Auch Fruchtfliegen vermeiden negative Erfahrungen
Das Gehirn ist zweifellos ein erstaunliches und komplexes Organ. Und wir nutzen es, um uns an positive Ereignisse zu erinnern und negative zu verdrängen. So ist etwa das Teilen von Eiscreme mit einer besten Freundin eine positive Erfahrung, während der Biss in ein heißes Stück Pizza eine negative ist. Aber nicht nur Menschen können sich an positive und negative Sinneseindrücke erinnern. Auch die Fruchtfliege Drosophila melanogaster kann lernen, nach guten Ereignissen zu streben und negative zu vermeiden. Unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Deutschland hat eine internationale Forschungsgruppe herausgefunden, dass Dopamin-haltige Nervenzellen diesen Botenstoff im Pilzkörper des Fliegengehirns ausschütten und damit zur Fähigkeit des Insektes beitragen, positive und negative Erinnerungen zu bilden. Sie lokalisierten und identifizierten vier Arten von Nervenzellen, die mithilfe von Dopamin mit anderen Nervenzellen kommunizieren. drei für das Bestrafungsgedächtnis zuständige Nervenzelltypen haben unterschiedliche Funktionen bei der Gedächtnisbildung und durch den vierten bildet die Fliege positive Erinnerungen. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift Nature vorgestellt. Alle vier der entdeckten Nervenzelltypen enthalten den Botenstoff Dopamin und schütten diesen im Pilzkörper des Fliegengehirns aus. "Es ist erstaunlich, dass so ähnliche Nervenzellen, die so eng benachbart sind, so unterschiedliche Aufgaben haben können", sagt Hiromu Tanimoto vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie. Die Forscher aus China, Frankreich, Deutschland und den Vereinigten Staaten untersuchten, wie einzelne Nervenzellen in der Fruchtfliege funktionieren. Die Insekten wurden ein Duftstoff präsentiert und dieser mit einem negativen Reiz, einem Elektroschock gepaart. Daraufhin lernen die Fliegen diesen Duft in Zukunft zu vermeiden. In den nächsten Experimenten ersetzten die Wissenschaftler die Elektroschocks durch Aktivierung von Gruppen bestimmter Nervenzellen während der Präsentation des Duftstoffes. Sie beobachteten daraufhin, dass allein die vorübergehende Aktivierung dieser Nervenzellen ausreichend ist als Ersatz eines echten Vermeidungsreizes und zur Bildung eines Gedächtnisses führt - sogar dann, wenn keine realen Reize vorhanden sind. Die Wissenschaftler konnten außerdem zeigen, dass die drei für das Bestrafungsgedächtnis zuständigen Nervenzelltypen unterschiedliche Funktionen bei der Gedächtnisbildung haben, was vor allem die Stabilität der Erinnerungen betrifft. So ist einer der Zelltypen für die langfristige Speicherung der Eindrücke zuständig, während andere für kurz- und mittelfristige. "Bestrafung induziert unangenehme Erinnerungen mit unterschiedlicher Stabilität durch die Kombination von verschiedenen Dopamin-Zellen im Fliegenhirn", so Tanimoto. Mit der gleichen Methode zeigten die Forscher, dass Düfte auch mit Belohnung verknüpft werden können. Die Fliegen erinnerten sich an den Geruch und strebten, auch ohne erneut dafür belohnt zu werden, zum Ursprungsort des Geruchs. Die Wissenschaftler wiesen nach, dass auch bei diesem Prozess spezifische Dopamin-haltige Neuronen entscheidend beteiligt sind. Der Botenstoff Dopamin spielt nicht nur bei Fruchtfliegen sondern auch bei anderen Insekten eine wichtige Rolle. Mithilfe der Ergebnisse aus solchen Studien können wir verstehen, dass funktionale Vielfalt von Dopamin für einen hochkonservierten Mechanismus im Gehirn spricht.Weitere Informationen finden Sie unter: Max-Planck-Institut für Neurobiologie: http://www.neuro.mpg.de/ Nature: http://www.nature.com/nature/index.html
Länder
China, Deutschland, Frankreich, Vereinigtes Königreich