Aktuelle Forschung an Primaten

Kliniken/Institute:
Institut für Zoologie
Institut für Tierhygiene Tierschutz und Nutztierethologie

Projektdetails:
Mit Sprachassistenten wie Alexa, Siri und Cortana hat die Spracherkennungs- und Steuerungssoftware einen festen Platz in unserem Alltag gefunden. Auch Tierstimmen enthalten eine Fülle an Informationen über das Sendertier, wie beispielsweise Art, Identität, Geschlecht, Alter, Körpergröße, emotionalen Zustand, Krankheiten und Hormonstatus. Die Bioakustik ermöglicht somit die Entwicklung von non-invasiven, zeit- und kosteneffizienten, automatischen bioakustischen Überwachungssystemen von Tieren. Hierfür werden Mikrofone installiert, die die Lautäußerungen der Tiere rund um die Uhr aufzeichnen, ohne sie zu stören oder zu beeinflussen. Die Aufnahmen können mithilfe mathematischer Algorithmen automatisch analysiert werden, um spezifische Informationen zu extrahieren. Darüber hinaus können psychoakustische Werkzeuge eingesetzt werden, um gezielte positive Verhaltensweisen hervorzurufen. Solche bioakustischen Werkzeuge können sowohl zur Klarifizierung taxonomischer Fragen, Überwachung von Wildtieren als auch zur Verbesserung von Tierhaltungen eingesetzt werden und spielen somit zunehmend eine wichtige Rolle im Artenschutz und im Tiermanagement. Das Ziel dieses Projekts ist es, die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten zu erkunden und bioakustische Monitoring Systeme für Artenschutz und Tiermanagement zu entwickeln.

Resultate:

van Elst T, Sgarlata GM, Schüßler D, Tiley GP, Poelstra JW, Scheumann M, Blanco MB, Aleixo-Pais IG, Rina Evasoa M, Ganzhorn JU, Goodman SM, Hasiniaina AF, Hending D, Hohenlohe PA, Ibouroi MT, Iribar A, Jan F, Kappeler PM, Le Pors B, Manzi S, Olivieri G, Rakotonanahary AN, Rakotondranary SJ, Rakotondravony R, Ralison JM, Ranaivoarisoa JF, Randrianambinina B, Rasoloarison RM, Rasoloharijaona S, Rasolondraibe E, Teixeira H, Zaonarivelo JR, Louis EE, Yoder AD, Chikhi L, Radespiel U, Salmona J (2025). Integrative taxonomy clarifies the evolution of a cryptic primate clade. Nature Ecology & Evolution, 9(1), 57-72. DOI:10.1038/s41559-024-02547-w.

 

Heseker P, Bergmann T, Liebolt M-A, Traulsen I, Kemper N, Probst J, Scheumann M (2024a). Exposing tail biters by automatic scream detection. Smart Agricultural Technology, 9. DOI:10.1016/j.atech.2024.100582.

 

Heseker P, Bergmann T, Scheumann M, Traulsen I, Kemper N, Probst J (2024b). Detecting tail biters by monitoring pig screams in weaning pigs. Scientific Report, 14(1), 4523. DOI:10.1038/s41598-024-55336-7.

 

Pfannerstill V, Balkenhol N, Bennitt E, Maboga O, Scheumann M (2023a). Assessing the potential of conspecific playbacks as a post-translocation management tool for white rhinoceros. Conservation Science and Practice, 5(9), e12996. DOI:10.1111/csp2.12996.

 

Hasiniaina AF, Radespiel U, Kessler SE, Evasoa MR, Rasoloharijaona S, Randrianambinina B, Zimmermann E+, Schmidt S, Scheumann M+ (2020). Evolutionary significance of the variation in acoustic communication of a cryptic nocturnal primate radiation (Microcebus spp.). Ecology and Evolution, 10(8), 3784-3797. DOI:10.1002/ece3.6177; + shared senior authorship

Drittmittelprojekt: DFG Zi 345/27-1, 328.407 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Zoologie

Projektdetails:
Ziel des Projekts ist es, erstmals einen Beitrag zur Aufklärung der vokalen Flexibilität eines vokal aktiven und stammesgeschichtlich basalen Primaten während der Entwicklung zu leisten. Unsere bisherigen Forschungsergebnisse an der basalen Primatenart Mausmaki deuten auf eine unerwartet hohe vokale Flexibilität in der frühen Ontogenese, die in der weiteren Entwicklung abnimmt. Zu ihrer Untersuchung schlagen wir drei verschiedene, miteinander verzahnte Arbeitsprogramme vor. Die Präsenz und Rolle von Brabbeln (babbling) und vokalem Austausch (vocal-turn taking) während der Entwicklung sowie potentielle Determinanten, die zu entwicklungsbedingten Veränderungen in der vokalen Struktur führen, wollen wir durch standardisierte bioakustische und videografische verhaltensbiologische Untersuchungen an einem Datensatz von insgesamt 26 Kindern währen der Entwicklung und ihren 13 Müttern erfassen. Über Maschinenlernansätze, die auch selbst-organisierende neurale Netze einschließen, wollen wir die Dynamik der Veränderungen während der Entwicklung automatisiert quantifizieren und mögliche, zu Grunde liegende Regeln ableiten. Über Larnyxexperimente, verbunden mit histologischen und MikroCT-Untersuchungen des Vokaltrakts sowie über Hochgeschwindigkeitsvideoaufnahmen von Mund- und Zungenbewegungen während des Vokalisierens, wollen wir einen ersten Einblick in die Mechanik der Lautproduktion eines basalen Primaten erhalten und mögliche biomechanische Zwänge der vokalen Flexibilität erfassen. Die integrative Bearbeitung der verschiedenen Datensets wird eine Validierung der eingesetzten Methoden erlauben. Das Vorhaben stellt eine wichtige empirische Grundlage für die vergleichende akustische Kommunikationsforschung bei Säugetieren dar und trägt dazu bei, die stammesgeschichtlichen Wurzeln der vokalen Flexibilität in der Primatenkommunikation als wichtigen Baustein für die Evolution von Sprache zu verstehen.

Resultate:

e.g.,

 

Langehennig-Peristenidou A, Scheumann M (2024). Sex differences in the impact of social relationships on individual vocal signatures in grey mouse lemurs (Microcebus murinus). Philosophical Transaction of the Royal Society B, 379, 20230193. DOI:10.1098/rstb.2023.0193.

 

Langehennig-Peristenidou, A.; Romero-Mujalli, D.; Bergmann, T.; Scheumann, M. (2023). Features of animal babbling in the vocal ontogeny of the gray mouse lemur (Microcebus murinus). Scientific reports, 13(1), 21384.

 

Romero-Mujalli, D.; Bergmann, T.; Zimmermann, A.; & Scheumann, M. (2021). Utilizing DeepSqueak for automatic detection and classification of mammalian vocalizations: a case study on primate vocalizations. Scientific reports, 11(1), 1-15.

 

Scheumann, M.; Linn, S.; Zimmermann, E. (2017). Vocal greeting during mother-infant reunions in a nocturnal primate, the gray mouse lemur (Microcebus murinus). Scientific Reports 7: 10321. DOI: 10.1038/s41598-017-10417-8.

Kooperationspartner:

Prof. Coen Elemans (Institute of Biology, University of Southern Denmark, Odense, Denmark)

Prof. Tecumseh Fitch and Christian Herbst, PhD (Department of Cognitive Biology, University of Vienna, Vienna, Austria)

Prof. Axel Zimmermann (University of Aalen, Aalen, Germany)

Dr. Roland Frey (Leibniz Institut für Zoo- und Wildtierforschung, Berlin, Germany)

Kliniken/Institute:
Institut für Zoologie

Projektdetails:
Mouse lemurs are the smallest primates on earth. They are endemic to Madagascar, where they are increasingly endangered by anthropogenically caused habitat degradation. Mouse lemurs are unique primate models for evolutionary, aging and genomic research. They exhibit extraordinary species diversity with limited vs. broad ranges in the Malagasy tropical forests. They have a long longevity related to body size (up to 15 years in the laboratory, about 9 years in the field) which is, however, much shorter than for common anthropoid primate models. Furthermore, some, but not all, aging individuals develop an AD-like pathology as found in Alzheimer patients or show human-like aging-related diseases such as cancer or ocular pathologies (e.g. cataracts). Likewise mouse lemurs are one of the primate models, for which the full genome is published. In 1985, Elke Zimmermann founded the colony of gray mouse lemurs of the Institute of Zoology (IfZ), by two founder pairs coming from the University of Tübingen (Jörg Ganzhorn). Founder pairs stem from the Rotterdam Zoo and were tracked back to their origin in south-eastern Madagascar (Mandena). To increase the genetic diversity of the colony, the offspring of these founders (originally based at the University of Stuttgart-Hohenheim, moving later on to the University of Constance, the German Primate Centre and finally completely to the Institute of Zoology at the University of Veterinary Medicine in Hannover) were cross-bred with mouse lemurs coming from the Rotterdam Zoo, the Netherlands, in 1993 and the Parc Zoologique de Vincennes, France, in 1996. The colony is a self-sustaining breeding colony for which the life history of each individual mouse lemur is documented from birth to death in a mouse lemur database. Tissues from these individually known mouse lemurs are collected for veterinary purposes, or after the natural death of an animal. This colony of mouse lemurs is registered in the European and International Studbook of the Cheirogaleidae. Animals are used for non-invasive integrative and comparative research in the field of behaviour, physiology, reproduction, sensory biology, communication, cognition, genetics/genomics, aging, conservation biology and veterinary medicine. Furthermore, they are used for comparative research projects that are conducted together with several academic institutions studying the effect of different factors (e.g. general maintenance conditions, different photoperiod regimes, enrichment, group composition, genetic lineages) on the physiology, behaviour, communication, cognition, reproduction, longevity and health status of the colonies.

Resultate:

e.g.

 

Wittkowski, J.*; Klein, A.*; Kollikowski, A.*; Scheumann, M.*; Schmidtke, D.*; Zimmermann, E.?*; Radespiel, U.* (2024): The mouse lemurs. In: The UFAW Handbook on the Care and Management of Laboratory and Other Research Animals, 9th Edition. (H. Golledge, C. Richardson, eds.). John Wiley & Sons Ltd. (*: contributed equally to this chapter), pp. 662-682. https://doi.org/10.1002/9781119555278.ch36.

 

Bleyer, M.; Radespiel, U.; Klein, A.; Kollikowski, A.; Ströbel, P.; Mätz-Rensing, K.; Gruber-Dujardin, E. (2024): Spontaneous soft tissue tumours in aged mouse lemurs. Journal of Comparative Pathology, 215, 47-54.

 

Liu, S.; Ezran, C.; Wang. M.F.Z; Li, Z.; The Tabula Microcebus Consortium*, Long, J.Z.; De Vlaminck, I.; Wang, S.; Kuo, C.; Epelbaum, J.; Terrien, J.; Krasnow, M.A.; Ferrell Jr., J.E. (2024): An organism-wide atlas of hormonal signaling based on the mouse lemur single-cell transcriptome. Nat. Commun., 15, 2188. https://doi.org/10.1038/s41467-024-46070-9 (* U.R. is member of the Tabula Microcebus Consortium).

 

Zhao, J.; Wang, G.; Ming, J.; Lin, Z.; Wang, Y.; The Tabula Microcebus Consortium; Wu, A.R.; Yang, C. (2022). Adversarial domain translation networks for integrating large-scale atlas-level single-cell datasets. Nature Computational Science, 2(5), 317-330. https://doi.org/10.1038/s43588-022-00251-y (*:U.R. is member of the Microcebus Consortium).

 

Fritz, R.; Zimmermann, E.; Meier, M.; Mestre-Francés, N.; Radespiel, U.; Schmidtke, D. (2020): Neurobiological substrates of animal personality and cognition in a nonhuman primate (Microcebus murinus). Brain and Behavior, e01752. https://doi.org/10.1002/brb3.1752.

Kooperationspartner:

Prof. Ingo Nolte, Klinik für kleine Haustiere

Prof. Fehr, Klinik für Heimtiere

Zoo Zürich, Schweiz; Zoo Frankfurt, Zoo Landau,

Zoo Vincennes, Frankreich; Zoo Pilsen, CZ

Prof. J.-M. Verdier, École Pratique des Hautes Études, Paris, Frankreich