Verarbeitung akustischer Information durch deszendierende Neurone im Prothorax einer Laubheuschrecke

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Stumpner
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437373126

Verarbeitung akustischer Reize und Gesangserkennung bei Laubheuschrecken hat in den letzten 20 Jahren wieder an Interesse gewonnen. Die Art Ancistrura nigrovittata, deren Männchen singen und Weibchen antworten, woraufhin beide Phonotaxis machen, wurde sowohl auf Verhaltensebene als auch auf neuronaler Ebene (Sinneszellen, Interneurone auf unterschiedlichen Verarbeitungsebenen) intensiv untersucht. Dabei ist A. nigrovittata aus drei Gründen von besonderem Interesse: Die Gesänge von Männchen und Weibchen unterscheiden sich in der Trägerfrequenz und im Zeitmuster und die reflexartige Antwort des Weibchens wird durch einen Triggerpuls des zweiteiligen Männchengesangs ausgelöst, während der erste Teil des Gesangs zur Arterkennung dient. Bisher wurden verschiedene thorakale Interneurone und Gehirnneurone untersucht. Dabei blieben vom Prothorax deszendierende Neurone (DN) weitgehend unbeachtet, da sie wegen ihrer überwiegend dünnen Verzweigungen schwer abzuleiten sind. Eine kürzlich durchgeführte Untersuchung von lokalen DUM-Neuronen hat gezeigt, dass solche Neurone mit dünnen Neuriten gut von den Somata abgeleitet werden können, sofern diese an gut vorhersehbarere Stelle liegen. Vorversuche haben ergeben, dass auch mit gutem Erfolg DN bei Ableitung im Soma gefärbt und physiologisch charakterisiert werden können. Dabei ergaben Hinweise auf mindestens 7 verschiedenen DN auf jeder Körperseite. Das Ziel des Projektes ist es, die Gestalt und physiologischen Eigenschaften der DN zu charakterisieren. Dabei ist die Hoffnung DN zu finden, die für die Gesangsverarbeitung wichtig sind. Zum Beispiel könnte man die Existenz eines DN, das auf den Männchengesang abgestimmt ist, vermuten, da die reflexartige Weibchenantwort mit den mesothorakalen Flügeln zu schnell erfolgt, um eine unmittelbare Verarbeitung des Triggerpulses über das Gehirn einzuschließen. Andere werden auf Vibration und niedrige Frequenzen reagieren. Für diese wäre interessant zu wissen, ob sie spezifisch auf das Gesangsmuster antworten, und daher prädestiniert für eine Rolle bei Nahfeldkommunikation wären. Da andere DN gut auf Ultraschall zu antworten scheinen, könnte eine genauere Analyse helfen ihre mögliche Rolle für das Verhalten der Tiere zu verstehen. Versuche mit dem Blockieren von hemmenden Eingängen in die DN sollten zeigen, ob auch diese Neurone, wie bereits für andere Neuronentypen beschrieben, eine Verschärfung der Frequenzabstimmung durch kontralaterale Hemmung erfahren. Spezifisch auftretende hyperpolarisierende Potentiale legen das nahe.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen