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Projekt
Evolutionäre Spezialisierung von neuronalen Schaltkreisen im zentralen olfaktorischen Pfad der Arthropoden: ein vergleichender Ansatz in Crustaceen und Insekten
Fachliche Zuordnung
Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
Biologie des Verhaltens und der Sinne
Biologie des Verhaltens und der Sinne
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 430592330
Alle aktuellen molekularen Phylogenien legen nahe, dass Insekten als eine sehr erfolgreiche terrestrische Untergruppe der Krebstiere angesehen werden müssen. Die deutocerebralen Antennen sind in beiden Tiergruppen die Geruchsorgane. Olfaktorische sensorische Neurone, die mit Sensillen auf den Antennen assoziiert sind, projizieren ihre Axone in primäre sensorische Zentren im Gehirn die Antennalloben (Insekten) bzw. olfaktorischen Loben (Crustacea). Dort gehen die Afferenzen in spezialisierten Arealen, den olfaktorischen Glomeruli, synaptische Kontakte mit lokalen olfaktorischen Interneuronen und Projektionsneuronen ein. Obwohl das generelle Verbindungsmuster der Neuriten dieser Neurone in den olfaktorischen Glomeruli zwischen Krebstieren und Insekten große Ähnlichkeiten aufweist, gibt es dennoch auch bemerkenswerte Unterschiede dieser olfaktorischen Schaltkreise. Wir können daher die Riechsysteme als idealen Spielplatz ansehen, um die evolutionäre Transformation von neuronalen Kern-Schaltkreisen und die alternativen Lösungen für das Sinnesphysiologische Problem “Riechen” zu analysieren. Unsere Ergebnisse der ersten Phase des SPP belegen, dass was gegenwärtig als „canonical olfactory system organization” z.B. im Modellsystem Drosophila melanogaster beschrieben wird, vermutlich einen abgeleiteten Merkmalszustand darstellt, der aus einer eher diffusen und verteilten Repräsentation olfaktorischer Inputs evolvierte. Für diese Hypothese finden sich mehr und mehr Evidenzen sowohl aus den Krebstieren als auch innerhalb der Insekten. In diesem Projekt haben sich zwei Fachleute der evolutionären und Funktionsmorphologie von Riechsystemen der Crustacea (HAR) und Insecta (RYB) mit einem Computational Neuroscientist (NAW) zusammengefunden. Im Verlängerungsantrag möchten wir unsere effektive und erfolgreiche Zusammenarbeit aus Phase 1 des SPP fortsetzen, indem wir weitere Einblicke in die Neuroanatomie des zentralen olfaktorischen Pfades verschiedener Krebstiere und Insekten jenseits des Modellsystems Fruchtflieger erzielen. Dazu werden wir die Zahlen der beteiligten neuronalen Elemente quantifizieren (olfaktorisch sensorische Neurone, olfaktorische Interneurone, Glomeruli). Zudem werden wir Projektom Daten erheben zu der Verschaltung der olfaktorischen sensorischen Neurone auf die Projektionsneurone auf die Output Regionen (Pilzkörper), um neue Einblicke in evolutionäre Spezialisierungen der Riechpfade in Arthropoden zu erzielen. Indem wir ein in Phase 1 entwickeltes mathematisches Modell zur Informationsverarbeitung in olfaktorischen Glomeruli weiter optimieren werden, können wir unterschiedliche Mechanismen der olfaktorischen Codierung in den Arthropoden besser verstehen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Teilprojekt zu
SPP 2205:
Evolutionäre Optimierung neuronaler Systeme
