Mechanisms and functional consequences of the regulation of visual motion processing by a neuromodulator in the fly brain

• Antragsteller: Dr. Roland Kern, seit 9/2015
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233302803

Bei vielen Tierarten finden sich häufige Wechsel zwischen Stadien unterschiedlich intensiver Bewegungsaktivität. In diesen Stadien wahrgenommene visuelle Bewegung unterscheidet sich drastisch, insbesondere bei schnell fliegenden Tieren wie der Schmeißfliege. In visuellen, bewegungssensitiven Arealen im Gehirn von Fliegen wurde gezeigt, dass der Wirkungsgrad und die Geschwindigkeitsabhängigkeit von Neuronen vom motorischen Aktivitätszustand abhängen. Gegenüber dem Ruhezustand traten während des Laufens und im Flug stärkere Antworten und eine Präferenz für höhere Geschwindigkeiten auf. Da ähnliche Effekte bei Gabe eines Agonisten des Neuromodulators Octopamin auftraten, wurde gefolgert, dass octopaminerge Efferenzen die zustandsabängige Regulation vermitteln. Im geplanten Projekt sollen die Mechanismen und funktionellen Konsequenzen dieser Modulation untersucht werden. (1) Durch intrazelluläre Ableitungen werden wir den Einfluss octopaminerger Regulation auf zelluläre Eigenschaften visueller bewegungsempfindlicher Neurone untersuchen. Änderungen des Membranpotentials, des Eingangswiderstandes und der synaptischen Ströme werden charakterisiert, um den Einfluss von Octopamin sowohl auf zellintrinsische Modulation der Sensitivität als auch auf präsynaptische Neuropile zu erfassen. (2) Die funktionelle Relevanz zustandsabhängiger Regulation für die Verarbeitung verhaltensrelevanter Reize soll untersucht werden. Mit visuellen Reizen, die basierend auf Bewegungstrajektorien in einer Flugarena rekonstruiert werden, werden wir analysieren, wie sich die neuronale Repräsentation naturalistischer Reize durch octopaminerge Modulation ändert. (3) Wir werden ermitteln, ob optomotorische Steuerbewegungen der Fliege während des fixierten Fluges durch unilaterale Applikation von Octopamin beeinflusst werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Rafael Kurtz, bis 9/2015