Absteigende Kontrolle von Verhaltensvielfältigkeit und der Wahl von Verhaltensweisen im Zebrabärbling Danio rerio

• Antragstellerin: Dr. Eva Berg
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324960069

Die in der Tierwelt gezeigten Verhaltensweisen sind von beeindruckender Vielfältigkeit und Flexibilität. Wie diese Vielfältigkeit vom Nervensystem generiert und organisiert wird und wie aus dem Verhaltensrepertoire einzelne Verhalten gewählt werden, ist noch nicht ausreichend verstanden. In meinem Projekt werde ich dieses Thema im Kontext der neuronalen Kontrolle von Fortbewegung in Wirbeltieren untersuchen. Dafür werde ich betrachten, wie das Nervensystem die Fortbewegungsgeschwindigkeit im Zebrabärbling Danio rerio kontrolliert und organisiert.Verhalten werden im Kortex und in den Basalganglien geplant und anschließend von neuronalen Netzwerken im Hirnstamm und im Rückenmark ausgeführt. Diese Netzwerke setzen den erhaltenen Befehl für ein geplantes Verhalten in konkrete Bewegungsabläufe um, mit den für die Situation und Umgebung passenden Parametern (Geschwindigkeit, Kraft, zeitlicher Ablauf). Das neuronale Netzwerk für Fortbewegungskontrolle ist im Rückenmark gelegen. Allgemeinhin wird angenommen, dass es sich dabei um ein einziges Netzwerk handelt, das alle Motoneurone gleichmäßig ansteuert. Entsprechend wird angenommen, dass der von höheren Hirnarealen gegebene Befehl zur Fortbewegung alle Neurone dieses Netzwerks gleichmäßig aktiviert. Verschiedene Fortbewegungsgeschwindigkeiten werden in diesem Fall durch die Anzahl und Frequenz der Aktionspotentiale kodiert, die in der uniformen, absteigenden Nervenbahn übermittelt werden.Neuere Ergebnisse im Zebrabärbling deuten jedoch darauf hin, dass diese Sichtweise nicht differenziert genug sein könnte. In diesen Arbeiten wurde gezeigt, dass das im Rückenmark gelegene neuronale Netzwerk nicht uniform, sondern in Untereinheiten organisiert ist, die jeweils separat langsame, mittelschnelle und schnelle motorische Einheiten aktivieren. Diese Untereinheiten werden bei unterschiedlichen Fortbewegungsgeschwindigkeiten separat zugeschaltet.Diese Ergebnisse führen zu der Frage, ob auch die vom Hirnstamm kommende Aktivierung modular aufgebaut und in separaten Untereinheiten organisiert ist, die bevorzugt langsame, mittelschnelle und schnelle Untereinheiten im Rückenmark ansprechen. Dies hieße, dass bereits die aus dem Hirnstamm absteigenden Bahnen verhaltensabhängig und selektiv rekrutiert würden, je nach Fortbewegungsgeschwindigkeit. Um diese Hypothese zu testen, werde ich die Konnektivität von absteigenden Bahnen zu den verschiedenen Untereinheiten im Rückenmark untersuchen -sowohl anatomisch, als auch funktionell. Außerdem werde ich den Einfluss bestimmter Gruppen von Neuronen (mit aus dem Hirn absteigenden Projektionen) auf das Verhalten betrachten.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweden
• Gastgeber: Professor Dr. Abdel El Manira