Verhaltensabhängige Aktivität und senso-motorische Interaktion im Himmelskompassystem der Wüstenheuschrecke
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Wüstenheuschrecken können wie andere Insekten auch das Polarisationsmuster des blauen Himmels wahrnehmen und nutzen es wahrscheinlich zusätzlich zum direkten Sonnenlicht zur Himmelskompass-Orientierung bei jahresperiodischen Wanderungen. Unsere bisherigen Arbeiten zeigten, dass ein Netzwerk von Neuronen im Zentralkomplex des Heuschreckengehirns Kompass-Signale basierend auf der Orientierung des Tieres relativ zum Himmelspolarisationsmuster liefert. Im vorliegenden Projekt konnten wir dieses Bild in mehrfacher Hinsicht erweitern. Wir konnten zeigen, dass - das Signal der Neurone allein über den Polarisationseingang die Sonnenposition eindeutig kodieren kann, - lokomotorische Aktivität die Stärke der Kompass-Signale im Zentralkomplex verbessern kann, - viele Neurone auch auf die Annäherung von Objekten reagieren sowie durch die Bewegung der Umwelt beeinflusst werden, wie sie bei Eigenbewegung des Tieres entsteht. Insgesamt erbrachten die Arbeiten einen erheblichen Fortschritt zum Verständnis der Funktion des Zentralkomplexes und zeigen, dass diese Gehirnregion offenbar alle wesentlichen Informationen, die für Entscheidungen zur Navigation wichtig sind (Richtungsinformation: Himmelkompass; Eigenbewegung: optischer Fluss, lauf- oder flugmotorische Aktivität; Hindernisse: sich nähernde Objekte) integriert und für eine angepasste Verhaltenssteuerung bei der Fortbewegungsrichtung einsetzt. Die Veröffentlichung in Current Biology (Bech et al. 2014) wurde in einer Pressemitteilung der Universität Marburg am 5.9.2014 bekannt gegeben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2011) Extracellular long-term recordings from polarizationsensitive interneurons in the locust brain. Proceedings, 9th Göttingen meeting of the German Neuroscience Society, Abstract T14-6A
Bech M, Homberg U
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(2013) Asymmetric polarotactic response of locusts in a tethered flight situation. Proceedings, 10th Göttingen meeting of the German Neuroscience Society, Abstract T14-1B
Schuh J, Homberg U, Grant S, Rosner R
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(2013) Widespread sensitivity to looming stimuli and small moving objects in the central complex of an insect brain. J. Neurosci. 33:8122-8133
Rosner R, Homberg U
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(2014) Organization and functional roles of the central complex in the insect brain. Annu. Rev. Entomol. 59:165-184
Pfeiffer K, Homberg U
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(2014) Receptive fields of locust brain neurons are matched to polarization patterns of the sky. Curr. Biol. 24:2124-2129
Bech M, Homberg U, Pfeiffer K
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(2015) Amplitude and dynamics of polarization-plane signalling in the central complex of the locust brain. J. Neurophysiol.
Bockhorst T, Homberg U
