Echoabbildung im Flug: Wahrnehmung und neuronale Repräsentation von echo-akustischen Flussfeldern bei Fledermäusen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Uwe Firzlaff; Professor Dr. Lutz Wiegrebe (†)
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 241509399

Bewegung im Raum beeinflusst direkt unsere Raumwahrnehmung. Dieser direkte Link zwischen Motorik und Sensorik wird im visuellen System intensiv untersucht. Hier induziert eine lineare Bewegung ein optisches Flussfeld. Flussfelder liefern grundlegende Information über die räumlichen Verhältnisse zwischen Objekten und die Distanz des Beobachters zu diesen. Jedoch steht diese Information nicht nur visuell zur Verfügung: Echoortende Fledermäuse, die in kompletter Dunkelheit durch komplexe 3D Umgebungen navigieren, nutzen wahrscheinlich ebenfalls echo-akustische Flussfeldinformation. Bisherige Arbeiten haben die außergewöhnlichen Leistungen des Echoortungssystems bei der Extraktion zeitlicher und räumlicher auditorischer Parameter zur dreidimensionalen Rekonstruktion des sie umgebenden Raums beleuchtet. Jedoch im Flug sind die Wahrnehmung und neuronale Repräsentation der dynamischen Veränderungen dieser Parameter bisher kaum untersucht worden.Im Rahmen des beantragten Projekts werden wir mit kombinierten psychophysikalischen und elektrophysiologischen Experimenten die Wahrnehmung und neuronalen Grundlagen der Analyse echo-akustischer Flussfelder untersuchen. Fledermäuse werden im großen Windkanal des Max-Planck Instituts für Ornithologie, Seewiesen, im Flug dressiert: Während des linearen Flugs im Windkanal werden virtuelle echo-akustische Flussfelder präsentiert, deren räumlich-zeitliche Parameter nach klar definierten Arbeitshypothesen selektiv manipuliert werden können.Komplementär zur Psychophysik haben wir ein neuronales Substrat an der Hand, das mit hoher Wahrscheinlichkeit zur neuronalen Repräsentation von echo-akustischen Flussfeldern beiträgt: Unsere elektrophysiologischen Vorarbeiten zeigen, dass die bekannte chronotope Abbildung von Echoparametern im dorsalen auditorischen Kortex kovariiert mit einem systematischen räumlichen Tuning der Neurone. Diese Kovariation deutet auf eine explizite Kodierung von echoakustischen Flussfeldern im Fledermauskortex hin. Im beantragten Projekt werden wir moderne Stimulations- und Ableitverfahren, erst unter Anästhesie und dann im wachen, fliegenden Tier, verwenden, um die funktionelle Rolle dieses neuronalen Substrats bei der Kodierung echoakustischer Flussfelder zu klären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen