Die Rolle des Pilzkörpers bei der Bildung des assoziativen Duftgedächtnisses der Honigbiene
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Frage nach der Kodierung von Düften im Gehirn der Insekten wurde am Gehirn der Honigbiene untersucht. Wir haben uns dabei auf eine hohe Stufe der neuronalen Integration konzentriert, nämlich den Eingangsbereich der Pilzkörper. Diese Gehirnregion bei Insekten ist bekannt für ihre Rolle bei der Duftkodierung und dem Erlernen von Düften. Die Neurone des Pilzkörpers wurden mit einem Ca-sensitiven Farbstoff gefüllt, dessen Duft induzierten Fluoreszenzsignale dann mit einem Fluoreszenzmikroskop registriert wurden. Die Füllung der Pilzkörper Neurone erfolgte über deren Somata oder ihre Axone. Die Fluoreszenzsignale konnten sowohl in den Somata wie auch in den Dendriten gemessen werden. Im Zentrum unserer Fragestellung stand die Suche nach den Ursachen für die sparsame Kodierung in den Neuronen des Pilzkörpers. Dazu haben wir verschiedene Stimulusprotokolle wie auch pharmakologische Methoden eingesetzt. Es lässt sich zeigen, dass zwei Mechanismen eine Rolle spielen. Der eine beruht darauf, dass die Bildung von Aktionspotentialen in diesen Neuronen sehr schnell adaptiert. Ein solcher Mechanismus ist nicht von inhibitorischen Eingängen abhängig. Neben diesem Mechanismus wirkt allerdings auch ein inhibitorischer Prozess, der von bestimmten Neuronen, den A3 Neuronen vermittelt wird. Wir konnten zeigen, dass hierbei sowohl ionotrope GABA-A Rezeptoren wie auch metabotrope GABA-B Rezeptoren beteiligt sind. Unsere ursprüngliche Planung, die olfaktorische Kodierung und deren lerninduzierte Veränderung vergleichend im Eingans- und Ausgangsbereich des Pilzkörpers zu studieren, konnte nicht verwirklicht werden, weil es uns nicht gelang, Duft induzierte Ca Signale im Ausgangsbereich zu messen. Die Ursachen für dieses Phänomen konnten noch nicht aufgeklärt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Emergent properties of spike-frequency adaptation in neuronal systems: non-renewal statistics, variability reduction and sparsening
Farkhooi
- Olfactory processing in the honeybee Kenyon cells and the involvement of the GABAergic system
Anja Froese
- (2010) Mushroom Body of the Honeybee. In: Handbook of Brain Microcircuits. Eds. Gordon M. Shepard and Sten Grillner, Oxford University Press, pp 433-438
Rybak, J. and Menzel, R.
- (2010) The digital bee brain: integrating and managing neurons in a common 3D reference system. Frontiers in Neuroscience Front. Syst. Neurosci. 4:30
Rybak J, Kuss A, Lamecker H, Zachow, S, Hege HC, Lienhard M, Singer J, Neubert K and Menzel R
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.3389/fnsys.2010.00030)
