Die Größe des Gehirns ist für die kognitive Leistungsfähigkeit nicht entscheidend

27.11.2009

Dass auch Insektengehirne mit relativ wenigen Neuronen erstaunlich viele kognitive Fähigkeiten haben, könnte Bedeutung für die Entwicklung von Künstlicher Intelligenz haben

Man sollte meinen, Gehirngröße und die Menge der Neuronen müsse etwas mit der Intelligenz zu tun haben. Nach britischen Wissenschaftlern ist das bei Tieren aber keineswegs der Fall. So können auch Insekten wie Bienen so intelligent wie größere Tiere sein, auch wenn ihr Gehirn um Größenordnungen kleiner ist. Und sie verweisen darauf, dass auch bei Computern niemand erwarten würde, dass die größeren Rechner unbedingt auch die besseren sein müssen.

Die Gehirngröße lässt sich von der Körpergröße ableiten. Je größer ein Tier ist, desto größer ist normalerweise auch sein Gehirn. Aber aus der Größe des Gehirns lässt sich nicht ableiten, wie intelligent es ist. Wenn es mit kleinen Gehirnen auch geht, warum wurden dann in der Evolution die großen, Ressourcen fressenden Gehirne notwendig, in denen auch der Informationsfluss länger dauert? Die Unterschiede sind enorm. Das Gehirn eines Wals kann bis zu 9 kg wiegen und 200 Milliarden Neuronen enthalten. Menschliche Gehirne wiegen zwischen 1250 und 1450 g und haben um die 85 Milliarden Neuronen. Ein Honigbienengehirn ist gerade ein Kubikmillimeter groß, wiegt 1 mg und enthält weniger als eine Million Neuronen.

Gehirn einer Honigbienen-Arbeiterin. Bild: Current Biology

Lars Chittka vom Research Centre for Psychology der Queen Mary University of London und Jeremy Niven vom Department of Zoology der University of Cambridge demonstrieren ihre These mit der erstaunlichen Intelligenz der stecknadelkopfgroßen Gehirne der Insekten. Die Fähigkeit, zählen oder Kategorien bilden zu können, hängt nicht entscheidend von der Größe, sondern von der Art der neuronalen Verschaltung ab, wozu offenbar nur wenige Neuronen notwendig sind, schreiben sie in der Studie, die in der Zeitschrift Current Biology erschienen ist. Selbst das Minigehirn des Wurms Caenorhabditis elegans mit gerade einmal 302 Neuronen assoziativ lernen.

Und warum dann überhaupt die größeren Gehirne? Die sind, so vermuten die Wissenschaftler, unter anderem deswegen notwendig, weil es in größeren Tieren grundlegende biophysikalische Beschränkungen gibt und sie schlicht einen größeren Körper steuern müssen sowie größere Sensoren haben. Und sie erhöhen auch die neuronalen Vernetzungen vor allem in einzelnen Modulen bzw. Arealen, was die Tiere nicht notwendigerweise prinzipiell schlauer oder komplexer macht, aber die Genauigkeit der Wahrnehmung, die Gedächtniskapazität erhöht oder die parallele Verarbeitung von Informationen erweitert. Sie haben, wie die Wissenschaftler zum Vergleich sagen, größere Festplatten, aber nicht unbedingt bessere Prozessoren.

Insekten haben möglicherweise gerade deswegen so erstaunliche kognitive Fähigkeiten, die man bislang nur größeren Tieren zugeschrieben hat, weil ihre Gehirne so klein sind. Nach den Wissenschaftlern können Honigbienen neben zahlreichen komplexen angeborenen Verhaltensweisen zählen, ähnliche Objekte wie Hunde, Stühle oder menschliche Gesichter in Kategorien einteilen, Regeln erlernen, Kontexte erkennen, die Abfolge Wege und Objekte in großen Räumen von mehreren Quadratkilometern erkennen, erinnern und wieder erinnern, "gleich" und "verschieden" oder symmetrische von asymmetrischen Formen zu unterscheiden. Bienen können auch verschiedene Eigenschaften einem Objekt zuschreiben. Solche kognitiven Fähigkeiten sind vielleicht gerade deswegen auch schon in kleinen Gehirnen ausgeprägt, vermuten die Wissenschaftler, weil dies eine Möglichkeit ist, die Gedächtnisbildung und Orientierung ökonomisch zu vereinfachen.

Wenn die These zutrifft, dann könnte dies auch für die Künstliche Intelligenz bzw. Künstliches Leben interessant sein. Es wäre gar nicht notwendig, Milliarden von Neuronen und deren Verbindungen mit massiver Parallelverarbeitung zu simulieren, um komplexe kognitive Leistungen zu ermöglichen. Es könnten schon wenige neuronale Netze reichen, die im Prinzip in ein Insektenhirn passen. Vielleicht ließe sich Bewusstsein auch schon mit ein paar Tausend "Zellen" erzeugen, zumindest aber Computersysteme, die sich im Raum orientieren oder menschliche Gesichter und Gefühle erkennen können. Tatsächlich wurde schon gezeigt, dass viele kognitive Leistungen, beispielsweise Zählen, Routenplanung oder Antizipation der eigenen Handlungen, relativ kleine künstliche neuronale Netze brauchen.

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