Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Entscheidungen im Fliegenhirn

24.08.2015

Wenn Nahrung gleichzeitig anziehend und abstoßend riecht, hilft das Lernzentrum Entscheidungen zu treffen

Eine frisch aufgebrühte Tasse Kaffee duftet für die meisten von uns herrlich. Einzelne Komponenten dieses Dufts können jedoch allein oder in einer anderen Kombination sehr abstoßend sein. Das Gehirn setzt die einzelnen Komponenten eines Dufts somit in Relation und beurteilt sie dann. Erst so ist eine fundierte Entscheidung, ob ein Duft und seine Quelle "gut" oder "schlecht" sind, möglich.


Nervenzellen, die Dopamin als Botenstoff verwenden (grün) ermöglichen es hungrigen Fliegen, einen Gefahrenhinweis zu ignorieren und angeborenes Verhalten anzupassen.

© MPI für Neurobiologie/ Friedrich

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried haben entdeckt, wie widersprüchliche Gerüche im Pilzkörper des Gehirns einer Fruchtfliege verarbeitet werden. Die Ergebnisse weisen dieser Hirnregion eine neue Aufgabe zu und zeigen, dass Sinnesreize situationsbedingt bewertet werden. So können die Tiere schnell eine geeignete Entscheidung treffen.

Sinneseindrücke sind meist komplex. So kommt zum Beispiel ein Geruchsstoff in der Regel in Kombination mit anderen Gerüchen vor – der Geruch der besagten Tasse Kaffee setzt sich beispielsweise aus über 800 Einzelgerüchen zusammen, darunter auch unangenehme Düfte.

Für die Fruchtfliege Drosophila ist solch ein abstoßender Duft Kohlendioxid (CO2), das unter anderem von gestressten Fliegen abgegeben wird, um andere Fliegen zu warnen. Riechen die Tiere CO2, reagieren sie mit einem angeborenen Fluchtverhalten. Allerdings wird CO2 auch von überreifen Früchten produziert – einer begehrten Futterquelle.

Fliegen auf Futtersuche müssen daher ihre angeborene CO2-Abneigung ignorieren können, wenn CO2 in Kombination mit Futterdüften vorkommt. Wie das Gehirn die einzelnen Sinneseindrücke vergleicht und je nach Situation einstuft, um zu einer sinnvollen Entscheidung zu kommen (hier: Futter oder Gefahr), ist bislang kaum verstanden.

"Die widersprüchliche Bedeutung von CO2 für Fruchtfliegen ist ein idealer Ansatzpunkt um zu erforschen, wie das Gehirn einzelne Sinneseindrücke je nach Situation richtig bewertet", sagt Ilona Grunwald Kadow. Zusammen mit ihrem Team am Max-Planck-Institut für Neurobiologie untersucht sie, wie das Gehirn Düfte verarbeitet und darauf aufbauend Entscheidung fällt.

Nun konnten die Wissenschaftler zeigen, dass komplexere oder widersprüchliche Sinnesinformationen im Pilzkörper verarbeitet werden. Bislang galt dieses Hirnareal als Zentrum für Lernen und zum Speichern von Erinnerungen. Die neuen Ergebnisse zeigen, dass der Pilzkörper noch eine andere Aufgabe hat: Hier werden Sinneseindrücke lern- und erinnerungsunabhängig bewertet und schnelle Entscheidungen gefällt.

Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass CO2 im Nervennetzwerk, zu dem auch der Pilzkörper gehört, Nervenzellen aktiviert, die das Fluchtverhalten der Fliegen auslösen. Kommt CO2 jedoch zusammen mit Futterdüften vor, so erregen die Nervenzellen andere Nervenzellen, die den Botenstoff Dopamin ausschütten.

Dopamin kommt bei vielen Tierarten und auch beim Menschen häufig in Verbindung mit positiven Erfahrungen vor. In den Fruchtfliegen tragen diese dopaminergen Nervenzellen die Information, dass neben CO2 auch Futterdüfte vorhanden sind, in den Pilzkörper, wo sie die angeborene CO2-Reaktion durch Hemmung der "Fluchtnervenzellen" unterdrücken.

"Interessanterweise führt die Erfahrung, dass CO2 regelmäßig auch zusammen mit Futterduft vorkommt nicht dazu, dass die Tiere für immer ihre CO2-Abneigung verlieren", erklärt Grunwald Kadow. Wird die Information zum Vorkommen von CO2 zusammen mit Futtergerüchen in das "Lernzentrum" Pilzkörper geleitet, findet eine sofortige Änderung des Verhaltens statt, jedoch keine dauerhafte Veränderung der negativen Bewertung von CO2.

Dies gilt wahrscheinlich auch für andere Sinneseindrücke, zum Beispiel den Sehsinn. Das Ausbleiben einer dauerhaften Verhaltensänderung könnte für viele Situationen überlebenswichtig sein, spekulieren die Forscher: So löst der Geruch von Raubtieren zum Beispiel beim Menschen eine instinktive Furcht aus. Diese Furcht verlieren wir selbst dann nicht, wenn wir schon viele Raubtiere ohne Angst im Zoo gesehen haben. Auch hier scheint das Gehirn zu vergleichen und kommt, je nach den Umständen, zu anderen Schlussfolgerungen.


Ansprechpartner

Dr. Stefanie Merker
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Telefon: +49 89 8578-3514

E-Mail: merker@neuro.mpg.de


Dr. Ilona Grunwald Kadow
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Telefon: +49 89 8578-3159

Fax: +49 89 8578-3152

E-Mail: ikadow@neuro.mpg.de


Originalpublikation
Laurence P.C. Lewis, K.P. Siju, Yoshinori Aso, Anja B. Friedrich, Alexander J.B. Bulteel, Gerald M. Rubin, Ilona C. Grunwald Kadow

A higher brain circuit for immediate integration of conflicting sensory information in Drosophila

Current Biology, online 20 August, 2015

Dr. Stefanie Merker | Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/9364646/sinnesreize-fliegen-gehirn

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ulmer Forscher beobachten Genomaktivierung "live" im Fischembryo
18.12.2018 | Universität Ulm

nachricht Einheitliche Qualitätsstandards für die Virenforschung
18.12.2018 | 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: Wie Bakterien ein Antibiotikum ausschalten

Forscher des HZI und HIPS haben entdeckt, dass resistente Bakterien den Wirkstoff Albicidin mithilfe eines massenhaft gebildeten Proteins einfangen und inaktivieren

Gegen die immer häufiger auftauchenden multiresistenten Keime verlieren gängige Antibiotika zunehmend ihre Wirkung. Viele Bakterien haben natürlicherweise...

Im Focus: How bacteria turn off an antibiotic

Researchers from the HZI and the HIPS discovered that resistant bacteria scavenge and inactivate the agent albicidin using a protein, which they produce in large amounts

Many common antibiotics are increasingly losing their effectiveness against multi-resistant pathogens, which are becoming ever more prevalent. Bacteria use...

Im Focus: Wenn sich Atome zu nahe kommen

„Dass ich erkenne, was die Welt im Innersten zusammenhält“ - dieses Faust’sche Streben ist durch die Rasterkraftmikroskopie möglich geworden. Bei dieser Mikroskopiemethode wird eine Oberfläche durch mechanisches Abtasten abgebildet. Der Abtastsensor besteht aus einem Federbalken mit einer atomar scharfen Spitze. Der Federbalken wird in eine Schwingung mit konstanter Amplitude versetzt und Frequenzänderungen der Schwingung erlauben es, kleinste Kräfte im Piko-Newtonbereich zu messen. Ein Newton beträgt zum Beispiel die Gewichtskraft einer Tafel Schokolade, und ein Piko-Newton ist ein Millionstel eines Millionstels eines Newtons.

Da die Kräfte nicht direkt gemessen werden können, sondern durch die sogenannte Kraftspektroskopie über den Umweg einer Frequenzverschiebung bestimmt werden,...

Im Focus: Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

Forschende der Universität Basel berichten von einer neuen Methode, bei der sich der Aggregatzustand weniger Atome oder Moleküle innerhalb eines Netzwerks gezielt steuern lässt. Sie basiert auf der spontanen Selbstorganisation von Molekülen zu ausgedehnten Netzwerken mit Poren von etwa einem Nanometer Grösse. Im Wissenschaftsmagazin «small» berichten die Physikerinnen und Physiker von den Untersuchungen, die für die Entwicklung neuer Speichermedien von besonderer Bedeutung sein können.

Weltweit laufen Bestrebungen, Datenspeicher immer weiter zu verkleinern, um so auf kleinstem Raum eine möglichst hohe Speicherkapazität zu erreichen. Bei fast...

Im Focus: Data storage using individual molecules

Researchers from the University of Basel have reported a new method that allows the physical state of just a few atoms or molecules within a network to be controlled. It is based on the spontaneous self-organization of molecules into extensive networks with pores about one nanometer in size. In the journal ‘small’, the physicists reported on their investigations, which could be of particular importance for the development of new storage devices.

Around the world, researchers are attempting to shrink data storage devices to achieve as large a storage capacity in as small a space as possible. In almost...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Ulmer Forscher beobachten Genomaktivierung "live" im Fischembryo

18.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Notsignal im Zellkern – neuartiger Mechanismus der Zellzykluskontrolle

18.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Methode für sichere Brücken

18.12.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics