Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Taufliege: Gedächtnis-Zellen für Bilder entdeckt

03.02.2006


Das Gehirn der Taufliege Drosophila birgt ein Geheimnis weniger. Forscher vom Biozentrum der Uni Würzburg haben herausgefunden, an welchen Orten das Insekt die Erinnerung an optische Eindrücke speichert. Darüber berichtet die neue Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Nature".


Im Gehirn der Fruchtfliege: Die kleiderbügelförmige, gelb markierte Zellgruppe im oberen Bild entspricht dem Gedächtnis für die unterschiedliche Höhe von Mustern. Für die Erinnerung an die Neigung von Kanten ist dagegen eine andere Gruppe von Nervenzellen zuständig. Sie erscheint ziemlich in der Mitte des unteren Bildes als kleinere, ebenfalls gelbe und kleiderbügelartige Struktur. Aufnahmen: A. Jenett/M. Heisenberg



Die Taufliege legt das Bild von ihrer Umwelt nicht wie einen fotografischen Schnappschuss im Gehirn ab - das würde zuviel Speicherplatz kosten. Stattdessen merkt sie sich nur bestimmte Merkmale von Mustern, zum Beispiel die Neigung von Kanten oder deren Lage zueinander.

... mehr zu:
»Fliege »Insekt »Taufliege


Diese optischen Erinnerungen werden im Gehirn der Fliege in verschiedenen Zellgruppen gespeichert, wie die Forscher vom Würzburger Lehrstuhl für Genetik mit Kollegen aus China, Japan und den USA bewiesen haben. Die Wissenschaftler fanden zwei fest umrissene Schichten von Nervenfasern, in denen jeweils eines der Merkmale abgelegt wird. "Wie beim Menschen ist auch bei der Fliege das Gedächtnis nicht diffus über das Gehirn verteilt. Wir haben zwei einzelne Gruppen aus etwa 20 Nervenzellen gefunden, die eine hoch spezialisierte Erinnerungsarbeit leisten", erklärt Professor Martin Heisenberg.

Die beiden neu entdeckten "Gedächtnis-Orte" befinden sich in einem fächerförmigen Areal im Zentralkomplex des Fliegengehirns. Einer speichert die unterschiedliche Höhe von Mustern, also ob diese im Sehfeld der Fliege eher oben oder eher unten liegen. Der andere ist für die Neigung von Kanten zuständig. Damit wurden bei Insekten erstmals überhaupt Nervenzellen lokalisiert, die für das visuelle Gedächtnis zuständig sind. Dem Zentralkomplex wurde bislang die Hauptfunktion zugeschrieben, zwischen den Gehirnhälften zu vermitteln. Doch nun steht fest, dass er auch für bestimmte Seh- und Lernleistungen der Fliege eine Rolle spielt.

Zu diesen Erkenntnissen kamen die Forscher mit Fliegenmutanten, deren Gehirn zu keinerlei Lernleistung mehr fähig ist. Eine aufwändige Technik ermöglicht es aber, ganz bestimmte Hirnregionen genetisch zu "reparieren" und damit die Fliege wieder lernfähig zu machen. Auf diese Weise konnten die Forscher zuordnen, welches Gehirnareal für die Erinnerung an welches Muster zuständig ist.

Für ihre Studien haben die Würzburger Genetiker einen ausgeklügelten Flugsimulator entwickelt, in dem sich eine künstliche Umwelt aus verschiedenen Mustern und Farben erschaffen lässt. Die Fliege ist darin mit einem Drahtbügel fixiert und an einem Messgerät befestigt. Dieses erfasst ihre Flugkräfte und damit ihre Absicht, sich zu bewegen, und speist die Daten in einen Computer ein. In Echtzeit wird dann berechnet, wie sich die Fliege beim gleichen Manöver im Freiflug gedreht hätte, und die künstliche Umwelt wird entsprechend um die Fliege herum verschoben.

Dadurch bekommt das Insekt den visuellen Eindruck, tatsächlich zu fliegen. Seine Flugbahn hin zu bestimmten Mustern, die ihm präsentiert werden, kann es selbst bestimmen. Im Experiment wird die Fliege zunächst durch eine Bestrafung per Hitzestrahl darauf trainiert, das Ansteuern bestimmter Muster zu vermeiden. Während des folgenden Tests bleibt die Hitze abgeschaltet und es wird gemessen, ob die Fliege weiterhin die "verbotenen" Flugrichtungen meidet. Auf diese Weise lässt sich erkennen, welche Muster sich die Fliege merken kann.

Gang Liu, Holger Seiler, Ai Wen, Troy Zars, Kei Ito, Reinhard Wolf, Martin Heisenberg und Li Liu: "Distinct memory traces for two visual features in the Drosophila brain", Nature 439, Seiten 551-556, 2. Februar 2006, doi:10.1038/nature04381

Weitere Informationen: Prof. Dr. Martin Heisenberg, T (0931) 888-4451, Fax (0931) 888-4452, E-Mail: heisenberg@biozentrum.uni-wuerzburg.de

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

Weitere Berichte zu: Fliege Insekt Taufliege

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Spot auf die Maschinerie des Lebens
23.08.2017 | Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, Erlangen

nachricht Immunsystem kann durch gezielte Manipulation des Zellstoffwechsels reguliert werden
23.08.2017 | Medical University of Vienna

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: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie