Verarbeitung von Infrarotsignalen im zentralen Nervensystem der westlichen Diamantklapperschlange

• Antragsteller: Dr. Tobias Kohl
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270644182

Einige Schlangen (Grubenottern, Boas und Pythons) können elektromagnetische Strahlung im infraroten (IR) Wellenlängenbereich mit Hilfe ihrer Grubenorgane wahrnehmen. Aufgrund der großen Grubenöffnung und der relativ geringen Anzahl von IR-Rezeptoren (ca. 6000) entsteht dabei nur ein unscharfes Bild mit geringem Informationsgehalt über das jeweilige Objekt. Dennoch sind diese Schlangen bei kompletter Dunkelheit in der Lage einen schnellen und präzisen Beuteschlag auszuführen. Ob die Schlangen für diese Leistung aus dem unscharfen IR-Bild durch neuronale Verarbeitungsprozesse ein scharfes Bild rekonstruieren, wurde bisher experimentell noch nicht untersucht. Die Kerngebiete der Infrarotbahn (Nucleus des absteigenden trigeminalen Traktes, LTTD; Nucleus reticularis caloris, RC) sollen in dem Forschungsvorhaben daher auf mögliche bildverarbeitende Funktionen untersucht werden. Ein aussichtsreicher Kandidat hierfür ist der LTTD, welcher vermutlich durch die hier stattfindende laterale Inhibition als Analogon zur Retina des visuellen Systems betrachtet werden könnte.Der Infrarotsinn wird im optischen Tectum über bimodale Neurone in einzigartiger Weise in das visuelle System integriert. Hierfür muss das niedrigauflösende Bild des IR-Sinnes in das deutlich höher aufgelöste Bild des visuellen Systems integriert werden. Um diesen Integrationsprozess im Detail zu untersuchen, müssen zunächst die vorherigen Verarbeitungsprozesse der unimodalen IR-Bahn (LTTD, RC) verstanden sein. Ein weiteres Ziel des Forschungsprojektes ist es daher, die grundlegenden Prinzipien der Bildverarbeitung im Infrarotsystem von Grubenottern im Hinblick auf die spätere multimodale Integration in den höheren Zentren zu untersuchen. Dabei wird auch die Interaktion des optischen Tectums mit den Kerngebieten des Nucleus isthmi untersucht werden; diese Verschaltung dient der Fokussierung auf den für das Tier momentan relevanten Umweltreiz. Da der IR-Sinn einen elementaren Anteil an der Umweltwahrnehmung der Grubenottern hat, ist die Repräsentation des IR-Sinnes im Nucleus isthmi zu vermuten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen