Interaktion von optischen Fluss- und Himmelskompass-Signalen im Zentralkomplex der Wüstenheuschrecke Schistocerca gregaria
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Zentralkomplex im Heuschreckengehirn enthält ein neuronales Netzwerk zur Kodierung von Himmelsrichtungen relativ zur Sonne. Die Arbeiten erbrachten eine Fülle von neuen Informationen zur neuronalen Organisation dieses Gehirnareals. Mit der Kartierung von Tangentialzellen im Rahmen des Projektes sind die neuronalen Zelltypen, die den Zentralkomplex ausmachen, bei der Heuschrecke neben der Fruchtfliege am vollständigsten untersucht. Physiologische Untersuchungen zeigten, dass die Neurone geeignet sind, Kompassinformation aus der Polarisation des blauen Himmels mit Ausnahme eines Bereiches von etwa 30° um die Sonne zu liefern. Darüber hinaus zeigen die Daten, dass neben Himmelkompass-Signalen, die über die untere Einheit des Zentralkörpers in den Zentralkomplex gelangen, ein zweiter Eingang in die Noduli Information zur Bewegung der gesamten Umwelt liefert, wie sie bei Eigenbewegung erzeugt wird. Hierdurch könnte der Zentralkomplex in der Lage sein, Navigationsvektoren (Richtung und Entfernung zu einem Ziel) intern zu speichern und entsprechende Navigationskommandos zu erzeugen. Die Daten tragen damit dazu bei, den internen Mechanismus dieses Navigationszentrums besser zu verstehen und sollten es in Zukunft erleichtern, neuronale Modelle der Navigationskontrolle nach dem Vorbild der Heuschrecke zu erstellen und möglicherweise für autonom navigierende Fahr- oder Flugzeuge nutzbar zu machen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2016) Ultrastructure of GABA- and tachykinin-immunoreactive neurons in the lower division of the central body of the desert locust. Front. Behav. Neurosci. 10:230
Homberg U, Müller M
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(2018) GABA immunostaining in the central complex of dicondylian insects. J. Comp. Neurol. 526:2301- 2318
Homberg U, Humberg T-H, Seyfarth J, Bode K, Quintero Pérez M
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(2019) Responses of compass neurons in the locust brain to visual motion and leg motor activity. J. Exp. Biol. 222:jeb196261
Rosner R, Pegel U, Homberg U
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(2019) Two compasses in the central complex of the locust brain. J. Neurosci. 39:3070-3080
Pegel U, Pfeiffer K, Zittrell F, Scholtyssek C, Homberg U
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(2020) Neuroarchitecture of the central complex in the desert locust: tangential neurons. J. Comp. Neurol. 582:906-934
von Hadeln J, Hensgen R, Bockhorst T, Rosner R, Haidasch R, Pegel U, Quintero Pérez M, Homberg U
