Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schaltplan der Verführung

28.09.2010
Wiener Forscher erstellen 3D-Atlas des Fliegenhirns und finden geschlechtsspezifische Unterschiede

Ein Team von Neurobiologen am Wiener Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) konnte alle am Balzverhalten der Fliege beteiligten Gehirnzellen in Form eines komplexen Schaltplans darstellen. Weibliche und männliche Fliegenhirne weisen unterschiedliche Vernetzungen der Nervenzellen auf. Die Zeitschrift Current Biology widmet den Forschungsergebnissen die aktuelle Titelstory.


Digitaler Atlas des Fliegenhirns. Darstellung aller Nervenzellen, die am Balzverhalten der Fliege beteiligt sind. Die graue Struktur ist der zentrale Teil des Fliegenhirns, das nur einen halben Millimeter misst. In der linken Hälfte sind die am Balzritual beteiligten Nervenzellen in grün dargestellt. Rechts das Ergebnis der Analyse mehrere tausend Gehirne: individuelle Nervenzellen in jeweils unterschiedlichen Farben. Im Hintergrund die Verbindungen der Zellen untereinander in Form eines Schaltplans.
Illustration: Jai Yu, IMP

Zwei Ziele leiten jedes Lebewesen: überleben und fortpflanzen. Ein Set von angeborenen Verhaltensweisen erlaubt es Tieren, ihre grundlegenden Bedürfnisse zu erfüllen, ohne die notwendigen Handlungen erst erlernen zu müssen. Auf welche Weise dieses Instinktverhalten im Gehirn verankert ist und wie es genetisch kontrolliert wird, ist noch wenig untersucht.

Neurobiologen am IMP erforschen komplexe angeborene Verhaltensweisen an der Taufliege Drosophila. Als Modell dient das Balzrepertoire der Fliege – ein offensichtlich bewährtes Verhalten, denn die kleine Fliege konnte sich erfolgreich weltweit verbreiten. Um ein Weibchen zu umgarnen, vollführt das Männchen ein regelrechtes Ritual: Umhertänzeln, Riechen, Betasten und „Singen“ durch Vibration der Flügel gehören zum Repertoire der Annäherung und sind Voraussetzung für die Kopulation. Das gesamte Programm ist im Gehirn der Fliege abgespeichert. Die anatomische Grundlage dafür ist ein Netzwerk von miteinander verbundenen Nervenzellen (Neuronen), etwa nach Art eines elektronischen Schaltkreises auf einer Platine.

Der australische Biomediziner Jai Yu entwickelte im Rahmen seiner Doktorarbeit bei IMP-Direktor Barry Dickson ein aufwändiges genetisches Verfahren, mit dem es möglich wurde, die am Balzverhalten beteiligten Neuronen selektiv darzustellen. Dazu untersuchte er die halbmillimetergroßen Gehirne von über 3000 Fliegen, in denen jeweils eine definierte Gruppe von Nervenzellen mit fluoreszierenden Proteinen markiert war. „Es war wie ein gigantisches Puzzle“, beschreibt er die Arbeit. „Mit einer Kombination aus Mikroskopie und digitaler Bildbearbeitung gelang es uns, die Teile zusammenzufügen. Nun können wir erstmals den Schaltplan eines tierischen Instinktverhaltens überblicken.“

Etwa 1500 Neuronen umfasst der Schaltkreis der Verführung bei der Fliege - von den Eingangssignalen aus den Sinnesorganen bis zu den Bewegungsimpulsen an die Muskulatur. Eine weitere Unterteilung nach Gestalt und Vernetzung der Nervenzellen lässt an die hundert verschiedene Zelltypen erkennen, die an der Balz beteiligt sind.

Die erheblich verfeinerten Methoden, die den Forschern nun zur Verfügung stehen, brachten eine weitere Erkenntnis zu Tage: Die Schaltkreise von Männchen und Weibchen ähneln einander bei oberflächlicher Betrachtung und sind etwa gleich groß. Im Detail sind die Nervenzellen im männlichen und weiblichen Gehirn jedoch unterschiedlich verdrahtet. Identische Reize, über die Sinnesorgane wahrgenommen, führen dadurch zu geschlechtsspezifisch verschiedenen Reaktionen.

Diese Ergebnisse werden in einer zweiten Publikation bestätigt, die in Zusammenarbeit mit Forschern am MRC-LMB in Cambridge entstand und in der selben Ausgabe der Zeitschrift erscheint. Den Forschern gelang es sogar mit hundertprozentiger Genauigkeit, die Gehirne nach rein morphologischen Merkmalen dem jeweiligen Geschlecht zuzuordnen.

Die an den Fliegen gewonnenen Erkenntnisse werden in erster Linie der neurobiologischen Grundlagenforschung neue Impulse geben. „Es ist aufregend, sich vorzustellen, wie wir mit unserer Methode die Funktionen der einzelnen Nervenzellen immer besser kennenlernen. Die Vorgänge im Gehirn werden transparenter und eines Tages werden wir hoffentlich verstehen, wie ein Organismus seine Umwelt wahrnimmt und auf sie reagiert.“

Originalpublikation

Yu JY, Kanai M, Demir E, Jefferis GSXE and Dickson BJ. Cellular organisation of the neural circuit that drives Drosophila courtship behaviour. Current Biology, 28. September 2010, Vol. 20:18.

Über den Autor

Jai Yu studierte biomedizinische Wissenschaften und erwarb einen Bachelor of Science an der Universität Melbourne. Seine Dissertation bei Barry Dickson am IMP schloss er 2009 mit dem Doktorat an der Universität Wien ab. Im Oktober 2010 tritt er eine Postdoc-Stelle an der Universität von Kalifornien in San Francisco (UCSF) an.

Über das Institut

Das Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) betreibt in Wien biomedizinische Grundlagenforschung im internationalen Firmenverband Boehringer Ingelheim.

Zwischen dem IMP, das 1988 gegründet wurde, und dem seit 2003 operativen Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (IMBA) besteht eine enge Forschungskooperation. Unter dem Namen “IMP-IMBA Research Center” greifen die beiden Institute auf eine gemeinsame Infrastruktur im wissenschaftlichen und administrativen Bereich zu. Zusammen beschäftigen die Institute etwa 400 Mitarbeiter aus 30 Nationen.

Kontakt

Dr. Heidemarie Hurtl, Kommunikation
Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie
Dr. Bohr-Gasse 7, A 1030 Wien
Tel. +43 (1) 79730 3625
Mobil +43 (0)664 8247910
hurtl@imp.ac.at
Dr. Barry Dickson, Wissenschaftlicher Direktor
Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie
Dr. Bohr-Gasse 7, A 1030 Wien
dickson@imp.ac.at

Dr. Heidemarie Hurtl | IMP
Weitere Informationen:
http://www.imp.ac.at/research/barry-dickson/research
http://www.imp.univie.ac.at/pressefoto-fly-brain

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wegbereiter für Vitamin A in Reis
21.07.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Pharmakologie - Im Strom der Bläschen
21.07.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten