Neuronale Netzwerke und molekulare Mechanismen des Reproduktionsstatus-abhängigen Wahlverhaltens von Drosophila Weibchen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ilona Grunwald Kadow
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 332825742

Entscheidungen reflektieren typischerweise unseren inneren Zustand. Aber nicht nur sofortige Entscheidungen, sondern auch die Erinnerung an eine sensorische Erfahrung hängt vom inneren Zustand ab. Zum Beispiel schmeckt und riecht Essen nicht nur besser im hungrigen Zustand, die Erinnerung an dieses Essen ist häufig intensiver. Es wird angenommen, dass Neuromodulation von sensorischen Neuronen die Stimuli filtert, die neuronale Verarbeitung damit vereinfacht und letztlich das Verhalten von Tieren kurz- oder langfristig verändert. Experimentelle Evidenz für diese Annahme und die genaue Verbindung von organismischem Zustand und sensorischer Verarbeitung existiert nur unzureichend. Mit diesem Antrag möchte ich anhand eines Modells basierend auf Reproduktionszustands-abhängigem Verhalten von Weibchen zwei wichtige Fragen in diesem Zusammenhang klären: (1) Wie kommunizieren innere Organe physiologische Zustände um sensorische Verarbeitung zu beeinflussen? Und (2), welche genaue Rolle spielt die Neuromodulation von sensorischen Neuronen in langanhaltender Veränderung von Verhalten?Ähnlich wie Hunger verändern Reproduktionszustände inklusive Schwangerschaft die Wahrnehmung von Duft und Geschmack bei Frauen. Mithilfe des Modelorganismus Drosophila melanogaster konnten wir kürzlich zeigen, dass ein G-Protein gekoppelter Rezeptor (GPCR) spezifische sensorische Geschmacks- und Geruchsneuronen direkt moduliert und dabei das Präferenzverhalten von Weibchen nach der Paarung nachhaltig verändert. Überraschenderweise hielt die Modulation der sensorischen Neurone nur für wenige Stunden, schien aber ausreichend das Verhalten für mehrere Tage zu ändern. Weiterhin ist der initiale Paarungs-Stimulus aus den inneren Organen, der letztendlich die GPCR-abhängige Neuromodulation in sensorischen Neuronen aktiviert, bisher noch nicht identifiziert. Daher stellen diese kürzlich veröffentlichen Ergebnisse ein hervorragendes Modell dar, um die oben genannten Fragen zu beantworten. In einem ersten Arbeitspaket werden wir die Rolle von Kandidatengenen, die wir in einem Screen gefunden haben, als potentielle initiale organismische Signale auf molekularer und neuronaler Netzwerkebene charakterisieren. Weiterhin werden wir die Rolle von spezifischen Geschmacksneuronen im Darm des Weibchens als Mediatoren von physiologischen Zustand untersuchen. In einem zweiten Arbeitspaktet möchten wir die entsprechenden höheren Neurone in der Geruchs- und Geschmacksverarbeitung identifizieren und ihre Rolle und Neuromodulation in der Veränderung des Verhaltens klären. Schließlich werden wir testen, ob und wie transiente Modulation von sensorischen Neuronen tatsächlich Lernen und Erinnerung verbessern. Beide Arbeitspakete fokussieren daher auf wichtige, allgemeine Fragen und sind eingebettet in ein gut etabliertes experimentelles System, welches wir in den letzten Jahren erarbeitet haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen