Neuronale Mechanismen der Kurssteuerung in fliegenden Drosophila.

• Antragstellerin: Dr. Bettina Schnell
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 346980159

Ich interessiere mich dafür, wie neuronale Schaltkreise sensorische Information in einen Motorcode umwandeln, der den Verhaltensoutput steuert. Während sensorische Systeme traditionell in eingeschränkten Präparationen mittels exakt beschriebener Stimuli untersucht wurden, legen neuere Forschungsergebnisse nahe, dass sich der Verhaltenskontext stark auf die neuronale Aktivität in nachgeschalteten Arealen auswirkt. Um herauszufinden, welche neuronalen Prozessierungsschritte der sensomotorischen Umwandlung zu Grunde liegen, werde ich neuronale Aktivität daher im sich verhaltenden Tier untersuchen.Um sicher navigieren zu können, müssen Fliegen präzise Flugmanöver durchführen. Zu ihren am besten untersuchten Verhaltensweisen im Flug gehören kompensatorische Drehungen um die vertikale Körperachse, die durch visuelle Stimuli ausgelöst und an fixierten Fliegen gemessen werden können. Außerdem kennt man in den optischen Loben visuelle Interneurone, die auf diese visuellen Bewegungsstimuli antworten. Bisher ist jedoch wenig darüber bekannt, wie sensorische Reize im Gehirn weiterverarbeitet und an das motorische System weitergleitet werden. Ziel des hier vorgestellten Projekts ist es, diese Lücke zu schließen und in Drosophila absteigende Neurone, die Flugmanöver kontrollieren, zu untersuchen. Dieses Projekt basiert auf technologischen Fortschritten, die es ermöglichen, gleichzeitig Verhaltensantworten und die Aktivität von Neuronen zu messen.Ich werde absteigende Neurone, die in Flugmanöver involviert sind, identifizieren und ihre Antworteigenschaften mittels elektrophysiologischer Ableitungen im Detail charakterisieren. In Vorarbeiten, welche die Durchführbarkeit dieses Projekts zeigen, habe ich bereits einen Zelltyp entdeckt, dessen Membranpotential mit Drehungen um die vertikale Körperachse korreliert ist. Die genetischen Werkzeuge in Drosophila ermöglichen es, gezielt die Funktion bestimmter Neurone zu manipulieren. Mit ihrer Hilfe soll getestet werden, in wieweit bestimmte Neurone notwendig und hinreichend für bestimmte Verhaltensreaktionen sind. Außerdem sollen die molekularen Mechanismen analysiert werden, die Berechnungen wie der zeitlichen Integration visueller Bewegung zu Grunde liegen und die vermutlich auf der präsynaptischen Akkumulation von Kalziumionen beruhen. Insgesamt wird dieses Projekt zeigen, wie Flugmanöver in Fliegen auf neuronaler Ebene kontrolliert werden. Die Signale von absteigenden Neuronen resultieren aus der Integration der Information von verschiedenen sensorischen Systemen und dem internen Zustand der Fliege. Folglich kann das Studium dieser Neurone überprüfbare Hypothesen generieren, wie Information im Zentralgehirn verarbeitet wird, und damit einen Ausgangspunkt für eine weites Feld zukünftiger Forschung bilden und generelle Mechanismen der Informationsverarbeitung im Gehirn aufdecken.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen