Schaltplan der Verführung - BILD

Wiener Forscher erstellen 3D-Atlas des Fliegenhirns und finden
geschlechtsspezifische Unterschiede

Wien (ots) - Zwei Ziele leiten jedes Lebewesen: überleben und
fortpflanzen. Ein Set von angeborenen Verhaltensweisen erlaubt es
Tieren, ihre grundlegenden Bedürfnisse zu erfüllen, ohne die
notwendigen Handlungen erst erlernen zu müssen. Auf welche Weise
dieses Instinktverhalten im Gehirn verankert ist und wie es genetisch
kontrolliert wird, ist noch wenig untersucht.

Neurobiologen am IMP erforschen komplexe angeborene
Verhaltensweisen an der Taufliege Drosophila. Als Modell dient das
Balzrepertoire der Fliege - ein offensichtlich bewährtes Verhalten,
denn die kleine Fliege konnte sich erfolgreich weltweit verbreiten.
Um ein Weibchen zu umgarnen, vollführt das Männchen ein regelrechtes
Ritual: Umhertänzeln, Riechen, Betasten und "Singen" durch Vibration
der Flügel gehören zum Repertoire der Annäherung und sind
Voraussetzung für die Kopulation. Das gesamte Programm ist im Gehirn
der Fliege abgespeichert. Die anatomische Grundlage dafür ist ein
Netzwerk von miteinander verbundenen Nervenzellen (Neuronen), etwa
nach Art eines elektronischen Schaltkreises auf einer Platine.

Der australische Biomediziner Jai Yu entwickelte im Rahmen seiner
Doktorarbeit bei IMP-Direktor Barry Dickson ein aufwändiges
genetisches Verfahren, mit dem es möglich wurde, die am Balzverhalten
beteiligten Neuronen selektiv darzustellen. Dazu untersuchte er die
halbmillimetergroßen Gehirne von über 3000 Fliegen, in denen jeweils
eine definierte Gruppe von Nervenzellen mit fluoreszierenden
Proteinen markiert war. "Es war wie ein gigantisches Puzzle",
beschreibt er die Arbeit. "Mit einer Kombination aus Mikroskopie und
digitaler Bildbearbeitung gelang es uns, die Teile zusammenzufügen.
Nun können wir erstmals den Schaltplan eines tierischen
Instinktverhaltens überblicken."

Etwa 1500 Neuronen umfasst der Schaltkreis der Verführung bei der
Fliege - von den Eingangssignalen aus den Sinnesorganen bis zu den
Bewegungsimpulsen an die Muskulatur. Eine weitere Unterteilung nach
Gestalt und Vernetzung der Nervenzellen lässt an die hundert
verschiedene Zelltypen erkennen, die an der Balz beteiligt sind.

Die erheblich verfeinerten Methoden, die den Forschern nun zur
Verfügung stehen, brachten eine weitere Erkenntnis zu Tage: Die
Schaltkreise von Männchen und Weibchen ähneln einander bei
oberflächlicher Betrachtung und sind etwa gleich groß. Im Detail sind
die Nervenzellen im männlichen und weiblichen Gehirn jedoch
unterschiedlich verdrahtet. Identische Reize, über die Sinnesorgane
wahrgenommen, führen dadurch zu geschlechtsspezifisch verschiedenen
Reaktionen.

Diese Ergebnisse werden in einer zweiten Publikation bestätigt,
die in Zusammenarbeit mit Forschern am MRC-LMB in Cambridge entstand
und in der selben Ausgabe der Zeitschrift erscheint 2). Den
Forschern gelang es sogar mit hundertprozentiger Genauigkeit, die
Gehirne nach rein morphologischen Merkmalen dem jeweiligen Geschlecht
zuzuordnen.

Die an den Fliegen gewonnenen Erkenntnisse werden in erster Linie
der neurobiologischen Grundlagenforschung neue Impulse geben. "Es ist
aufregend, sich vorzustellen, wie wir mit unserer Methode die
Funktionen der einzelnen Nervenzellen immer besser kennenlernen. Die
Vorgänge im Gehirn werden transparenter und eines Tages werden wir
hoffentlich verstehen, wie ein Organismus seine Umwelt wahrnimmt und
auf sie reagiert."

Originalpublikationen

1) Yu JY, Kanai M, Demir E, Jefferis GSXE and Dickson BJ. Cellular
organisation of the neural circuit that drives Drosophila courtship
behaviour. Current Biology, 28. September 2010, Vol. 20:18.

2) Cachero S, Ostrovsky AD, Yu JY, Dickson BJ, and Jefferis GSXE.
Sexual Dimorphism in the Fly Brain. Current Biology, 28. September
2010, Vol. 20:18.

Über den Autor

Jai Yu studierte biomedizinische Wissenschaften und erwarb einen
Bachelor of Science an der Universität Melbourne. Seine Dissertation
bei Barry Dickson am IMP schloss er 2009 mit dem Doktorat an der
Universität Wien ab. Im Oktober 2010 tritt er eine Postdoc-Stelle an
der Universität von Kalifornien in San Francisco (UCSF) an.

Über das Institut

Das Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) betreibt in
Wien biomedizinische Grundlagenforschung im internationalen
Firmenverband Boehringer Ingelheim.

Zwischen dem IMP, das 1988 gegründet wurde, und dem seit 2003
operativen Institut für Molekulare Biotechnologie der
Österreichischen Akademie der Wissenschaften (IMBA) besteht eine enge
Forschungskooperation. Unter dem Namen "IMP-IMBA Research Center"
greifen die beiden Institute auf eine gemeinsame Infrastruktur im
wissenschaftlichen und administrativen Bereich zu. Zusammen
beschäftigen die Institute etwa 400 Mitarbeiter aus 30 Nationen.

Link zur Arbeitsgruppe Dickson
http://www.imp.ac.at/research/barry-dickson/research

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Rückfragehinweis:

Dr. Heidemarie Hurtl, Kommunikation
Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie
Dr. Bohr-Gasse 7, A 1030 Wien
Tel. +43 (1) 79730 3625
Mobil +43 (0)664 8247910
hurtl@imp.ac.at
Dr. Barry Dickson, Wissenschaftlicher Direktor
Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie
Dr. Bohr-Gasse 7, A 1030 Wien
dickson@imp.ac.at

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Originaltext: IMP Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie
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