Die Verbindung zwischen neuronalen Schaltkreisen und Paarungsverhalten
Das Ziel des Projekts FRU CIRCUIT (Neural basis of Drosophila mating behaviours) bestand darin, die Anatomie und Funktion neuronaler Schaltkreise im Gehirn der gemeinen Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) zu definieren, welche sowohl bei männlichen als auch bei weiblichen Exemplaren zum spezifischen Paarungsverhalten führen. Hierdurch wird ein detailliertes Verständnis darüber ermöglicht, wie diese Schaltkreise zu komplexem dimorphem sexuellen Verhalten führen und die Erklärung der Funktionsgrundsätze neuronaler Schaltkreise bei unterschiedlichen Arten unterstützt. Forscher führten eine analytische Untersuchung des fru-Gens (fruitless) durch, um einen Atlas mit zellulärer Auflösung zum fru-Schaltkreis herzustellen. Eine normale fru-Funktion ermöglicht die Entwicklung von Motorneuronen, welche die Muskeln, die für das sexuelle Paarungsspiel der Fliege erforderlich sind, innervieren. Die genetische Analyse des fru-Gens ergab, dass diese Neuronen hauptsächlich aus Neuronen bestehen, welche bei der Paarung sexuell dimorphe Funktionen aufweisen. Die Analyse deutete ebenfalls darauf hin, dass der Großteil der fru-Neuronen in irgendeiner Weise einen spezifischen Beitrag zum Paarungsverhalten männlicher oder weiblicher Exemplare leistet. Wissenschaftler waren erfolgreich darin, wichtige Bestandteile des Schaltkreises zu identifizieren, welcher die Geräusche des Werbens männlicher Exemplare erzeugt und welcher das Paarungsverhalten als Reaktion auf Erfahrungen hin ändert. Es wurden ebenfalls Neuronen im Zentralnervensystem weiblicher Exemplare identifiziert, die das Paarungsverhalten nach der erstmaligen Kopulation ändern. Die Ergebnisse zeigten, dass der neuronale Schaltkreis die relevanten zellularen Inputs erkennt, verarbeitet und die entsprechenden motorischen Outputs erzeugt. Viele Neuronen in diesem Schaltkreis sind sexuell dimorph und geben folglich Rückschluss über das Entstehen des spezifischen Verhaltens beider Geschlechter. Im Zuge von FRU CIRCUIT wurden genetische Werkzeuge, Instrumente und Software entwickelt, die zur Untersuchung anderer Verhaltensweisen bei D. melanogaster genutzt werden können. Es wurde ein System für eine schnelle Modulation neuronaler Aktivitäten bei einer frei lebenden Fliege und ein System für eine automatische Verfolgung und Analyse des Werbeverhaltens integriert, um ein breites Spektrum an sozialen Verhaltensweisen von Fliegen zu untersuchen.
Schlüsselbegriffe
Drosophila melanogaster, neuronale Schaltkreise, FRU CIRCUIT, Paarungsverhalten, fru-Gen, sexuell dimorph
