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Verhaltensforschung

Neues Analysegerät ermöglicht exakte Verhaltensstudien an Insekten

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Der Übergang vom Geruchsrezeptor zum Verhalten: Was passiert im Gehirn?

In ihrer Studie haben die Wissenschaftler die Aktivität so genannter Projektionsneuronen im Gehirn von Fruchtfliegen gemessen. Diese befinden sich im Riechzentrum der Fliegen, dem Antennallobus. Tests mit sechs besonders attraktiven und sechs besonders abschreckenden Duftkomponenten, ausgewählt aus insgesamt 110 überprüften Stoffen, ergaben, dass ähnlich wie bei Mäusen und Menschen attraktive und abschreckende Düfte jeweils in einer bestimmten Gehirnregion verarbeitet werden (s. Abb. 2). „Die Funktion des Insektengehirns gleicht somit der des Säugergehirns mehr als bisher angenommen“, schreiben die Forscher. Da die Aktivität von Projektionsneuronen bereits eine Art „Interpretation“ eingehender Duftsignale darstellt, scheinen sich Beurteilungen wie „gut“ oder „schlecht“, die letztendlich das Verhalten der Fliegen steuern, schon sehr früh im Fliegengehirn auszubilden.

Vielfraße und Spezialisten

Bei den in der Landwirtschaft gefürchteten Faltern Spodoptera littoralis (Ägyptische Baumwolleule) und Spodoptera exigua (Zuckerrübeneule) zeigten Aktivitätsmessungen im Antennallobus, dass Neuronen auf einzelne pflanzliche Geruchsstoffe jeweils sehr spezifisch reagieren. Dies steht im Einklang mit ihrer Lebensweise: Die beiden Eulenfalter befallen mehr als 100 verschiedene Pflanzengattungen, darunter viele Nutzpflanzen, und deswegen müssen sie den Duft einer bestimmten Pflanzenart genau zuordnen können. Solche Schädlinge werden wegen ihres breiten Wirtsspektrums „Generalisten“ genannt. Drei im Vergleich zu den beiden Generalisten untersuchte „Spezialisten“, nämlich Motten der Arten Acherontia atropos (Totenkopffalter), Smerinthus ocellata (Abendpfauenauge) und Manduca sexta (Tabakschwärmer) scheinen sich dagegen nur auf die Erkennung weniger Wirtspflanzen spezialisiert zu haben: verschiedene Düfte erzeugen oft ähnliche oder sogar identische Erregungsmuster im Mottengehirn.

Originalveröffentlichungen:

[1] Kathrin Steck, Daniel Veit, Ronald Grandy, Sergi Bermúdez i Badia, Zenon Mathews, Paul Verschure, Bill S. Hansson, Markus Knaden. A high-throughput behavioral paradigm for Drosophila olfaction − the Flywalk. Nature Scientific Reports 2, 361; doi: 10.1038/srep00361 (2012)

[2] Markus Knaden, Antonia Strutz, Jawaid Ahsan, Silke Sachse, Bill S. Hansson. Spatial representation of odorant valence in an insect brain. Cell Reports 1, 392-399; doi:10.1016/j.celrep.2012.03.002 (2012)

[3] Sonja Bisch-Knaden, Mikael A. Carlsson, Yuki Sugimoto, Marco Schubert, Christine Mißbach, Silke Sachse, Bill S. Hansson. Olfactory coding in five moth species from two families. The Journal of Experimental Biology 215, 1542-1551; doi: 10.1242/jeb.068064 (2012)

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