Die Rolle von biogenen Aminen bei der Altersabhängigkeit von Lernen und Gedächtnis in Honigbienen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt wurden Zusammenhänge zwischen altersabhängigen Lernunterschieden und dem biogenen Aminhaushalt untersucht. Wir zeigen erstmals, dass frisch geschlüpfte Bienen assoziativ lernen können. Mit zunehmendem Alter im Stock verbessert sich auch das Lernverhalten weiter, weil die Bienen empfindlicher für Zuckerwasserreize werden. Im zweiten Lebensabschnitt spielt das chronologische Alter eine untergeordnete Rolle. Hier entscheiden die soziale Rolle (Amme bzw. Sammlerin) und die Dauer, in der die entsprechende Tätigkeit ausgeführt wird, über den Lernerfolg. Durch Manipulation der sozialen Rolle lässt sich das Lernvermögen steigern. Anders als bei vielen Organismen zeigen extrem alte Bienen, sog. Winterbienen, keine Lerndefizite, trotz ihres ungewöhnlich hohen Alters. Alters- bzw. rollenbedingte Lerndefizite korrelieren mit einem hohen Gehalt an Tyramin im Gehirn. Der Dopamingehalt ist zudem bei schlecht lernen Jungbienen erhöht, während bei schlecht lernenden Sammlerinnen mit langer Sammeldauer der Serotoningehalt erhöht ist. Von den untersuchten biogenen Aminen führte nur die Applikation von Oktopamin zu einer Verbesserung des Lernverhaltens. So lernten frisch geschlüpfte Bienen nach Oktopamininjektion besser, weil der Transmitter ihre gustatorische Empfindlichkeit erhöhte. Bei Sammlerinnen mit langer Sammeldauer bewirkte Oktopamin zwar eine Erhöhung der Empfindlichkeit, verbesserte aber das Lernverhalten nicht. Die von uns beobachteten altersabhängigen Lernstörungen korrelieren mit einer geringen Expression verschiedener Oktopaminrezeptorgene. Die Expression des einzig bekannten Tyraminrezeptorgens in der Biene folgte dem Trend der Oktopaminrezeptorgene. Diese Befunde ebnen den Weg für die Honigbiene als Modellorganismus für Altersstudien zur Plastizität des Nervensystems. Sie erlauben zukünftig die gezielte Untersuchung einzelner Amine bzw. einzelner Aminrezeptoren bei der Steuerung von altersabhängigen Lernprozessen. Die Honigbiene kann außerdem einen wichtigen Beitrag zur Aufklärung von Mechanismen liefern, die das Gehirn vor altersbedingten Lernstörungen schützen. Nach Präsentation meiner Daten zur Altersabhängigkeit des Lernens und der Rezeptorexpression auf der Tagung der Society of Experimental Biology in Glasgow im Juli 2009 wurde ich zu einem Interview über meine Forschung bei Radio 1 („Die Profis“) eingeladen. Außerdem wurde in der Berliner Zeitung am 12. August 2009 ein Beitrag über diese Forschung unter dem Titel „Helle wie die Honigbiene“ von der Wissenschaftsjournalistin Marieke Degen veröffentlicht (www.berlinonline.de/berlinerzeitung/archiv/.bin/dump.fcgi/2009/0812/wissenschaft/0003/index.htm). Am 28.10.2009 wurde im Deutschlandfunk („Forschung aktuell“) ein Bericht von Marieke Degen über meine Forschung unter dem Titel „Babysitten als geistiger Jungbrunnen: Auch alte Sammlerbienen sind noch lernfähig“ veröffentlicht (www.dradio.de/dlf/sendungen/forschak/1059467/).
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2007. Cognitive aging is linked to social role in honey bees (Apis mellifera). Experimental Gerontology 42: 1146-1153
Behrends A, Scheiner R, Baker N, Amdam G
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2009. Evidence for associative learning in newly emerged honey bees (Apis mellifera). Animal Cognition 12: 249-255
Behrends A, Scheiner R
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2009. Impaired tactile learning is related to social role in honey bees. Journal of Experimental Biology 212: 994-1002
Scheiner R, Amdam GV
