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Interaction of optic flow and sky compass signals in the central complex of the desert locust Schistocerca gregaria

Subject Area Cognitive, Systems and Behavioural Neurobiology
Term from 2015 to 2020
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 289073763
 
Final Report Year 2020

Final Report Abstract

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.

Publications

  • (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
    (See online at https://doi.org/10.3389/fnbeh.2016.00230)
  • (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
    (See online at https://doi.org/10.1002/cne.24497)
  • (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
    (See online at https://doi.org/10.1242/jeb.196261)
  • (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
    (See online at https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0940-18.2019)
  • (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
    (See online at https://doi.org/10.1002/cne.24796)
 
 

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