Vergleichende quantitative Analyse der zellulären Zusammenstellung des Präfrontalen Kortex in der Überordnung Cerdiodactyla, mit Hilfe von DTI und der isotropic fractionator Methode.

• Antragstellerin: Dr. Nina Patzke
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240034464

Die Größe des Gehirns von Säugern variiert um den Faktor von ungefähr 100.000X, wobei das kleinste Gehirn weniger als 0,1g (Insektenfresser) und das Größte ca. 9.000g (Blauwal) wiegt. Viele Faktoren bestimmen die Größe des Gehirns, zum Beispiel die Anzahl der Neurone und der Gliazellen, die Zellgröße, dendritische und axonale Verzweigungen, sowie die Größe des ventrikulären und vaskulären Systems. Die Anzahl der Neurone wird häufig als bestimmender Faktor für neuronale Funktionen und somit für das Verhalten angenommen. Bis vor Kurzem war jedoch nur sehr wenig zur quantitativen zellularen Zusammenstellung des Säuger Gehirns bekannt. Mit der Entwicklung der isotropic fractionator Methode war es kürzlich möglich in 4 verschiedenen Säugerordnungen die absolute Anzahl von Neuronen und Gliazellen zu bestimmen. Dabei hat sich gezeigt, dass die Neuronendichte, nicht, wie früher angenommen, universal mit zunehmender Gehirngröße zwischen verschieden unverwandten Arten zunimmt, sondern dass die Gehirngröße als Funktion der Neuronenanzahl je nach Säugerordnung artenspezifisch variiert. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Dichte der Gliazellen über die Arten verschiedener Ordnungen konstant bleibt und nicht, wie früher behauptet, mit zunehmender Gehirngröße zunimmt.Die Überordnung der Säuger Cetartiodactyla setzt sich zusammen aus den Paarhufern und den Walen, die eine gemeinsame monophyletische Abstammung haben. Sie beinhaltet fast 300 noch lebende Arten, und bietet die größte Vielfältigkeit an mittleren bis großen Körper- und Gehirngrößen. Diese hohe Vielfältigkeit macht die Arten der Cetartiodactyla zu idealen Versuchsobjekten um Gehirnskalierungsregeln zu untersuchen. Ziel der vorliegenden Studie ist es, mit Hilfe der isotropic fractionator Methode zu untersuchen, wie die Gehirngröße zwischen den Arten der Überordnung Cetartiodactyl als Funktion die Anzahl von Neuronen und Gliazellen skaliert. Dies wird mit den vier bereits untersuchten Säugetierarten anderer Ordnungen verglichen. Des Weiteren wird untersucht, wie diese Zellen in verschiedenen Strukturen organisiert sind, insbesondere im präfrontalen Kortex. Dafür werden die Grenzen des präfrontalen Kortex mit Hilfe vom MRI und DTI bestimmt. Eine derartige vergleichende Untersuchung wird Einblicke in zelluläre Skalierungsregeln des Gehirns bieten, die von verschieden Säugerordnungen geteilt und beibehalten werden und somit möglicherweise auf eine Vererbung von einem gemeinsamen Vorfahren hinweisen. Außerdem lässt sich herleiten, welche Skalierungsregeln sich zwischen den Säugerordnungen unterscheiden und somit die phylogenetischen Varianzen zwischen den Ordnungen widerspiegeln.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Brasilien
• Gastgeberin: Professorin Suzana Herculano-Houzel, Ph.D.