Die Rolle des Pilzkörpers bei der Bildung des assoziativen Duftgedächtnisses der Honigbiene

• Applicant: Professor Dr. Randolf Menzel
• Subject Area: Cognitive, Systems and Behavioural Neurobiology
• Term: from 2005 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 15724721

Lernen fuhrt zu anhaltenden Veränderungen der Verschaltung im Nervensystem, und die durch Lernen neu hinzugefügten Gedächtnisinhalte werden in den durch Lernen angepassten Verschaltungen gespeichert. Die Zuordnung neuronaler Plastizität zu Lernvorgängen und der Gedächtnisbildung ist ein schwieriges und intensiv bearbeitetes Problem in den Neurowissenschaften. Wir nähern uns diesem Problem mit dem Studium des assoziativen olfaktorischen Lernens eines Insekts, der Honigbiene, und hierbei zielen wir auf ein besseres Verständnis der Netzwerkeigenschaften und ihrer adaptiven Veränderung durch Lernen in einer bestimmten Struktur des olfaktorischen Systems, dem Pilzkörper. Wir setzen optophysiologische, abbildende Messung der Ca-Aktivität in selektiv mit funktionellem Farbstoff gefüllten Neuronen ein. Unser Ziel ist die räumlich und zeitlich auflösende Analyse von Netzwerkeigenschaften, die wir dem assoziativen Lernen, der Gedächtnisbildung und dem Abrufen aus dem Gedächtnis zuordnen wollen. Hierbei ist von besonderer Bedeutung, dass unsere Versuchstiere unter den Bedingungen der optophysiologischen Registrierungen Duftsignale appetitiv lernen, in mehreren Phasen das Gedächtnis bilden und unter geeigneten Testbedingungen das Gedächtnis abrufen. Die bisherigen Arbeiten haben zu einem Modell der Funktionsweise des Pilzkörpers geführt. Dieses Modell beruht auf dem Nachweis, dass Düfte im Pilzkörper mit einem sparsamen Code repräsentiert sind und assoziatives Lernen zur Verstärkung der Eingangs- und der Ausgangssynapsen führt. Die assoziative Plastizität der Eingangssynapsen ist bereits gut belegt, die der Ausgangssynapsen dagegen nicht. Wir werden uns nun besonders auf die Ausgangssynapsen konzentrieren und unsere These überprüfen, ob diese ebenfalls durch Lernen verstärkt werden. Dabei werden wir zu ergründen suchen, für welche Aspekte des olfaktorischen Lernens und der Gedächtnisbildung die Eingangs- bzw. Ausgangssynapsen des Pilzkörpers spezifisch zuständig sind.

• DFG Programme: Research Grants