Integration multimodaler Balzsignale in Singvögeln

• Antragstellerin: Dr. Jennifer Kosubek-Langer
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 471269724

Die Verwendung von multimodalen Signalen zur Partnerfindung ist im Tierreich weit verbreitet und schließt den Einsatz von mehr als einer Verhaltenskomponente in mehr als einer sensorischen Modalität ein. Bei Zebrafinken, einem Modellorganismus für das Erlernen und die Produktion von Gesang, umfasst das Balzverhalten mehrere audiovisuelle Signale, einschließlich Körperposen, Rufe, Gesang und Tanz. Die neuronale Grundlage für das Singen bei Zebrafinkenmännchen ist das Gesangssystem. Es besteht aus mehreren Gesangskernen in verschiedenen Netzwerken und ermöglicht das Lernen und die Produktion von Gesang. Während der Balz lösen audiovisuelle Signale der Weibchen den Balzgesang der Männchen aus, welcher oft von einem Balztanz begleitet wird. Die Weibchen hingegen treffen die Entscheidung für einen Paarungspartner anhand dessen Darbietung. Interessanterweise führt die gemeinsame Präsentation von akustischen und visuellen Balzsignalen im Vergleich zu der Präsentation unimodaler Signale bei beiden Geschlechtern zu verstärkten Verhaltensreaktionen. Wo und wie multimodale Balzsignale im Gehirn assoziiert werden, ist jedoch nicht erforscht. Des Weiteren ist unklar, wie multimodale Signale an das Gesangssystem weitergeleitet werden und das jeweilige Balzverhalten auslösen. Die Ziele des Projekts sind: 1. die Identifizierung von Gehirnregionen, die multimodale Balzsignale im Zebrafinken assoziieren und 2. zu ermitteln wie Signale aus multimodalen Assoziationsbereichen an das Gesangssystem geleitet werden. Eine Kandidatenregion für die Assoziation multimodaler Stimuli ist das Nidopallium caudolaterale (NCL), eine Endhirnstruktur, die als funktionell analog zum präfrontalen Kortex von Säugetieren angesehen wird. Als Exekutivstruktur empfängt und verarbeitet das NCL Input aus allen sensorischen Modalitäten und sendet Projektionen an prämotorische Regionen. In Tauben und Krähen wurde bereits nachgewiesen, dass das NCL an vielen kognitiven Prozessen sowie der Assoziation multimodaler Stimuli beteiligt ist. Um zu untersuchen, ob das NCL von Zebrafinken an der Assoziation multimodaler Signale beteiligt ist, zielt das Vorhaben darauf ab, die Aktivität der neuronalen Population in NCL während der Präsentation von uni- und multimodalen verhaltensrelevanten Balzsignalen zu charakterisieren. Dafür werden hochmoderne Neuropixel Elektroden genutzt, die gleichzeitig mehr als 380 individuell ansteuerbare Kanäle aufnehmen können. Um Verbindungen von multimodalen Assoziationsbereichen zum Gesangssystem zu identifizieren, wird die Neuropixel Elektrode die neuronale Aktivität in folgenden Gehirnregionen gleichzeitig aufzeichnen: 1. in multimodalen Assoziationsbereichen, 2. in deren efferenten Zielregionen, die direkte oder indirekte Verbindungen zum Gesangssystem haben und 3. in Kernen des Gesangssystems. Erwartete Forschungsergebnisse werden darüber aufklären, welche neuronale Strukturen die Verarbeitung von multimodalen komplexen Balzsignalen von Singvögeln ermöglichen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle