Wie Insekten navigieren
Fast überall auf der Welt leben Insekten, die komplexe Navigationsmanöver vornehmen können. Ein Navigationszentrum im Insektengehirn ist der Zentralkomplex. Diese Gehirnregion ist für die sensorische Integration und die Bewegungsplanung zuständig. Im EU-finanzierten Projekt BRAINVISUALECOLOGY(Linking neuronal activity to ecology: How the sensory environment of a species shapes the neural representation of the external world in the insect brain) wurde untersucht, wie sensorische Informationen im Gehirn verarbeitet werden, um den Insekten die Orientierung zu erleichtern. In der Studie wurden Bienen erforscht, da sie leicht zu untersuchen und an verschiedene Umgebungen weitestgehend angepasst sind. Die Forscher verglichen die Daten zu Anatomie, Physiologie und Verhalten verschiedener Bienenarten mit denen von in der Vergangenheit untersuchten Heuschrecken und Schmetterlingen. Die Ergebnisse zeigten, dass der Zentralkomplex das allgemeine Orientierungsverhalten aller untersuchten Insekten unabhängig von deren Lebensweise bestimmt. Sobald die Wissenschaftler festgestellt hatten, dass der Zentralkomplex bei verschiedenen Insekten dieselbe Rolle bei der Navigation spielt, beschäftigten sie sich mit der Frage, weshalb verschiedene Insekten unterschiedlich navigieren. Die BRAINVISUALECOLOGY-Forscher entwickelten eine spezielle Arena, die mithilfe einer Leuchtdiode (LED) eine virtuelle Realität vorgibt. In dieser Arena simulierten sie eine veränderbare Umgebung, um das Verhalten der Bienen zu erforschen. Mit dieser Arena konnten die Wissenschaftler ein komplett neues neuronales Zellennetzwerk feststellen, wodurch sich die Navigationsunterschiede zwischen den Arten erklären lassen. Die Forscher veröffentlichten ihre Daten in einer eigens entwickelten Online-Datenbank. Dort können die morphologischen 2D- und 3D-Daten der Neuronen von Bienen gespeichert, aufgerufen und dargestellt werden. Die Datenbank unterstützte die Gründung einer internationalen Arbeitsgruppe von Forschern und ermöglichte die Entwicklung weiterer LED-Arenen. Die Projektergebnisse sind nicht nur für das Verständnis der Navigation der Bienen und anderer Insekten wichtig, durch sie konnten die Wissenschaftler auch Algorithmen für die Navigation von Tieren entwickeln. Diese Algorithmen können für die Programmierung autonom navigierender Roboter, wie Flugdronen und selbstfahrender Autos, genutzt werden.
Schlüsselbegriffe
Insekten, Nervenbahnen, Algorithmen, Roboter, Zentralkomplex, Ökologie
