Himmelskompass-Kodierung in Zentralkomplexneuronen der Wüstenheuschrecke unter freiem Himmel

• Antragsteller: Professor Dr. Uwe Homberg
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324663851

Viele Insekten können wie Wirbeltiere Himmelssignale zur Kompassorientierung verwenden. Arbeiten an Honigbienen, Wüstenameisen, Käfern und Monarchfaltern zeigten, dass die Position der Sonne, der Farbgradient am Himmel, sowie das Polarisationsmuster des blauen Himmels Kompassinformation liefern können. Untersuchungen polarisationsempfindlicher Neurone, insbesondere bei der Wüstenheuschrecke, aber auch bei Käfern, dem Monarchfalter und der Feldgrille zeigten, dass der Zentralkomplex im Gehirn eine Schlüsselrolle bei der Himmelskompassorientierung spielt. Leider kann das komplexe Muster der Himmelspolarisation, wie auch der Farb- und Intensitätsgradient des Himmels im Labor nicht naturgetreu nachgeahmt werden. Daher beabsichtigen wir, die Aktivität polarisationsempfindlicher Neurone des Zentralkomplexes unter freiem Himmel zu untersuchen. Hierzu werden wir extrazelluläre Ableitungen mit implantierten Drahtelektroden aus dem Gehirn der Wüstenheuschrecke durchführen. Die Aktivität eines Neurons soll zunächst im Labor untersucht werden, während das Tier unter einem stationären Polarisationsfilter im Zenit, sowie einer dorso-lateralen Lichtquelle als künstlicher Sonne rotiert. Das Tier wird dann zu einer Beobachtungsplattform auf dem Dach des Instituts gebracht. Unter freiem Himmel wird die Aktivität desselben Neurons wiederum untersucht, während das Tier um seine Hochachse rotiert wird. Verschiedene Manipulationen wie Übermalen bestimmter Augenbereiche, Bedecken der Augen mit einer Streufolie, oder die Analyse neuronaler Aktivität vor und nach dem Sonnenuntergang sollen die Frage beantworten, welche Parameter des Himmels und welche Augenregionen zur Kompasskodierung beitragen. Schließlich soll auch die Rolle von Landmarken bei der Richtungskodierung im Zentralkomplex untersucht werden. In dem Projekt werden Himmelskompassneurone erstmals bei einem Tier unter natürlichen Reizbedingungen untersucht. Die Versuche werden es gestatten, die Aussagekraft von Daten unter Laborbedingungen kritisch zu überprüfen.

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