Schmerzempfindung bei Fischen

Beitrag von Lina Weirup und Henrike Seibel, Gesellschaft für Marine Aquakultur mbH

Schmerz soll schützen und ist überlebenswichtig. Foto: L. Weirup/GMA

Schmerz und seine Funktion

Schmerz ist ein Warnsignal. Schmerz soll schützen, indem auf eine entstehende Verletzung oder eine drohende Gewebeschädigung hingewiesen wird, und ist somit überlebenswichtig. Schmerz ermöglicht Schadensbegrenzung, das Erkennen von Gefahren und erlaubt Schlussfolgerungen für zukünftiges Verhalten.

Die Schmerzforschung unterscheidet zwischen

  1. der sogenannten Nozizeption, d. h. der Erkennung und Verarbeitung von schädlichen Reizen durch das periphere und zentrale Nervensystem und
  2. einem bewussten Empfinden von Schmerz als spezifischer subjektiver Sinnesempfindung bzw. negativem Gefühlserlebnis.

Nozizeptive Reaktionen sind also nicht automatisch gleichzusetzen mit bewusst empfundenem Schmerz. Und hier liegt auch die meiste Uneinigkeit unter Wissenschaftlern – können Fische schädliche Reize bewusst als Schmerz erfahren?

1. Verfügen Fische über Nozizeption?

Um schädliche Reize registrieren und verarbeiten zu können, bedarf es eines dafür geeigneten neuronalen Apparats, welcher beim Menschen und bei anderen höheren Wirbeltieren und auch Fischen vorhanden ist, einschließlich:

  1. Nozizeptoren, welche schädliche Stimuli/Reize registrieren
  2. Weiterleitung der Reize zum Gehirn
  3. Verarbeitung und Beantwortung der Reize im Gehirn

Mittels elektrophysiologischer Untersuchungen des Trigeminus konnten bei Fischen Schmerz- oder Schadensrezeptoren (Nozizeptoren) mit physiologischen Eigenschaften wie bei höheren Wirbeltieren nachgewiesen werden. Es fanden sich Nozizeptoren mit sog. C-Fasern und A-Delta-Fasern, die auf chemische, mechanische und thermische Reize reagieren. Im Vergleich zu höheren Wirbeltieren ist unter anderem bei Regenbogenforellen die Anzahl der Fasern geringer. Während Menschen im Verhältnis mehr C-Fasern aufweisen, verfügen Fische über verhältnismäßig mehr A-Delta-Fasern. C-Fasern bei Menschen führen zur Empfindung eines frühen „hellen“ Schmerzes, während A-Delta-Fasern ein späteres, „dumpfes“ Schmerzempfinden auslösen. Ab welchem Schwellengrad Fische auf bestimmte schädliche Reize reagieren ist artspezifisch und die Reaktion kann sich zudem individuell unterscheiden. In Anbetracht der hohen Anzahl unterschiedlicher Fischarten wurde bisher nur ein geringer Teil der Arten auf potentiell schmerzhafte Reize und ihr darauffolgendes Verhalten untersucht.

Im Gehirn von Fischen konnte mittels verschiedener Methoden während der Nozizeption die Aktivierung von unterschiedlichen Hirnregionen (Kleinhirn, Mittelhirndach, Zwischenhirn und Großhirn inkl. Hirnrinde) festgestellt werden. Zudem fanden sich im Vorderhirn von Fischen Strukturen, die dem Hippocampus und dem Amygdaloid-Komplex des limbischen Systems der Säugetiere ähneln, welcher im Zusammenhang mit dem Neocortex als Bereich für die Erinnerung und Emotionen bekannt ist.

Im Gehirn verschiedener Fischarten hat man Stoffe nachweisen können (Opioid-Rezeptoren, endogene Opioide), die von Schmerzmitteln als Andockstellen genutzt werden oder selbst wie ein Schmerzmittel wirken. Eine Studie zeigte, dass sich Regenbogenforellen, nachdem ihnen experimentell potentielle Schmerzreize zugefügt wurden, mit Gabe bestimmter Schmerzmittel wie z. B. Lidocain weniger auffällig verhielten, was mittels Operculum-Schlagrate (Atemfrequenz), Aktivität und Futteraufnahme festgestellt wurde. Die Effizienz und Dosierung von unterschiedlichen Schmerzmitteln für Fische ist artspezifisch und kann im Vergleich zu anderen Wirbeltieren höhere Dosierungen erfordern, wie z. B. im Fall von Morphin bei Regenbogenforellen.

Als Reaktion auf potentielle Schmerzreize ließ sich ein erhöhtes Vorkommen bestimmter molekularer Botenstoffe, die von verschiedenen Zellen ausgeschüttet werden und viele Funktionen im Körper beeinflussen, in unterschiedlichen Hirnregionen nachweisen. Es handelte sich hierbei um jene Botenstoffe, die auch bei Menschen während eines Schmerzereignisses beteiligt sind.

Viele Studien beschreiben Verhaltensreaktionen von Fischen auf einen potentiellen Schmerzreiz, die denen von Säugetieren ähneln. Es zeigten sich Reaktionen auf potentielle Schmerzreize wie Vermeidungs-, Lern- und/oder Abwehrverhalten. Dies kann auch bei der Wahl zwischen mehreren Alternativen zukünftige Entscheidungen beeinflussen, z. B. bei der Wahl des Aufenthaltsortes. Wichtig zu beachten ist, dass die Verhaltens- und physiologischen Reaktionen, abhängig von dem potentiellen Schmerzreiz und der Spezies, unterschiedlich sein können.

2. Verfügen Fische über eine bewusste Schmerzempfindung?

Die Grundvoraussetzungen für die Nozizeption sind bei Fischen gegeben. Eine Verarbeitung von Reizen findet im Gehirn von Fischen statt. Ob dort der Reiz aber so verarbeitet wird, dass eine bewusste Schmerzerfahrung entsteht, ist aus wissenschaftlicher Sicht bis heute nicht geklärt. Es gibt zurzeit keine Methode, die es möglich macht, das Bewusstsein direkt zu messen. Die Gehirnstrukturen, die Bewusstsein schaffen, lassen sich weder bei Menschen noch bei Tieren klar abgrenzen.

In den Grundbestandteilen sind die Gehirne des Fisches und des Säugetiers ähnlich. In Form und Komplexität jedoch finden sich viele Unterschiede, auch z. T. zwischen den einzelnen Fischarten. Je höher die Wirbeltiere entwickelt sind, desto differenzierter ist ihre Hirnrinde. Nach verschiedenen Studien fehlen den Gehirnen der Fische die notwendigen Strukturen, um auf bewusster, emotionaler Ebene Schmerzen wahrnehmen oder fühlen zu können, wie sie bei Säugetieren u. a. in Form des Neocortex (multisensorischer und motorischer Teil der Großhirnrinde) vorhanden sind.

Andere Wissenschaftler hingegen gehen davon aus, dass bei Fischen die bewusste Schmerzwahrnehmung und mögliche negative Empfindung von Schmerz in der Hirnrinde und in anderen Hirnregionen ablaufen kann. Es gibt Hinweise darauf, dass sich die Hirnrinde bei Fischen zu einer sehr differenzierten Struktur in Bezug auf die Verarbeitung von sensorischen Informationen entwickelt hat. Das Großhirn bei Fischen könnte möglicherweise Sitz von Hirnstrukturen sein, die mehrere Schlüsselfunktionen einnehmen und funktionell homolog zu denen sind, die mit Schmerz bei höheren Wirbeltieren assoziiert werden. Es wird argumentiert, dass das Fehlen des Neokortex nicht zwangsläufig zum Ausschluss bestimmter Fähigkeiten führen muss. Fische, wie auch Vögel, verfügen über Hirnregionen und -strukturen, die Funktionen des Neokortex wie z. B. das Sehen oder auch kognitive und intelligente Fähigkeiten ausüben können, welche bei Säugern unter Nutzung des Neokortex stattfinden.

Flossenschäden bei einer Regenbogenforelle

Da Tiere nicht wie Menschen nach ihren Empfindungen befragt werden können, versucht die Wissenschaft neben neuroanatomischen, neurophysiologischen und biochemischen Methoden auch durch ethologische und physiologische Beobachtungen indirekt Rückschlüsse auf höherentwickelte informationsverarbeitende Prozesse im Gehirn und somit wiederum Rückschlüsse auf bewusste Empfindungen, wie auch eine potentielle Schmerzwahrnehmung, zu ziehen. Nach einer Studie lässt u. a. die Beeinflussung von Entscheidungen des Tieres auf mögliche negative Empfindungen wie Schmerz schließen. Die Verabreichung von gelöstem Schmerzmittel in einem Teil des Wassers zeigte bspw., dass Fische diesen Bereich bei potentiellem Schmerz aufsuchten, obwohl er stark beleuchtet war. Zuvor, in Abwesenheit eines potentiellen Schmerzes, wurde ein mit Pflanzen und Versteckmöglichkeiten ausgestatteter Bereich von den Fischen bevorzugt.

Fazit         

Die derzeit verfügbaren Studien zeigen, dass die Möglichkeit einer bewussten Empfindungsfähigkeit von u. a. Schmerzen oder Unwohlsein besteht bzw. nicht ausgeschlossen werden kann. In welchem Ausmaß Fische empfindungs- oder leidensfähig sind und wie genau Fische im Vergleich zum Menschen empfinden, lässt sich durch fehlende Methoden zur Messung von Bewusstsein aus wissenschaftlicher Sicht nicht abschließend beantworten. Deshalb fließen in die Diskussion um ein Bewusstsein bei Tieren im Allgemeinen häufig auch philosophische und ethische Betrachtungen mit ein, die den Umgang von Menschen mit Tieren betreffen. Es gilt, Fische bestmöglich und ihrer Art entsprechend zu behandeln und, so wie es das deutsche Tierschutzgesetz vorschreibt, Schmerzen, Leiden und Schäden bei der Haltung und Tötung von Fischen zu vermeiden (§ 2 und § 4 TierSchG; siehe auch Artikel Betäubung und Schlachtung, Fischtransport und Fischhaltung). Da potentiell schmerzhafte Reize mit Verletzungen und Stress bei Fischen einhergehen können, ist die Vermeidung von Beeinträchtigungen jeglicher Art Teil der guten fachlichen Praxis in Aquakulturbetrieben. Eine stressfreie, artgerechte Haltung und Tötung muss die Grundlage für eine erfolgreiche und tierwohlgerechte Produktion sein, welche auch eine hohe Produktqualität sichert.

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