Funktionelle Bedeutung und Plastizität von Gehirnarealen bei Spinnen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Gabriele Beate Uhl
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419146971

Das zentrale Nervensystem (ZNS) von Tieren integriert und koordiniert Informationen in spezifischen Bereichen und löst Verhaltensentscheidungen aus. Einerseits können Verhaltensreaktionen plastisch sein - je nach Stärke und Art der eintreffenden Informationen - andererseits kann die Anatomie der Gehirnregionen selbst plastisch auf Umwelteinflüsse während der Entwicklung oder im Erwachsenenalter reagieren. In diesem Projekt untersuchen wir die Anatomie von Gehirnen, sowie die Funktion und die Plastizität spezifischer Gehirnregionen. Wir nutzen Spinnen als Untersuchungsobjekte, da über Spinnengehirne im Vergleich zu dem anderer Arthropoden wenig bekannt ist. Im ersten Teil des Projekts untersuchen wir die Anatomie der Gehirne von vier Spinnenarten, die sich deutlich in ihrer Lebensweise unterscheiden. An zwei Arten von Laufjägern und zwei Arten netzbauender stationärer Jäger ermitteln wir Unterschiede in der Struktur, Anzahl und Organisation von Gehirnregionen (Neuropilen). Der vergleichende Ansatz erlaubt es uns, Vermutungen über die Funktionen der spezifischen Neuropile zu formulieren. Im zweiten Teil untersuchen wir an jeweils einer Art pro Gruppe die neuroplastischen Reaktionen des Gehirns auf eine vibratorisch und/oder visuell stimulierende Umwelt. Hierbei werden insbesondere die Volumina von Neuropilen und die Anzahl und Dichte synaptischer Komplexe quantifiziert. Die aus den ersten beiden Teilen des Projekts resultierenden Hypothesen zu den Funktionen verschiedener Neuropile testen wir im dritten, mehr explorativen Teil. An lebenden Spinnen wird die Aktivität spezifischer Neuropile in Reaktion auf visuelle und vibratorische Stimuli mit Hilfe elektrophysiologischer Ableitungen analysiert. Unsere umfassende Untersuchung der Strukturen und ihrer Funktionen verwendet sich ergänzende Methoden: Histologie, MicroCT, Immunhistologie, unterschiedliche Aufzuchtregime und erste elektrophysiologische Versuche. Das Projekt ist auf verschiedenen Ebenen relevant: Die Ergebnisse werden Informationen zur Anatomie und Funktion spezifischer Gehirnregionen liefern, die zu einer Neubewertung der Hypothesen zur Evolution des Gehirns von Arthropoden führen könnten. Gleichermaßen trägt die Studie zum wachsenden Feld der Kognitionswissenschaften bei, indem sie klärt, wie plastisch Gehirne auf unterschiedliche Umweltbedingungen reagieren können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen