Neuronale Schaltkreise und Verhaltensalgorithmen der Pfadintegration bei frei gehender Drosophila
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Viele Insekten, insbesondere Bienen und Ameisen, sind dafür bekannt, dass sie sich mithilfe der Pfadintegration wichtige Orte in ihrer Umgebung merken können, wie zum Beispiel den Standort ihres Nests und ihre Nahrung. Diese Fähigkeit ist für die Navigation und letztlich für das Überleben von entscheidender Bedeutung. Diese Arten haben gemeinsam, dass sie wiederholt zu ihrem Nest zurückkehren. Im Gegensatz dazu hatten frühere Versuche, das Pfadintegrationsverhalten bei der Fliege Drosophila melanogaster zu identifizieren, die als genetischer Modellorganismus bekannt ist, aber kein stationäres Nest hat, zu experimentellen Daten mit plausiblen alternativen Erklärungen geführt. In diesem Projekt haben wir den Nachweis erbracht, dass es Fliegen möglich ist, sich mithilfe der Pfadintegration einen bestimmten Ort zu merken. Aufgrund des genetischen Werkzeugkastens, der für weitere Experimente mit Drosophila zur Verfügung steht, öffnet dieses Ergebnis die Tür zum Verständnis der Mechanismen, durch die dieses erinnerungsbasierte Verhalten umgesetzt wird. Wir begannen, diesen genetischen Werkzeugkasten zu nutzen, um das visuelle Navigationsverhalten von Drosophila zu analysieren, nämlich wie Fliegen gehen, um sich an polarisiertem Licht auszurichten. Wir entdeckten, dass einige Neuronen, wenn wir ihre Aktivität störten, eine Verringerung der Polarisationsausrichtung verursachten. Wenn wir jedoch die Aktivität anderer Neuronen auf demselben anatomischen Pfad störten, führte dies zu einer verstärkten Ausrichtung auf polarisiertes Licht. Der Grund für diese Diskrepanz ist unklar und könnte Gegenstand weiterer Untersuchungen sein. Unsere gemeinsamen Erfolge unterstreichen das Potenzial von Drosophila für das Verständnis der neuronalen Schaltkreismechanismen, die dem Navigationsverhalten von Insekten zugrunde liegen. Letztendlich könnte dies Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, autonome Robotersysteme und eine Wertschätzung für die Lösungen der Natur haben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Displacement experiments provide evidence for path integration in Drosophila. Journal of Experimental Biology, 226(12).
Titova, Anna V.; Kau, Benedikt E.; Tibor, Shir; Mach, Jana; Vo-Doan, T. Thang; Wittlinger, Matthias & Straw, Andrew D.
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Contradictory behavioral effects of neuronal perturbations on behavioral responses to linearly polarized light in freely walking Drosophila.
Titova, Anna V. & Straw, Andrew D.
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Navigation in Drosophila melanogaster: insights from experiments on freely walking flies. PhD thesis, University of Freiburg, 2024.
Titova A.V.
