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    THE BIOCENTER OF THE UNIVERSITY OF WÜRZBURG

    Wie ein Duft im Fliegenhirn Gefahr signalisiert

    12/29/2005

    Nur wenige der vielen Sinnesreize, die tagtäglich aus der Umwelt auf Menschen oder Tiere einströ­men, sind für deren Verhalten und Überleben von Be­lang. Wie aber machen diese Reize im Gehirn deut­lich, dass sie besonders wichtig sind? Auf die­se Frage haben Forscher vom Biozentrum der Uni Würz­burg eine Antwort gefunden, die sie in der Zeit­schrift „Current Biology“ beschreiben.

    Die Umwelt wird im Gehirn des Menschen durch die Aktivität vieler tausender Nervenzellen abgebil­det. Permanent werden dort Farben, Formen, Düfte und andere Reize registriert. Die meisten davon sind für das Verhalten wenig bedeutsam. Manche Reize ha­ben aber eine ganz besondere Bedeutung und rufen ei­ne Reaktion hervor. Der Duft von Essen etwa lässt uns das Wasser im Mund zusammenlaufen – damit be­reitet sich der Organismus auf den Verdauungs­pro­zess vor.

    Diese bedeutsamen Reize müssen nicht angeboren sein, sondern können auch erlernt werden. „Wir ha­ben uns gefragt, wie die Relevanz eines Reizes im Ge­hirn repräsentiert wird“, sagt der Würzburger For­scher André Fiala<//font>. Um dies auf der Ebene einzelner Ner­venzellen zu untersuchen, verwendeten die Wis­sen­schaftler Fruchtfliegen.<//font><//font><//font>

    Die nur gut zwei Millimeter großen Fliegen haben ein Gehirn, das ganz ähnliche Aufgaben lösen kann wie das Denkorgan des Menschen. Bekommen die In­sek­ten in einer Art Training einen neutralen Geruch vor­gesetzt und gleichzeitig einen kleinen Elek­tro­schock verpasst, so gehen sie dem Duft bald aus dem Weg. Sie lernen, den zunächst unbedeutenden Reiz mit Gefahr zu assoziieren.<//font><//font><//font>

    „Während eines solchen Trainings haben wir mit mi­kroskopischen Methoden die Aktivität ganz be­stimm­ter Nervenzellen im Gehirn der Fliegen be­ob­ach­tet“, erklärt Fiala. Diese Zellen, die den Boten­stoff Dopamin<//font> ausschütten, sind bei einem Elektro­schock besonders aktiv. Nachdem die Fliege gelernt hat, dass ein Duft diese gefährliche Situation vorher­sagt, antworten die Zellen verstärkt auf den Duft hin: Dieser hat plötzlich eine Bedeutung erlangt, und die Nervenzellen schütten nun deutlich länger Dopamin aus als vorher.<//font><//font><//font>

    Menschengehirne arbeiten laut Fiala ganz ähnlich. Auch sie schütten Dopamin aus, wenn ein bedeut­sa­mer Reiz auftritt. Allerdings seien es bei Säugetieren belohnende Reize, die diese Nervenzellen aktivieren. Dennoch scheinen die Prinzipien, wie Reize bewertet und im Gehirn verarbeitet werden, bei Fliegen ähn­lich zu funktionieren wie bei Menschen. „Dieser Be­fund erlaubt uns nun, die Vorgänge im Fliegengehirn ge­nauer unter die Lupe zu nehmen und dadurch etwas über unser eigenes Gehirn zu lernen“, so der Würz­burger Forscher.<//font><//font><//font>

    Thomas Riemensperger, Thomas Völler, Patrick Stock, Erich Buchner und André Fiala: „Punishment Prediction by Dopaminergic Neurons in Drosophila“, Current Biology, Vol. 15 (21), 8. November 2005, Seiten 1953 - 1960.<//font><//font><//font>

     

    Weitere Informationen: Dr. André Fiala, T (0931) 888-4482, Fax (0931) 888-4452, E-Mail:<//font><//font><//font>

    andre.fiala@biozentrum.uni-wuerzburg.de<//font><//font><//font>

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