Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fruchtfliegen im Flugsimulator: Dem Menschen so nah

13.08.2004


Der Flugsimulator: In dieser mit Leuchtdioden bestückten Arena absolviert gerade eine Fruchtfliege ihr Training. Sie ist an einem Drehmoment-Messgerät angebracht. Foto: Reinhard Wolf


Fruchtfliege mit angeklebtem Drahtbügel. Diese Halterung dient der Fixierung des zwei Millimeter großen Insekts im Flugsimulator. Foto: Reinhard Wolf


Das Gehirn des Menschen wird gemeinhin als besonders hoch entwickelt angesehen. Allerdings sind auch wesentlich kleinere Hirne zu ebenbürtigen Leistungen fähig. Bei der nur zwei Millimeter großen Fruchtfliege Drosophila zum Beispiel funktioniert die Wiedererkennung optischer Eindrücke wie beim Menschen. Das berichten Forscher von der Uni Würzburg mit Kollegen aus Peking in der neuen Ausgabe des US-Wissenschaftsblatts "Science".


Reinhard Wolf und Martin Heisenberg vom Würzburger Biozentrum haben ihre Untersuchungen mit Hilfe eines ausgeklügelten Flugsimulators angestellt. Das Gerät ist computergesteuert und besteht aus einer zylinderförmigen Arena, deren Wand mit 8.820 Leuchtdioden bestückt ist. Damit lässt sich eine künstliche Umwelt aus verschiedenen Mustern und Farben erschaffen.

Inmitten der Arena wird die Fliege mit einem Drahtbügel fixiert und an einem Messgerät befestigt. Dieses erfasst ihre Absicht, sich zu bewegen, als physikalisches Drehmoment und speist die Daten in den Computer ein. Der berechnet in Echtzeit, wie sich die Fliege beim gleichen Manöver im Freiflug gedreht hätte - und verschiebt dann die künstliche Umwelt um genau diesen Betrag um die Fliege herum. Das Insekt bekommt so den visuellen Eindruck, tatsächlich die Richtung geändert zu haben. Die Flugbahn hin zu bestimmten Mustern, die ihm präsentiert werden, kann es selbst bestimmen. Auf diese Weise lässt sich zeigen, dass die Fruchtfliege zum Beispiel ein aufrecht stehendes T von einem umgedrehten T unterscheiden kann - jedoch ohne eines der beiden Muster zu bevorzugen.


Bestraft man die Fliege aber mit einem Hitzestrahl (Infrarot-Laser) immer dann, wenn sie zum Beispiel auf ein umgedrehtes T zufliegt, so lernt sie innerhalb von Sekunden, was sie tun kann, um nicht "gegrillt" zu werden: Sie fliegt nur noch auf das stehende T zu. Nach nur vier Minuten Training vermeidet sie Flüge in Richtung des umgedrehten T selbst dann, wenn die Hitze nicht mehr eingeschaltet wird. Sie hat also gelernt und kann die Muster wiedererkennen.

Wolf: "Fliegen speichern die gesehene Umwelt nicht wie eine Fotografie im Gedächtnis, sondern ziehen bestimmte Merkmale heraus, anhand derer sie ein Muster später wiedererkennen können. Das erfordert weniger Speicherplatz im Gehirn." Insgesamt fünf solche Merkmale haben die Forscher bisher identifiziert: den Schwerpunkt des Musters, die Neigung von Kanten, Größe, vertikale Dichteverteilung und Farbe. Das aufrechte und das umgedrehte T unterscheiden die Tiere nicht anhand der Form, sondern durch die unterschiedliche Höhe des Musterschwerpunktes - nur diese Information wird im Gehirn gespeichert.

Mit dem Flugsimulator zeigten die Forscher außerdem: Die Fliegen sind dazu fähig, ein bestimmtes Muster auch dann wiederzuerkennen, wenn es an einer ganz anderen Stelle im Sehfeld erscheint. "Diese so genannte Positionsinvarianz tritt auch beim Menschen auf", so Heisenberg. Damit habe sich Drosophila in einem weiteren Bereich als Modell erwiesen, von dem man viel über die entsprechenden Vorgänge beim Menschen lernen kann. Für bestimmte Muskel- oder Nervenkrankheiten sowie auf weiteren Gebieten gelte das schon seit längerem.

Shiming Tang, Reinhard Wolf, Shuping Xu, Martin Heisenberg: "Visual Pattern Recognition in Drosophila Is Invariant for Retinal Position", Science vom 13. August 2004, Volume 305, Issue 5686, Seiten 1020-1022.

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Berichte zu: Drosophila Fliege Flugsimulator Fruchtfliege

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Diabetesforschung: Neuer Mechanismus zur Regulation des Insulin-Stoffwechsels gefunden
06.12.2016 | Universität Osnabrück

nachricht Was nach der Befruchtung im Zellkern passiert
06.12.2016 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weiterbildung zu statistischen Methoden in der Versuchsplanung und -auswertung

06.12.2016 | Seminare Workshops

Bund fördert Entwicklung sicherer Schnellladetechnik für Hochleistungsbatterien mit 2,5 Millionen

06.12.2016 | Förderungen Preise

Innovationen für eine nachhaltige Forstwirtschaft

06.12.2016 | Agrar- Forstwissenschaften