Haben kleinere intelligente Tiere eine höhere Neuronendichte, um ihre scheinbare Intelligenz zu erklären? Ansonsten was?

Es kann auch sein, dass wir in einigen Fällen Intelligenz implizieren.
Die Reaktionen, die diese Tiere zeigen, wurden möglicherweise evolutionär so ausgewählt, dass sie für ihr Überleben am besten geeignet sind. Für uns sind die Vorteile dieser Antworten jedoch möglicherweise nicht direkt sichtbar. Zum Beispiel können Schäferhunde ein hohes Maß an räumlichen und numerischen Fähigkeiten haben, da Menschen sie für diese Eigenschaften gezüchtet haben.

Die Frage impliziert die Annahme, dass die Beispiele der von Ihnen erwähnten Tiere Arten (mit Gehirnen) ähnlicher Größe irgendwie übertreffen würden. Der Vergleich der Intelligenz zwischen verschiedenen Arten, egal wie man sie definiert, wird eine Herausforderung sein. Ich würde argumentieren, dass es unmöglich ist, eine einzige Aufgabe zu entwickeln, mit der so unterschiedliche Arten wie Ameisen, Tintenfische, Krähen und Ratten verglichen werden können. Es wurden jedoch einige Korrelationen zwischen der kognitiven Kapazität und einigen anatomischen Merkmalen des Gehirns untersucht.

Masseverhältnis von Gehirn zu Körper

Die Skalierung des Verhältnisses der gesamten Gehirn-zu-Körper-Masse ist nicht linear. Es folgt vielmehr einer Potenzgesetzbeziehung, die typisch für die allometrische Skalierung ist .

Es ist praktisch, die Massenvariablen logarithmisch zu transformieren, um an der folgenden linearen Beziehung zu arbeiten:

Das folgende Diagramm aus Wikipedia zeigt diese Beziehung für eine Reihe verschiedener Arten. Die Steigung dieser Geraden ist$R$, und das Abfangen$log(\alpha)$. H. Jerrison schlug vor , dass die Entfernung einer Art von dieser Linie eine Schätzung der kognitiven Kapazität liefern könnte. Er nannte dieses Maß den Enzephalisierungsquotienten . Der Grund für diese Idee ist, dass das Gehirn größerer Tiere natürlich größer und das kleiner Tiere kleiner sein wird, aber ist es größer oder kleiner als von diesem einfachen universellen Modell erwartet? Wenn dies der Fall ist, kann dies einen Hinweis auf fortgeschrittenere kognitive Fähigkeiten liefern.

_{[ CC BY-SA 4.0 ], über Wikimedia Commons}

In der Tat können wir als Beispiele sehen, dass Menschen und Delfine ziemlich deutlich von dieser Linie abweichen, was mit unserer Intuition über die kognitiven Fähigkeiten dieser Arten übereinstimmt, aber auch einige Arten von Mäusen. Ist diese Metrik gut genug, um die kognitiven Fähigkeiten insgesamt vorherzusagen? Angesichts der primitiven Funktionen, mit denen viele Gehirnbereiche wie der Hirnstamm in Verbindung gebracht werden, ist es nicht einfach, dass eine einfache allgemeine Vergrößerung der Gehirngröße über das hinaus, was dieses einfache Modell vorhersagen würde, der gesamten kognitiven Kapazität eines Tieres einen Nutzen bringen würde. Zumindest beim Versuch, die kognitive Kapazität mit mehreren Maßen zu korrelieren, die auf der Gehirnanatomie von nichtmenschlichen Primaten basieren, wurde festgestellt, dass die Gesamtgröße des (log) Gehirns oder die (log) Neokortexgröße bessere Prädiktoren sindals der Enzephalisierungsquotient. Der Anteil des Gehirnvolumens, den der Neokortex einnimmt, ist auch in der Lage, die Gehirne von Primaten von denen von Insektenfressern oder Fleischfressern zu unterscheiden . Angesichts der hochrangigen Funktionen, an denen der Neokortex beteiligt ist, sind diese Ergebnisse nicht überraschend.

Neuronengröße und -dichte

Die Skalierung des gesamten Gehirns oder des Neokortex kann auf eine Reihe von Dingen zurückzuführen sein. Entweder werden mehr Zellen hinzugefügt, die Zellen werden größer, es werden mehr Gliazellen hinzugefügt usw. Also, was ist es? Laut einer Arbeit der Kaas-Gruppe aus dem Jahr 2014 werden weitere Neuronen in der Großhirnrinde und im Kleinhirn hinzugefügt. Dies führt zu einer Abnahme der neuronalen Dichte bei allen untersuchten Arten mit Ausnahme von Primaten, bei denen die neuronale Dichte mit der Anzahl der Neuronen relativ stabil zu bleiben scheint. Die Autoren schließen aus diesem Ergebnis, dass die neuronale Größe (einschließlich Axone und Dendriten) bei Primaten stabil geblieben sein muss.

Um Ihre Frage zu beantworten: Wenn wir die Gesamtgröße des Gehirns oder die Größe des Neokortex als Proxy für die kognitive Kapazität eines Tieres nehmen, können wir schlussfolgern, dass die Beziehung tatsächlich nicht linear ist, wie Sie es vorhergesagt haben. Wir haben jedoch keinen Grund zu der Annahme, dass einige Arten aufgrund dieser nichtlinearen Beziehung außergewöhnlich besser ausgestattet sind, als aufgrund der Gehirngröße von ihnen zu erwarten wäre, außer vielleicht Primaten. Natürlich ist der Vergleich von Säugetieren mit wirbellosen Tieren auf der Grundlage dieser Beweise ein Fehlgriff, da ihnen ein zentralisiertes Gehirn und/oder Neokortex fehlt.

Obwohl wir von den bemerkenswerten Fähigkeiten mancher Arten überrascht sein mögen, kann dies nur bedeuten, dass wir uns die Fähigkeiten anderer, noch unvermuteter Arten nicht genau genug angesehen haben. Umgekehrt mag unser Staunen auch einfach darin begründet sein, dass wir die Fähigkeiten von Tieren, die uns nicht ähnlich sind, unterschätzen.

Weiterführende Literatur: Evolution des Gehirns und der Intelligenz, G. Roth und U. Dicke, TICS , 2005. 10.1016/j.tics.2005.03.005

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