Wenn Tiere richtig Bock zu lernen haben

Replace: Tierversuche sollen, wo möglich, durch Alternativen ersetzt werden.

Reduce: Die Zahl der teilnehmenden Tiere soll minimiert werden.

Refine: Es sollen schonendere Methoden angewandt werden.

Entwickelt wurde die Richtlinie 1959 von den britischen Wissenschaftlern William Russell und Rex Burch. Sie gilt für alle Arten von Tierversuchen – seien es Verhaltensstudien oder invasive Experimente –, und viele Länder berücksichtigen sie bei Genehmigungen. „Wenn wir zum Tierwohl forschen, geht das natürlich nicht ohne Tiere“, sagt Sandra Düpjan. „Aber wir können uns bemühen, unsere Versuche mit nicht mehr Tieren als nötig durchzuführen und die Belastungen für sie gering zu halten.“ In diesem Kontext gewinnen auch Freiwilligkeit und Selbstbestimmung an Bedeutung.

Glückliches Geflügel?

Das Farm Sanctuary in New York verfolgt ebenfalls den Ansatz, die Bedürfnisse der Tiere mehr zu berücksichtigen – mit dem Ziel, der Öffentlichkeit zu vermitteln, dass Tiere fühlende Individuen und nicht etwa bloße Objekte sind. Die Tierschutzorganisation mit einem Gnadenhof in New York und einem in Kalifornien wurde in den 80ern aus aktivistischem Engagement heraus gegründet und hat seit 2020 ein eigenes Forschungsteam. Es geht Fragen zum Tierwohl auf den Grund – unter strengen ethischen Richtlinien und ohne invasive Eingriffe.

Für ihre Studie zu Lernmöglichkeiten und deren Auswirkungen auf die Stimmung von Hühnern wandten die Forschenden den sogenannten Cognitive Bias-Test an, ein Verfahren aus der Humanpsychologie. „Man nutzt dabei die veränderte Bewertung von nicht eindeutigen Situationen als indirekten Indikator für den emotionalen Zustand des Probanden“, erklärt Düpjan vom FBN. Oder anders gesagt: Zu welcher Reaktion führt eine unübliche Gegebenheit und was sagt das über die Gefühlslage des Betroffenen aus? Die Forscherin veranschaulicht das mit einem Beispiel: „Wenn zu ungewohnter Zeit Ihr Telefon klingelt – erwarten Sie gute oder schlechte Nachrichten? Das sagt etwas über Ihre Stimmung oder Ihren emotionalen Zustand aus. Depressive Menschen neigen etwa zu einer negativen Erwartungshaltung.“

Beim entsprechenden Experiment mit Hühnern bauten die Forschenden folgende Versuchsanordnung auf: Die Tiere wurden darauf trainiert, zwei Schüsseln unterschiedlicher Farbe und Position zu unterscheiden. Beispielsweise enthielt eine rechts platzierte schwarze Schüssel stets etwas zu fressen, während eine weiße Schüssel links immer leer blieb. Anschließend wurde als Kombination der beiden Optionen in der Mitte eine graue Schüssel platziert, die jedoch leer war. Hühner, die sich dieser schnell näherten, galten als optimistisch, darin ebenso Futter vorzufinden wie in der schwarzen Schüssel; eine langsamere Annäherung deutete auf eine pessimistischere Grundhaltung hin.

Bemerkenswert ist, dass Hühner, die zuvor keine kognitive Herausforderung in Form einer Lernerfahrung erhalten hatten, offenbar negativer gestimmt waren. Denn nur ein Teil der Vögel bekam im Vorfeld des Tests die Möglichkeit, zu lernen: Sie sollten herausfinden, wie sie einen Deckel von einer Schüssel entfernen können, um ans Futter zu gelangen. Diese Aufgabe gab ihnen kognitive Stimulation sowie die Möglichkeit, aktiv Kontrolle über den Zugang zu Futter zu erlangen. Das Team um Projektmanagerin Sasha Prasad-Shreckengast wertete die Daten aus und kam zu dem Schluss: Die Hühner mit Lernmöglichkeiten zeigten Anzeichen von Optimismus – wie Menschen, die nach positiven Erfahrungen mutiger auf Neues zugehen.

Im September 2024 veröffentlichte das Team die Ergebnisse der Studie im Journal of Applied Animal Welfare. Kein Huhn wurde gezwungen, an den Versuchen teilzunehmen. Anreiz boten allein die Futterbelohnungen. Das Konzept einer solchen freiwilligen Teilnahme in der Nutztierforschung bewertet Sandra Düpjan als positiv. Dennoch, so gibt sie zu bedenken, bringe es auch methodische Herausforderungen mit sich und Ergebnisse könnten verfälscht sein. Wie etwa im beschriebenen Experiment mit den Futterschüsseln: „Am Ende wurden nur acht Hühner getestet – eine extrem kleine Stichprobe.“ Lassen sich daraus allgemeine Aussagen über Lernverhalten und Motivation von Geflügel ableiten? Wissenschaftlich betrachtet ist das fraglich. Die Selbstselektion der Tiere verzerrt zudem die Stichprobe. „Man testet nur jene Hühner, die besonders mutig, neugierig oder futtermotiviert sind“, sagt Düpjan, „Das ist ähnlich problematisch wie wenn bei humanpsychologischen Studien ausschließlich Studierende teilnehmen. Sie repräsentieren nicht die gesamte Bevölkerung.“ Ein weiteres Problem: Bei Versuchsdesigns, wie im Farm Sanctuary erprobt, sind stets Forschende anwesend. Sie stellen etwa die Schüsseln auf und beobachten die Aktionen der Hühner. Das könne das Verhalten der Tiere beeinflussen und schränke deren Selbstbestimmung ein, erklärt Düpjan: „Die Tiere können nur dann Aufgaben erfüllen, wenn der Mensch sie initiiert und vor Ort ist.“ Doch geht es auch autonomer?

Merken statt Meckern

Der Biologe Jan Langbein, der ebenfalls am FBN in Dummerstorf arbeitet, ist davon überzeugt. So nutzt er einen am FBN entwickelten computergestützten Lernautomaten für Ziegen, welcher Versuche ohne menschliche Aufsicht ermöglicht. Sein Ansatz unterscheide sich grundlegend von herkömmlichen Methoden, sagt Langbein: „Bis heute wird das Lernverhalten von Tieren meist untersucht, indem einzelne Tiere unter menschlicher Aufsicht in einer spezifischen Lernumgebung getestet werden.“ Seine automatisierten Lernstudien hingegen räumen den Versuchstieren ein hohes Maß an Selbstbestimmung ein. Die Ziegen können die Teststation in ihrem Stall rund um die Uhr eigenständig aufsuchen und Aufgaben lösen. „Tag und Nacht, wann immer sie möchten“, sagt der Nutztierforscher. Die kognitiven Fähigkeiten der Tiere werden in einem natürlichen Haltungsumfeld getestet. Dadurch haben sie weniger Stress als unter Laborbedingungen und ihre Leistungsfähigkeit ist nicht beeinträchtigt. Zudem werde ausgeschlossen, dass der Mensch durch seine Anwesenheit die Versuchsergebnisse unbeabsichtigt beeinflusst, erklärt der Biologe. Ein berühmtes Beispiel dafür, wie sich Tiere unbewusst oder bewusst vom Menschen steuern lassen, sei der „Kluge Hans“, ein Pferd, das im 20. Jahrhundert auf Jahrmärkten präsentiert wurde, weil es angeblich rechnen konnte; tatsächlich reagierte es aber nur auf subtile Signale seines Besitzers. „Je weniger der Mensch als Experimentator involviert ist, desto zuverlässiger sind die Ergebnisse“, sagt Langbein.

Der Lernautomat wurde am FBN bereits vor rund 20 Jahren entwickelt und stetig verbessert. Anfangs funktionierte er anhand eines einfachen mechanischen Systems mit Knöpfen, mittlerweile nutzen die Forschenden vollautomatische softwaregesteuerte Lösungen mit Touchscreen. „Die technischen Möglichkeiten sind heute großartig“, sagt Jan Langbein. „Die Datenauswertung erfolgt bei uns jeden Morgen mithilfe von Algorithmen.“

In einer seiner Studien geht es zum Beispiel darum, herauszufinden, ob Ziegen ihre Artgenossen visuell voneinander unterschieden können. Hierzu ist in einem abgetrennten Bereich der Haltungsbucht, in der eine Gruppe von zehn Ziegen untergebracht ist, der passende Versuchsautomat aufgebaut: Ein Touchscreen zeigt in wechselnder Anordnung vier verschiedene Ziegenbilder, die die Tiere mit der Schnauze antippen können. Bei richtiger Auswahl der einen vertrauten oder alternativ der einzigen unbekannten Ziege erhalten sie unmittelbar eine Belohnung: In die Tränke unter dem Bildschirm wird Wasser ausgegeben. „Die Ziegen müssen mitmachen, um zu trinken“, erklärt Langbein. „Sie können aber selbst entscheiden, wann und wie oft sie teilnehmen.“ Eine Futterbelohnung wäre ungeeignet, weil die Tiere sich dann überfressen könnten. Doch der Biologe kann Tierfreunde beruhigen: „Jede Ziege trägt einen Responder am Halsband, sodass wir ihr Verhalten rund um die Uhr erfassen. Falls eine zu wenig Wasser aufnimmt, können wir eingreifen.“ Das ist aber in der Regel nicht einmal nötig, weil die schlauen Paarhufer begeistert mitmachen.

Solche automatisierten Versuche mit einem höheren Maß an tierischer Selbstbestimmung in der Nutztierforschung könnten ein vielversprechender Weg sein, um die Forschung sowohl ethischer als auch wissenschaftlich solider zu gestalten.

Erfahrung mit Zootieren

Der Ansatz, Tieren in Gefangenschaft mehr Entscheidungsfreiheit zu gewähren, ist nicht neu – in Zoos ist er bereits etabliert und wird gezielt eingesetzt. Ein Beispiel ist das „Medical Training“, sagt Sandra Düpjan: „Die Zootiere werden durch Übung und Wiederholung an medizinische Prozeduren gewöhnt.“ Mithilfe positiver Verstärkung lernen sie, sich beispielsweise für eine Blutabnahme freiwillig in eine bestimmte Position zu begeben. Dieses Vorbereitung minimiert Stress und reduziert die Notwendigkeit von Narkosen.

Doch nicht immer lohnt sich ein solches Vorgehen. „Eine Kosten-Nutzen-Abwägung ist nötig. Wenn man nur eine einmalige Blutprobe benötigt, wäre wochenlanges Training ineffizient“, sagt Düpjan. Ähnlich ist es in der Forschung, wie Jan Langbein erzählt: „Um den Ziegen beizubringen, wie sie mit dem Bildschirm umgehen, sind fünf Wochen Training erforderlich.“ In manchen Experimenten fehle schlicht die Zeit, um Tiere an Versuchsaufbauten zu gewöhnen und langfristig auf freiwillige Teilnahme vorzubereiten. Dennoch zeigt sich: Wo es möglich und sinnvoll ist, verbessert eine selbstbestimmte Aktivität nicht nur das Tierwohl, sondern auch die Qualität der Forschung. Denn motivierte Tiere arbeiten konzentrierter mit, was oft zu präziseren Ergebnissen führt.

Ein interessantes Phänomen in diesem Zusammenhang ist das sogenannte Contrafreeloading: Tiere entscheiden sich mitunter bewusst und freiwillig dafür, sich eine Belohnung zu erarbeiten – selbst wenn diese auch ohne Anstrengung verfügbar wäre. Studien zeigen, dass etwa Hühner, Ratten oder Schweine gezielt die anspruchsvollere Option wählen, etwa eine Klappe zu öffnen oder ein Symbol zu erkennen, statt einfach das frei zugängliche Futter zu fressen. Dieses Verhalten führen Forschende darauf zurück, dass das erfolgreiche Lösen einer Aufgabe an sich belohnend wirkt – es fördert positive Emotionen und stärkt das Wohlbefinden. Kognitive Herausforderungen sind für viele Tiere also nicht nur Mittel zum Zweck, sondern ein Bedürfnis. In Zoos sind daher Maßnahmen des sogenannten Cognitive Enrichments, also kognitiver Umweltanreicherung, etabliert: Den Tieren werden vielfältige Beschäftigungsmöglichkeiten geboten, um Unterforderung und Langeweile zu reduzieren und Verhaltensstörungen vorzubeugen.

Auch die Lernstudien selbst, wie sie mit den Hühnern in New York oder den Ziegen und Schweinen in Dummerstorf durchgeführt werden, können den Tieren einen mentalen Mehrwert bieten. Diese müssen daher keineswegs zur Teilnahme gezwungen werden, im Gegenteil: „Wenn wir Versuche mit unseren Schweinen machen, sind die Tiere extrem motiviert und rennen uns quasi die Bude ein. Da müssen wir schon wieder aufpassen, damit es nicht das Ergebnis verzerrt, wenn der Versuch an sich als belohnend empfunden wird“, erzählt Sandra Düpjan. Die Forschung zum Lernverhalten wird damit praktisch selbst zum Cognitive Enrichment.

So etwa auch das automatisierte Lernsystem eines Forschungsteams um Antonino Calapai am Deutschen Primatenzentrum (DPZ) in Göttingen: Die Wissenschaftler entwickelten ein autonomes, standardisiertes und unbeaufsichtigtes Trainings- und Testsystem für die auditiven Fähigkeiten von Weißbüschelaffen. Sie nutzten dafür ein drahtloses Gerät, das direkt im Käfig der Tiere installiert wird. Das Team konnte anhand seiner 2022 in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichten Studie zeigen, dass die Affen eigenständig lernen, Geräusche mit Bildern zu assoziieren, Klänge zu unterscheiden und unterschiedliche Lautstärken zu erkennen. Dies ist nicht nur ein Fortschritt in der Erforschung von Hörfähigkeiten bei Primaten, sondern bietet auch eine tierfreundliche Methode zur kognitiven Anreicherung in Gefangenschaft.

„Das ist das erste gruppenorientierte Forschungsdesign mit Primaten, das ich kenne, bei dem die Tiere wirklich vollständig selbst bestimmen, wann sie dort etwas lernen wollen“, kommentiert Jan Langbein die Versuche der deutschen Kollegen. In seinen Augen haben solche Ansätze autonomer Tierversuche Zukunft, denn die Technik sei vorhanden, ethisch angemessen und die Ergebnisse seien aufschlussreich. Nur eines müsse dabei klar sein: „Man gibt bei dieser Art von Forschung etwas Kontrolle auf. Früher hat man bei einem Lernversuch zum Beispiel zehn Tieren zehn Testmöglichkeiten pro Tag gegeben. Klar definiert. In automatisierten Versuchen dagegen löst ein Tier pro Tag 100 Aufgaben, das nächste 150, das lässt sich nicht steuern.“ Bei der Auswertung der Daten sei das zu berücksichtigen.

Spielerisch zu mehr Tierwohl?

Doch wozu überhaupt all der Aufwand, ob in New York, Dummerstorf oder Göttingen? Im Idealfall nützen die Studien natürlich ihren Hauptakteuren, den Tieren selbst. Denn aus den Ergebnissen lassen sich wertvolle Erkenntnisse für eine artgerechtere Haltung gewinnen. Wenn etwa klar ist, dass Hühner gerne lernen, könnte ihre Haltungsumgebung entsprechend gestaltet werden. Davon profitieren am Ende auch die Landwirte. Denn kognitiv ausgelastete Tiere zeigen oft weniger Stressverhalten, verletzen sich seltener und sind robuster. Eine Untersuchung in Schweinebetrieben in Polen zeigte etwa, dass sich bessere Haltungsbedingungen direkt in der Wirtschaftlichkeit niederschlagen: Wo das Tierwohl höher war, stiegen auch Effizienz und Produktivität.

Ansätze und konkrete Werkzeuge aus den Lernstudien lassen sich dabei in die agrarische Praxis übertragen. So können etwa automatisierte Futter- oder Melkstationen mit sensorischen Lernaufgaben verbunden werden. Ein Team am FBN hat beispielsweise eine „Aufruffütterung“ für Schweine entwickelt. Die Tiere lernen in Versuchen, auf bestimmte Tonfolgen zu reagieren: Wenn ihr individuelles Signal ertönt, können sie eine sonst verriegelte Futterstelle aufsuchen. Dieses System haben die Forschenden so weit entwickelt, dass es sich mit kommerziell erhältlichen Futterstationen kombinieren lässt; das könnte Stress und Verletzungen in der Gruppe reduzieren. Ob es sich in landwirtschaftlichen Betrieben etabliert, bleibt abzuwarten.

Der Weg zu besseren Haltungsbedingungen ist noch lang. Forschung, die auf Freiwilligkeit und Selbstbestimmung der Tiere setzt, kann jedoch im besten Fall ein Schritt auf diesem Weg sein und zu einem schöneren Leben für Tiere in Gefangenschaft beitragen. Sandra Düpjan sagt: „Wir erhoffen uns, dass ein besseres Wissen über die kognitiven Fähigkeiten und das reiche emotionale Erleben unserer Nutztiere die Wertschätzung für sie steigert – und damit auch die Bereitschaft, für mehr Tierwohl in der Haltung mehr zu zahlen.“ //