Neuronale Repräsentation des räumlichen Gedächtnisses in Insekten

• Antragsteller: Dr. Jerome Beetz
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553749470

Wie Tiere es schaffen, um unseren Globus zu navigieren, fasziniert die Menschheit seit mehreren Jahrhunderten. Tiere, die ihre Reise immer am gleichen Ort beginnen, zum Beispiel am Nest, profitieren enorm von einem räumlichen Gedächtnis der umlegenden Futterstellen. Aufgrund der Bedeutung des Ortsgedächtnisses, ist es ein zentrales Ziel der Neurowissenschaft die zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen des Ortsgedächtnisses zu verstehen. Eine Herausforderung der Gedächtnisforschung ist die Tatsache, dass der Zeitpunkt der Gedächtniausbildung nur sehr schwer ermittelt werden kann, da das Verhalten in der Regel zeitverzögert zur Gedächtniausbildung zu beobachten ist. In einem Gedächtnisversuch zum Beispiel kann ein Tier das Gedächtnis jederzeit von Beginn des Trainings erwerben. Obwohl Wissenschaftler testen können, ob das Tier gelernt hat, bleibt es unklar zu welchem Zeitpunkt das Gedächtnis erworben wurde. Dieser Nachteil kann bei Honigbienen überwunden werden. Neben Menschen sind Honigbienen die einzige Art, die räumliche Informationen an Artgenossen mittels einer symbolischen Kommunikation weitergeben. Nach der Ankunft einer fouragierenden Biene im Stock, übermittelt sie Distanz und Richtung einer ertragreichen Futterquelle mittels eines Tanzes. Durch Verfolgen der tanzenden Biene in Dunkelheit, extrahieren und speichern Artgenossen (Rekruten) diese Vektor Information. Sobald die Rekruten den Stock verlassen, rufen sie die Vektorinformation ab, das sie zur Futterquelle führt. Aufgrund des Zusammenhangs zwischen Tanzverhalten und räumlichen Gedächtnisses, stellt der Tanz eine einzigartige Möglichkeit dar, um einen Einblick in das Bienengedächtnis zu erhaschen und neuronale Prozesse des Ortsgedächtnisses zu untersuchen. Mittels verhaltensbiologischer Untersuchungen in Kombination mit neurophysiologischen Aufnahmen aus dem Bienengehirn möchten wir die neuronalen Mechanismen des räumlichen Gedächtnisses in Insekten untersuchen. Im Wesentlichen möchten wir verstehen, wie Rekruten räumliche Informationen aus dem Schwänzeltanz extrahieren und diese in visuelle Hinweise übersetzen, welche das Insekt während des Flugs zur Futterquelle führt. Mittels extrazellulären Langzeitaufnahmen aus dem Bienengehirn von Bienen, die in einer virtuellen Realität (VR) navigieren möchten wir zusätzlich verstehen, wie Vektorinformationen während einer Orientierung zu einem Ziel verarbeitet werden. Im VR-Versuchsaufbau wird ein 3-D Modell der natürlichen Umgebung der Biene präsentiert. Dieses Model erlaubt uns, die visuelle Szene gezielt zu verändern, um so zu testen, welchen Einfluss visuelle Landmarken auf das Fouragierverhalten der Bienen hat. Trotz anatomischer Unterschiede zwischen den Gehirnen von Wirbeltieren und Wirbellosen sind molekulare Mechanismen des Lernens und neuronale Prozesse der Richtungsverarbeitung hoch konserviert. Das ermöglicht uns grundlegende Einblicke in die neuronalen Mechanismen des räumlichen Gedächtnisses zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: Two Tetrode setups
• Gerätegruppe: 3440 Elektrophysiologische Meßsysteme (außer 300-309 und 340-343)