Vergleichende Untersuchungen von neuronalen Integrationsprozessen entlang der Hörbahn in einfachen Systemen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Manuela Nowotny
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 380914489

Unsere Welt ist voll von physikalischen Stimuli, die wir durch unsere Sinnesorgane wahrnehmen und in unserem Gehirn verarbeiten können. In Bezug auf Fortpflanzung und den Kampf ums Überleben spielt die Detektion von Schallwellen für viele Tiere eine überaus bedeutende Rolle. Akustische Informationen der Umgebung erreichen Neurone im Gehirn über die so genannte Hörbahn, an deren Beginn die Eingänge der auditorischen Hörfasern aus dem Ohr stehen. In einfachen Hörsystemen, wie z.B. dem der Laubheuschrecken, sind es nur wenige synaptische Verschaltungsebenen bis zum Gehirn, wobei schon die erste im Prothorakalganglion des Tieres ein wichtiges Integrationszentrum darstellt. Die neuronale Antwort der zum Gehirn aufsteigenden Neurone, basiert auf der Aktivität der sensorischen Neurone im Ohr, die sowohl spektrale als auch temporale Informationen kodieren. Während die Frequenzunterscheidung im Heuschreckenohr durch Wanderwellen sehr gut untersucht ist, liegen nur wenige Informationen über die zeitlichen Komponenten der neuronalen Antworten vor und sind deshalb ein Aspekt der beantragten Untersuchungen. Ein Hauptteil des Projektes beschäftigt sich aber mit einer vergleichenden Untersuchung von neuronalen Integrationsprozessen im Prothorakalganglion zweier Laubheuschreckenarten. Diese zwei Arten zeigen unterschiedliche Verhaltensweisen in der Paarung, was sich durch Geschlechtsunterschiede in der Partnerfindung (Phonotaxis) wiederspiegelt. Zudem verfügt eine der Arten, Ancylecha fenestrata, über ein überdurchschnittlich langes Hörorgan, welches eine auditorische Fovea ausbildet. Mit ca. 110 Axonen projiziert das Hörorgan in das Prothorakalganglion. In der anderen Laubheuschreckenart gelangen nur 45 Axone, ohne eine Frequenzüberrepräsentation durch eine auditorische Fovea in das Ganglion. Ziel des Vorhabens ist es in einer vergleichenden Studie die Unterschiede in der neuronalen Integration zu untersuchen und damit aufzudecken welche Vorteile die Entwicklung einer auditorischen Fovea mit sich bringen kann. Gegenstand der Untersuchung ist der Prozess der neuronalen Integration durch die Messung lokaler Feldpotentiale. Wir benutzen für unsere Untersuchungen dieses kleinen Netzwerkes eine Kombination aus Multielektroden- und intrazellulären Ableitungen und erforschen zudem die zugrundeliegende Neuroanatomie und Dynamik der Verarbeitung des Signaleingangs, der im Ohr generierten Reaktionen mit Hilfe von Laser-Doppler-Vibrometrie und neuronalen Ableitungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen