Die verhaltensbiologischen Grundlagen von Lernen und Gedächtnis

Die verhaltensbiologischen Grundlagen von Lernen und Gedächtnis

Seit mehr als 40 Jahren wird Drosophila melanogaster als Modellsystem zur Untersuchung des assoziativen Duftlernens und Gedächtnisses eingesetzt. Anfänglich wurde Drosophila als Organismus verwendet, der einen einfachen Zugang zu Genen ermöglichte. In den letzten zwei Jahrzehnten wurde jedoch verstärkt Wert auf die Entwicklung genetischer Werkzeuge gelegt. Folglich bietet Drosophila heute die Möglichkeit molekulare Genetik mit der neurowissenschaftlichen Systemanalyse zu integrieren.

Verschiedene Faktoren habe auch die Drosophila Larve zu einem geeignetem Modellorganismus in der neurowissenschaftlichen Forschung gemacht: 1) Das larvale Gehirn besteht nur aus ca 10.000 Nervenzellen; 2) robuste Verhaltenstests sind verfügbar; 3) transgene Techniken sind etabliert, die die Manipulation von einzelnen Nervenzellen erlauben; 4) eine vollständige Rekonstruktion aller Nervenzellen und synaptischen Verbindungen ist zeitnah verfügbar.

In einem standardisierten Verhaltensversuch erhalten die Larven ein zweigeteiltes reziprokes Training: Eine erste Gruppe an Larven wird zusammen mit einem gustatorischen Belohnungsreiz einem Duft A ausgesetzt. Anschließend werden die Tiere Duft B ausgesetzt ohne gustatorischem Reiz. Parallel erhält eine zweite Gruppe von Larven ein reziprokes Training: Duft A ohne gustatorischen Reiz und anschließend Duft B mit gustatorischer Belohnung. Im folgenden werden beide Gruppen auf ihre Präferenz für Duft A und Duft B getestet. Eine erhöhte Vorliebe für den belohnten Duft bedeutet dabei assoziatives Lernen - dargestellt als Performance Index (PI).

Ziel dieses Projekts ist es durch die Variation einzelner Parameter zu testen, wie groß und welcher Art die Lernkapazität der Drosophila Larve ist: Was kann die Larve mit ihrem einfachen Gehirn alles lernen? Wie lange kann sich die Larve Dinge merken? Kann eine Larve verschiedene Dinge gleichzeitig lernen?

letzte Änderung: 07.12.2017

Publikationen

Appetitive associative olfactory learning in Drosophila larvae. Apostolopoulou AA, Widmann A, Rohwedder A, Pfitzenmaier JE, Thum AS.. 2013 Feb 18;(72). pii: 4334. doi: 10.3791/4334.

Taste processing in Drosophila larvae. Apostolopoulou AA, Rist A, Thum AS.. 2015 Oct 13;9:50. doi: 10.3389/fnint.2015.00050. eCollection 2015. Review.

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