Was rufen Düfte im Gehirn hervor?

Düfte Was rufen Düfte im Gehirn hervor?

17.12.2014Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Ob ein Duft angenehm oder widerlich ist, ist nicht nur eine Frage des Geschmacks. Oftmals hängt das Überleben davon ab, denn Düfte können Hinweise auf Futterquellen oder Paarungspartner geben, sie können aber auch Signale für tödliche Gefahren sein. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie fanden heraus, dass bei Fruchtfliegen die Qualität und Intensität von Gerüchen im so genannten lateralen Horn abgebildet werden.

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Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Die drei Hauptneuronentypen im lateralen Horn der Taufliege Drosophila melanogaster: Hemmende Projektionsneurone (grün) reagieren auf attraktive Düfte, übergeordnete Neurone des lateralen Horns (orange) reagieren auf abschreckende Düfte, erregende Projektionsneurone (magenta) übermitteln wahrscheinliche die Identität eines Geruchs. In der Studie wurden die ersten beiden Neuronentypen untersucht.
(Bild: Antonia Strutz, MPI chem. Ökol.)

Jena – Um zu überleben, müssen Lebewesen in der Lage sein, Informationen aus ihrer Umgebung wahrzunehmen und ihr Verhalten entsprechend anzupassen. Tiere nutzen dabei ihre Sinne, wie das Sehen und das Riechen, um visuelle Eindrücke oder Gerüche aus ihrem Umfeld aufzunehmen und in ihrem Gehirn weiterzuverarbeiten und zu bewerten. Sie müssen gute von schlechten Düften unterscheiden können.

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Die Qualität und Intensität eines Geruches wird in drei verschiedenen Aktivitätsregionen im lateralen Horn des Fliegengehirns repräsentiert. Angenehme Düfte aktivieren die grün markierte Region, während abstoßende Gerüche die rote Region aktivieren. Die blaue und rot markierten Regionen repräsentieren die Intensität eines Duftes.

Mittels der funktionellen Imaging-Methode kann die Repräsentation von Düften im Fliegengehirn untersucht werden. Interessanterweise aktiviert ein attraktiver Duft eine andere Region im lateralen Horn als ein abstoßender Duft. Diese Regionen sind von Fliege zu Fliege gleich und somit genetisch festgelegt.

Gute Düfte sind wichtige Signale bei der Suche nach Futter oder einem Partner zur Paarung. Insektenweibchen nutzen Duftinformationen darüber hinaus für die Auswahl eines Eiablageplatzes. Schlechte Düfte können hingegen auf Gefahren hinweisen, wie beispielsweise verdorbene Nahrung.

Wie unterscheiden sich gute und schlechte Düfte?

Moderne Imaging-Methoden zeigen, dass diese Wahrnehmungen im Gehirn bestimmte Antwortmuster hervorrufen, und dass je nach verarbeiteter Information spezifische Bereiche im Gehirn aktiviert werden. Wenn ein Duft als angenehm oder abstoßend eingestuft wird, bezeichnet man diese Art der Bewertung als hedonische Valenz. Untersuchungen an Fruchtfliegen ergaben, dass Duftmerkmale, die sich nach den Skalen hedonischer Valenz und Duftintensität charakterisieren lassen, Aktivität in einer übergeordneten Duftverarbeitungsregion im Gehirn hervorrufen, die als laterales Horn bezeichnet wird. Je nach Kategorisierung als gut oder schlecht, stark oder schwach ausgeprägt, kann Hirnaktivität in räumlich klar voneinander getrennten Bereichen im lateralen Horn sichtbar gemacht werden.

„Wir waren überrascht, dass das laterale Horn, eine Hirnregion, die ebenso groß ist wie der Antennallobus (der Riechkolben der Insekten), in nur drei Aktivitätsbereiche aufgeteilt werden kann, während der Antennallobus aus mehr als 50 Funktionseinheiten besteht“, fasst Silke Sachse, die Leiterin der BMBF-Forschungsgruppe Olfaktorische Kodierung, zusammen. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese höhere Hirnregion Düfte nach Bewertungskategorien, also gut gegen schlecht, abbildet, nicht jedoch die Identität einzelner Düfte widerspiegelt. Einzeldüfte sind vielmehr auf einer niedrigeren Verarbeitungsebene, wie der Antenne oder dem Antennallobus, repräsentiert.“

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