Interaktion von optischen Fluss- und Himmelskompass-Signalen im Zentralkomplex der Wüstenheuschrecke Schistocerca gregaria

• Antragsteller: Professor Dr. Uwe Homberg
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289073763

Insekten zeigen wie Wirbeltiere komplexe Leistungen in der räumlichen Orientierung und Navigation. Hierzu zählen saisonale Wanderungen über mehrere tausend Kilometer oder das Heimfinden zum Nest nach ausgedehnten Exkursionen. Neben einer Landmarken- und Himmelskompass-Orientierung zur Richtungsbestimmung setzen Insekten einen Schrittzähler (im Laufen) oder den optischen Fluss (im Flug) zur Bestimmung von Entfernungen ein. Neurobiologische Arbeiten an verschiedenen Spezies weisen dem Zentralkomplex des Gehirns eine Schlüsselrolle bei der räumlichen Orientierung zu. Bei der Fliege Drosophila spielt er eine Rolle im Ortsgedächtnis, bei Richtungsentscheidungen, sowie bei der Kodierung der Körperorientierung im Raum. Eigene Arbeiten an der Wüstenheuschrecke haben ein Netzwerk von Neuronen im Zentralkomplex aufgedeckt, welches Raumrichtungen relativ zu Himmelskompass-Signalen, vor allem dem Polarisationsmuster des Himmels, kodiert. Weitgehend unklar ist dagegen die zentralnervöse Kodierung und Integration von Entfernungsinformation. Diese Lücke wollen wir im vorliegenden Projekt schließen, indem wir Neurone charakterisieren und identifizieren, die speziell auf visuelle Flussfelder reagieren und damit die Signale verarbeiten, die im Flug zur Entfernungsmessung herangezogen werden. Die Arbeiten sollen zeigen, welche Neurone diese Signale kodieren und wie diese Signale mit Himmelskompassinformation integriert werden. In einem zweiten Teil des Projekts soll die Rolle GABAerger und tyraminerger Signalübertragung analysiert werden. Wir werden die Hypothese testen, dass GABAerge Neurone die Himmelskompass-Signale in den Zentralkomplex liefern, und tyraminerge Eingangsneurone den optischen Fluss. Über pharmakologische Manipulation soll der Einfluss beider Transmitter auf die Physiologie der Zentralkomplexneurone untersucht werden, sowie die Rolle von GABA im Polarotaxisverhalten. Die Arbeiten versprechen, wesentliche Aspekte der zentralnervösen Steuerung von Raumorientierung bei Insekten aufzuklären und stellen eine Grundlage für geplante Modellierungen der Raumorientierung dar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Keram Pfeiffer