Mechanisms and functional consequences of the regulation of visual motion processing by a neuromodulator in the fly brain
Final Report Abstract
Anhand des Vergleichs der Antworten bewegungsempfindlicher Neuronen im visuellen System der Fliege (Calliphora vicina) unter Kontroll- bzw. pharmakologisch veränderten Bedingungen wurde der Einfluss des Verhaltenszustandes des Tiers erstmals auf die Verarbeitung verhaltensgenerierter bzw. verhaltensrelevanter Information untersucht. Während generelle, in der Literatur beschriebene Effekte von CDM bzw. Epinastin auf das Antwortverhalten bewegungsempfindlicher Neuronen auch in unseren Experimenten eintraten, fanden wir übergreifend über die Projektteile nur sehr geringe Auswirkungen auf die Verarbeitung von verhaltensrelevantem, naturalistischen optischen Fluss durch modulierende Einflüsse von Octopamin bzw. dessen Agonisten CDM. So sind die dynamischen Antworteigenschaften während Reizung mit naturalistischem optischem Fluss nur wenig verändert nach CDM-Gabe. Lediglich geringe aber konsistente Verkürzungen der Antwortlatenzen nach CDM-Gabe deuten auf schnellere Reaktionen während lokomotorischer Aktivität hin. Weiterhin konnten wir keine dramatischen Auswirkungen auf die Repräsentation von verhaltensrelevanter Umweltinformation durch CDM bzw. Epinastin finden. Es deuten sich lediglich leichte Tendenzen an in Richtung einer aktivitätsabhängigen Modulation der Antwortstärke durch die beiden Pharmaka, so dass identische Reize, die in Ruhe (ohne CDM-Präsenz) zu geringen Antwortstärken führen, während lokomotorische Aktivität (CDM-Präsenz) etwas erhöhte Aktionspotentialraten hervorrufen könnten. In einem der Teilprojekte verwendeten wir klassische Streifenmuster, um der Frage nachzugehen, ob sich der Einfluss von CDM mit dem Adaptationszustand der Zelle ändert. Verhaltensgenerierter optischer Fluss wäre für diese Analyse nachteilig gewesen, da er sich im Verlauf der Reizpräsentation in Abhängigkeit von der jeweiligen Umwelt ändert und Antwortänderungen somit weniger gut auf Adaptationsprozesse zurückzuführen sind. In der Tat konnten wir zeigen, dass eine durch CDM verursachte Verbreiterung des Kontrastfrequenz-Frequenz-Tunings zu höheren Kontrastfrequenzen nur nach vorheriger Adaptation mit einem Bewegungsreiz erfolgte. Eine allgemeine Aktivitätssteigerung war jedoch auch ohne Adaptation festzustellen. Es scheint also, dass sich der Effekt von CDM auf das Kontrastfrequenz-Tuning nur dann etabliert, wenn das Tier zuvor für eine gewisse Zeit optischem Fluss ausgesetzt war.
Publications
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(2013) Octopaminergic modulation of a fly visual motionsensitive neuron during stimulation with naturalistic optic flow. Frontiers in Behavioral Neuroscience 7: 155
Rien, D., Kern, R. & Kurtz, R.
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(2015) Octopaminergic modulation of temporal frequency tuning of a fly visual motion-sensitive neuron depends on adaptation level. Front. Integr. Neurosci. 9: 36
Lüders, J. & Kurtz, R.
