Neuronale Grundlagen des flexiblen Balzverhaltens

• Antragstellerin: Dr. Madhura Ketkar
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550900910

Lang andauernde Motivationszustände ermöglichen es Tieren, bestimmte Verhaltensziele - z.B. Futter oder Paarung - zu erreichen. So muss beispielsweise der Balztrieb mehrere Minuten oder sogar Stunden lang anhalten, bis das Balzritual einen Artgenossen von der Paarung überzeugt. Weil aber nicht jede Balz in einer Paarung endet, sollten Mechanismen zur Einschätzung der Paarungswahrscheinlichkeit vorhanden sein, um eine aussichtslose Balz rechtzeitig abzubrechen. Bei der Balz kann das Verhalten von Artgenossen auf deren Empfänglichkeit hindeuten und positive Signale sollten die Ausdauer der Balz fördern. Andererseits kann langes vergebliches Werben um einen nicht empfänglichen Artgenossen als Zeitverschwendung angesehen werden und sollte zugunsten eines explorativen Verhaltenswechsels aufgegeben werden. Wie wird ein solcher Kompromiss zwischen Erkundung und Ausbeutung - explore vs. exploit - in sozialen Verhaltensweisen erreicht? In diesem Projekt möchte ich die neuronalen Mechanismen untersuchen, die hinter dieser Abwägung bei der Balz von Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) stehen. Männliche Fruchtfliegen verfolgen Weibchen mehrere Minuten lang, während sie, wenn es nicht zur Paarung kommt, eine zunehmend explorative Balzstrategie wählen. Während die wichtigsten Neuronen, die dem Balzverhalten zugrunde liegen, bereits beschrieben wurden, ist nicht bekannt, wie das anhaltende Verhalten im Laufe der Zeit nachlässt, wenn es zu keiner Paarung kommt. Ich werde das Verhaltensversuche von Fliegen und neuronale In-vivo-Bildgebung mit genetischen Manipulationen kombinieren, um herauszufinden wie explore/exploit Strategien im Gehirn des Männchens kontrolliert werden. Insbesondere werde ich durch optogenetische Auslösung von weiblichen Akzeptanz- oder Ablehnungsverhalten feststellen, ob das umwerbende Männchen weibliche Verhaltensweisen als Anzeichen für das Wachsen oder Schwinden der Paarungswahrscheinlichkeit verwendet. Umgekehrt wird das Ausschalten der weiblichen Rückkopplungssignale zeigen, ob intrinsische Mechanismen im Männchen die mit dem Werben verbrachte Zeit abbilden und das Balzverhalten ändern können. Um zu verstehen, wie das Gehirn diese Hinweise auf die Paarungswahrscheinlichkeit kodiert, werde ich das Netzwerk, das das männliche Balzverhalten kontrolliert, charakterisieren. Die sogenannten P1 Neurone integrieren sensorische und interne Zustandsinformationen und regulieren das Balzverhalten der Männchen. Ich werde testen, ob das weibliche Feedback die Erregbarkeit von P1 durch dopaminerge, serotonerge, oder octopaminerge Neuromodulation moduliert. Außerdem schlage ich vor, dass die sogenannten pCd Neuronen - die für persistentes Balzverhalten essenziell sind - als intrinsischer Zeitverfolgungsmechanismus im Zusammenspiel mit P1 funktionieren könnten. Schließlich werde ich ein datengestütztes Modell entwickeln, um zu erklären, wie die weiblichen Hinweise und das männliche Gehirn die Balzstrategie des Männchens regulieren.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle