Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gehirn der Biene kann Duftklassen unterscheiden

10.02.2009
Wissenschaftler der Freien Universität Berlin haben herausgefunden, wie Bienen Düfte verarbeiten

Wissenschaftler der Freien Universität Berlin und des Bernstein Center for Computational Neuroscience haben entschlüsselt, wie verschiedene Duftklassen im Gehirn der Biene kodiert sind. Duftinformationen gelangen demzufolge über zwei getrennte Pfade in höhere Gehirnareale.

So kann die Biene unmittelbar nach Aufnahme des Dufts unterscheiden, ob es sich um ein Kommunikationssignal - zum Beispiel für die gegenseitige Erkennung - oder um ein Umweltsignal - zum Beispiel den Duft einer Blume, der eine Futterquelle anzeigt - handelt.

Bienen haben einen ausgeprägten Geruchssinn, den sie nicht nur zur Ortung von Futterquellen nutzen, sondern auch zur Kommunikation. Mit selbst produzierten Duftstoffen teilen sich Bienen beispielsweise Informationen über die Brutpflege mit. Während selbst produzierte Kommunikationssignale aus einzelnen oder sehr wenigen chemischen Komponenten bestehen, handelt es sich bei dem Duft von Blumen oder anderen Umweltsignalen typischerweise um ein komplexes Duftgemisch. Wie, und vor allem wie schnell und präzise kann die Biene diese beiden Duftklassen voneinander unterscheiden? Dieser Frage gingen Martin Nawrot und Randolf Menzel, beide Professoren für Neurobiologie an der Freien Universität Berlin, sowie die promovierte Biologin Sabine Krofczik nach.

Bienen riechen und tasten mit demselben Organ: mit ihren Antennen. Die Rezeptor-Nervenzellen in den Antennen werden durch Duftstoffe angeregt. Sie werden dadurch elektrisch aktiv und leiten diese Information an den sogenannten Antennallobus weiter ¬- die erste Verschaltungsebene der Geruchsinformation. Alle Informationen, die dort verarbeitet werden, gelangen dann über eine begrenzte Anzahl von circa 900 Projektionsneuronen in höhere Gehirnareale. "In den Projektionsneuronen müssen also alle Geruchsinformationen, die für die Biene wichtig sind, enthalten sein", erklärt Martin Nawrot. Diese Neurone wurden von Sabine Krofczik in der experimentellen Arbeitsgruppe von Randolf Menzel durch aufwändige elektrische Intrazellulärableitungen untersucht. Wie wird die Geruchsinformation in der elektrischen Aktivität der Projektionsneurone verschlüsselt? Wie reagieren sie auf Geruchsgemische oder Einzelkomponenten?

Zunächst einmal untersuchten die Wissenschaftler die Reaktion der Neurone auf einzelne Duftkomponenten. Dabei haben sie herausgefunden, dass die Neurone sowohl einen räumlichen als auch einen zeitlichen "Code" nutzen, um Duftstoffe zu entschlüsseln. Um welchen Duftstoff es sich handelt, wird in der Reihenfolge ausgedrückt, in der die Neurone aktiviert werden ¬- von den Wissenschaftlern "zeitlicher" Code genannt. "Im Bruchteil einer Sekunde werden die Neurone wie kleine Lampen angeschaltet", erklärt Nawrot, "man weiß erst seit kurzem, dass die Tiere gelernte Gerüche tatsächlich so schnell erkennen können, wir haben also nach einer sehr schnellen Kodierung gesucht." Aber auch das Maß, wie stark welche Neurone auf das Molekül reagieren, "das Muster der Leuchtkraft der Lampen", gibt Auskunft über die Duftidentität. Dieses "räumliche" Signal hält länger an und kann darüber hinaus auch die Konzentration des Duftstoffes kodieren: Reagieren alle Neurone insgesamt stärker, ist die Konzentration höher.

Wie aber reagieren die Neurone nun auf Gemische von Stoffen? Hier fanden die Wissenschaftler deutliche Unterschiede in verschiedenen Typen von Projektionsneuronen. Duftinformation gelangt über zwei verschiedene Pfade in höhere Gehirnareale, kurz "l"-Pfad und "m"-Pfad genannt. "m"-Projektionsneurone reagieren auf ein Gemisch von Stoffen etwa so stark, wie ihre stärkste Antwort auf die Einzelkomponenten ausfallen würde. "In der Kombination der m-Neurone wird also das gesamte Komponentengemisch dargestellt", sagt Nawrot. Die Aktivität der "l"-Projektionsneurone hingegen wird typischerweise unterdrückt, wenn mehr als nur eine Duftkomponente vorhanden ist. "Die unterschiedliche Verarbeitung im "l"- und "m"-Pfad zeigt, dass im Bienengehirn eine Zuordnung des Geruchs in die Gruppe einfacher Düfte und die Gruppe komplexer Gemische besteht", erklärt Nawrot das Resultat, "die Biene könnte demnach sofort zwischen einem Kommunikationssignal und einem Umweltsignal - wie etwa einer Futterquelle - unterscheiden."

Die Online-Publikation:
Sabine Krofczik, Randolf Menzel & Martin P. Nawrot. Rapid odor processing in the honeybee antennal lobe network. Frontiers in Computational Neuroscience 2:9
Weitere Informationen:
Freie Universität Berlin, Institut für Biologie, Abteilung Neurobiologie, Professor Martin Paul Nawrot, Telefon: 030 / 838 - 566 92, E-Mail: nawrot@neurobiologie.fu-berlin.de

Kerrin Zielke | idw
Weitere Informationen:
http://www.fu-berlin.de/neuroinformatik
http://www.bccn-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen
20.02.2017 | Universität zu Lübeck

nachricht Zellstoffwechsel begünstigt Tumorwachstum
20.02.2017 | Veterinärmedizinische Universität Wien

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: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Welt der keramischen Werkstoffe - 4. März 2017

20.02.2017 | Veranstaltungen

Schwerstverletzungen verstehen und heilen

20.02.2017 | Veranstaltungen

ANIM in Wien mit 1.330 Teilnehmern gestartet

17.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Innovative Antikörper für die Tumortherapie

20.02.2017 | Medizin Gesundheit

Multikristalline Siliciumsolarzelle mit 21,9 % Wirkungsgrad – Weltrekord zurück am Fraunhofer ISE

20.02.2017 | Energie und Elektrotechnik

Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen

20.02.2017 | Biowissenschaften Chemie