AG Homberg - Dipl.-Biol. Tobias Bockhorst

Verschiedene neurophysiologische und –ethologische Studien deuten darauf hin, dass Insekten visuelle Landmarken (Objekte mit gelernter Lage relativ zu einem Ziel wie einer Futterquelle) zur räumlichen Orientierung nutzen. Hierzu werden wahrscheinlich Assoziationen von neuronalen Repräsentationen der Objekte mit positionsinvarianten Richtungsinformationen (etwa „nördlich“ statt „rechts von mir“) gebildet und in einer Art Gedächtnis gespeichert.

Wüstenheuschrecken (Schistocerca gregaria) scheinen Richtungsinformationen zur Navigation aus dem Polarisationsmuster des Himmelslichtes herleiten zu können. Aus Polarisationsvektoren im Zenit kann auf den Verlauf des Sonnenmeridians geschlossen werden. Ließen sich dann noch solare und antisolare Hemisphäre unterscheiden, so wäre insgesamt eine kompassartige Richtungsinformation gewonnen, die auch der landmarkenbasierten Orientierung dienen könnte.

Mutantenstudien an Drosophila zeigten, dass bestimmte Neurone im Zentralkomplex des Fliegengehirns für die Orientierung an visuellen Landmarken essentiell sind. Aus unseren elektrophysiologischen Untersuchungen an Wüstenheuschrecken wissen wir, dass Neurone mit Verzweigungen im selben Hirnareal ein Tuning auf Polarisationsvektoren aufweisen. Interessanterweise wurden jedoch auch Antworten auf unpolarisiertes Licht beobachtet. Wir vermuten daher, dass solche Neurone der Orientierung an Landmarken dienen könnten, indem sie visuelle Objektmerkmale mit Richtungsinformationen aus Polarisationsvektoren assoziieren.

Dieser Hypothese möchte ich weiter nachgehen. Hierzu messe ich die Aktivität von Neuronen im Zentralkomplex der Wüstenheuschrecke, während dem Tier polarisiertes Licht und eine Reihe visueller Muster aus unpolarisiertem Licht dargeboten werden.

Zusätzlich untersuche ich, ob die Neurone im Zentralkomplex spektrale Tuningeigenschaften besitzen, die einer Unterscheidung zwischen solarer und antisolarer Hemisphäre dienen können. Die Einbeziehung solcher spektraler Information könnte einer bereits im Zentralkomplex der Wüstenheuschrecke gefundenen Repräsentation des Polarisationsvektorraumes jene kompassartige Qualität verleihen, die Navigationsleistungen erfordern.

Die Morphologie der abgeleiteten Neurone wird nach Injektion eines Tracers rekonstruiert, um Rückschlüsse auf ihre Verschaltungspartner im neuronalen Netzwerk des Zentralkomplexes und die Richtung des Informationsflusses zu ermöglichen.

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