Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fische navigieren blitzschnell mit einfachen Nervenschaltungen

19.12.2008
Viele Tiere müssen bei ihren Wanderungen effizient mit Wind oder Wasserströmungen umgehen können, um ihr Ziel trotz starker Verdriftung zu erreichen. Wie kompliziert sind die Mechanismen, die eine solche Kompensation erlauben?

In einem jetzt in dem führenden Fachjournal "Current Biology" erschienenen Artikel haben Dr. Stefan Schuster, Leiter einer Heisenberg-Gruppe an der Universität Erlangen-Nürnberg, und Philipp Krupczynski hierfür einen verblüffenden Zugang gefunden. Sie fanden heraus, dass ein einfaches neuronales Netzwerk das beste Werkzeug zur Lösung solcher komplexen Aufgaben ist.

Die beiden Forscher arbeiteten mit Fischen, die blitzschnell und punktgenau einen fest stehenden Zielpunkt erreichen und dabei quer zu einer starken Strömung schwimmen müssen. Eine mittelamerikanische Fischart sichert sich ihr Futter auf diese Weise. Die Fische (bekannt als "Machaca") ernähren sich von kleinen Feigen, die ins Wasser fallen. Sie warten unter einem Baum mit reifen Früchten und starten unverzüglich und zielgerichtet, sobald eine Feige fällt.

Das eigentümliche Ernährungsverhalten der Fische machten sich die Erlanger Forscher geschickt zunutze, um zu untersuchen, wie die Tiere ihre Kurswahl an die Strömungsverhältnisse anpassen. Während die Feige in der Luft ohne Verdriftung zu ihrem späteren Auftreffpunkt fällt, führt der Weg des Fisches durch stark strömendes Wasser. Die große Überraschung war: Die Fische lösen das Problem nicht etwa mit komplizierten Korrekturmanövern auf dem Weg zum Ziel, sondern - in Sekundenbruchteilen - schon am Start! Sobald die Feige fällt, schlagen sie direkt den Kurs ein, der auf kürzestem Weg zum späteren Auftreffpunkt der Frucht führt.

Für die Arbeitsrichtung der Erlanger Heisenberg-Gruppe ist das Spannende an den Befunden, dass die Fische für die Steuerung ihrer schnellen Starts ein verblüffend einfaches Netzwerk verwenden, in dem die optimale Strömungsanpassung flexibel einprogrammiert werden kann. Flexibilität ist sehr wichtig, da die Fische in ganz unterschiedlichen Strömungsbedingungen optimal navigieren müssen. Die außergewöhnliche Zugänglichkeit dieses Netzwerks eröffnet den Forschern einen Einblick in die zellulären Mechanismen, die es erlauben, Umwelteigenschaften - wie etwa die herrschenden Strömungsbedingungen - in kleinen Netzwerken zu speichern und für eine hocheffiziente Bewegungssteuerung zu nutzen. Damit wird es nicht nur möglich, konkret die Mechanismen der Bewegungsplanung auf elementarer Ebene zu verstehen, sondern auch, die gefundenen Prinzipien auf technische Systeme zu übertragen.

Die Universität Erlangen-Nürnberg, gegründet 1743, ist mit 26.000 Studierenden, 550 Professorinnen und Professoren sowie 2000 wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte Universität in Nordbayern. Schwerpunkte in Forschung und Lehre liegen an den Schnittstellen von Naturwissenschaften, Technik und Medizin in engem Dialog mit Jura und Theologie sowie den Geistes-, Sozial- und Wirtschaftswissenschaften. Seit Mai 2008 trägt die Universität das Siegel "familiengerechte Hochschule".

Weitere Informationen für die Medien:

PD Dr. Stefan Schuster
Tel.: 09131/85-28057
sschuste@biologie.uni-erlangen.de

Ute Missel | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-erlangen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nose2Brain – Effizientere Therapie von Multipler Sklerose
26.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

nachricht Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität
25.04.2017 | Universität Bielefeld

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: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal mit neuer Push-in-Leiteranschlussklemme - Kontakte im Handumdrehen

26.04.2017 | HANNOVER MESSE

Plastik – nicht nur Müll

26.04.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Seminar zu Einblicken in die unterschiedlichen Ebenen des 3D-Druckens und wirtschaftlichen Nutzungsmöglichkeiten - 2017

26.04.2017 | Seminare Workshops