dat er iets extra's in het vogelbrein moet zijn waardoor ze de kosten zo laag kunnen houden."

Een mijlpaalonderzoek in 2016 toonde aan dat het vogelbrein veel meer neuronen bevat in vergelijking met een zoogdierbrein van vergelijkbare grootte, legden de onderzoekers uit. Aangezien hersenen over het algemeen bestaan ​​uit energetisch kostbaar weefsel, riep dit een kritische vraag op:hoe kunnen vogels zoveel neuronen ondersteunen?

Om deze vraag te beantwoorden, wilden von Eugen en collega's het neuronale energiebudget van vogels bepalen op basis van studies bij duiven. Ze gebruikten beeldvormende methoden waarmee ze het glucosemetabolisme bij de vogels konden schatten. Ze gebruikten ook modelleringsbenaderingen om de stofwisseling en het glucoseverbruik van de hersenen te berekenen.

Uit hun onderzoek bleek dat het duivenbrein verrassend weinig glucose verbruikt (27,29 ± 1,57 μmol glucose per 100 g per minuut) wanneer het dier wakker is. Dat vertaalt zich in een verrassend laag energiebudget voor de hersenen, vooral als je het vergelijkt met zoogdieren.

Het betekent dat neuronen in de hersenen van vogels gemiddeld drie keer minder glucose verbruiken dan die in de hersenen van zoogdieren. Met andere woorden, hun neuronen zijn, om redenen die nog niet duidelijk zijn, minder duur.

Von Eugen zegt dat het mogelijk is dat de verschillen verband houden met de hogere lichaamstemperatuur van vogels of de specifieke indeling van hun hersenen. Het vogelbrein is ook gemiddeld kleiner dan het zoogdierbrein. Maar hun hersenen behouden indrukwekkende capaciteiten, misschien deels vanwege hun minder dure maar talrijkere neuronen.

"Onze bevinding verklaart hoe vogels zulke grote aantallen neuronen kunnen ondersteunen zonder afbreuk te doen aan de verwerkingskracht", zegt von Eugen. "In de lange parallelle evolutie van vogels en zoogdieren, ontwikkelden vogels kleinere hersenen met een groot aantal neuronen die in staat zijn tot geavanceerde cognitieve prestaties. En het lijkt erop dat het gecombineerde effect van vogel-onderscheidende elementen - kleine neurongrootte, hoge lichaamstemperatuur en vogel-hersen-specifieke lay-out - kan een mogelijk voordeel hebben opgeleverd bij neuronale verwerking van informatie met een hogere efficiëntie:goedkope neuronen met geavanceerde verwerkingscapaciteit."

De onderzoekers zeggen dat ze nu meer willen begrijpen over hoe de neuronen van vogels minder glucose consumeren. Hoewel ze ideeën hebben over hoe het zou kunnen werken, is verder onderzoek en testen nodig om "de exacte mechanistische verklaring te ontdekken van hoe vogels zo'n hogere efficiëntie van neuronale verwerking bereiken." + Verder verkennen

Neuronentellingen onthullen evolutie van hersencomplexiteit bij gewervelde landdieren