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Lehrstuhl für Verhaltensphysiologie und Soziobiologie

AG Beetz - Ortsgedächtnis bei Insekten

Abgesehen vom Menschen sind Honigbienen bislang die einzigen bekannten Lebewesen, die räumliche Informationen an Artgenossen weitergeben. Nach einer erfolgreichen Futtersuche führt eine Sammelbiene einen Schwänzeltanz auf, der die Entfernung und Richtung zur Nahrungsquelle signalisiert. Artgenossen werden dazu angeregt, der Tänzerin zu folgen und die räumlichen Informationen zu extrahieren, die für die Lokalisierung der Nahrungsquelle relevant sind. Da der Schwänzeltanz im dunklen Bienenstock stattfindet, müssen andere Sinnesmodalitäten zur Verarbeitung der räumlichen Informationen herangezogen werden als außerhalb des Bienenstocks, wo visuelle Hinweise allgegenwärtig sind und zur räumlichen Navigation während des Fluges genutzt werden. Eine unserer Forschungsfragen lautet, wie Entfernungs- und Richtungsinformationen in diesen beiden Verhaltenskontexten, nämlich innerhalb und außerhalb des Bienenstocks, verarbeitet werden. Um diese Frage zu beantworten, verwenden wir verschiedene Techniken wie verhaltensbezogene, anatomische und neurophysiologische Ansätze.

Der Schwänzeltanz gibt uns einen einzigartigen Einblick in das räumliche Denken der Bienen, da tanzende Bienen in diesem bestimmten Moment räumliche Erinnerungen abrufen und neue Bienen diese aufnehmen. Mit Hilfe der kürzlich entwickelten Tetrodenaufzeichnungen (extrazelluläre Aufzeichnungen) von frei agierenden Bienen untersucht unsere Gruppe das Gehirn und das Verhalten mit dem langfristigen Ziel, die neuronalen Mechanismen aufzudecken, die der räumlichen Repräsentation, einschließlich des räumlichen Gedächtnisses, zugrunde liegen.


Der Lebensraum der Bienen ist reich an terrestrischen Objekten, die ihnen als Orientierungspunkte dienen können. Inwieweit die visuelle Landschaft während der Futtersuche im Lebenszyklus einer Biene gelernt wird und die vektorbasierte Navigation beeinflussen kann, ist noch unklar. Wir möchten daher untersuchen, wie visuelle Hinweise, darunter auch Objekte, im Rahmen des visuellen Ortslernens gelernt und genutzt werden.

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Projekte

  • Wie werden räumliche Informationen aus dem Schwänzeltanz in das Kompassnetzwerk des Bienengehirns integriert?
  • Welche neuronalen Mechanismen liegen dem räumlichen Gedächtnis von Insekten zugrunde?
  • Wie wird Raum im Gehirn von fouragierenden Bienen dargestellt?
  • Wie nehmen Insekten die Schwerkraft wahr?
  • Welchen Einfluss hat die visuelle Landschaft auf die Kursbestimmung einer Honigbiene, wenn sie den Bienenstock verlässt?
  • Wie wird das visuelle Panorama einschließlich der Orientierungspunkte im Insektengehirn verarbeitet?

Ausgewählte Publikationen

  • Monarch butterflies memorize the spatial location of a food source. Konnerth, M. Marcel; Foster, James J.; el Jundi, Basil; Spaethe, Johannes; Beetz, M. Jerome. In Proceedings of the Royal Society B, 290, p. 20231574. 2023.
  • Neural representation of goal direction in the monarch butterfly brain. Beetz, M. Jerome; Kraus, Christian; el Jundi, Basil. In Nature Communications, 14(1), p. 5859. 2023.
  • Flight-induced compass representation in the monarch butterfly heading network. Beetz, M. Jerome; Kraus, Christian; Franzke, Myriam; Dreyer, David; Strube-Bloss, Martin F.; Rössler, Wolfgang; Warrant, Eric J.; Merlin, Christine; el Jundi, Basil. In Current Biology, 32(2), pp. 338–349.e5. 2022.
  • Temporal tuning in the bat auditory cortex is sharper when studied with natural echolocation sequences. Beetz, M. Jerome; Hechavarría, Julio C.; Kössl, Manfred. In Scientific Reports, 6, p. 29102-. The Author(s), 2016.
  • Topographic organization and possible function of the posterior optic tubercles in the brain of the desert locust Schistocerca gregaria.. Beetz, M. Jerome; el Jundi, Basil; Heinze, Stanley; Homberg, Uwe. In Journal of Comparative Neurology, 523(11), pp. 1589–1607. 2015.