Erforschung der Hirnfunktion am Fadenwurm C. elegans
Der Fadenwurm C. elegans ist mit seinen nur 302 Neuronen ein ausgezeichnetes Modell für Untersuchungen am Zentralnervensystem. Trotz seines einfachen Aufbaus nimmt der Wurm eine Reihe sensorischer Reize auf und reagiert darauf, so z.B. Geschmack, Geruch, Temperatur, UV-Strahlung und mechanische Reize. Außerdem ist sein Erbgut leicht manipulierbar, sodass die Vielfalt an Mutanten detaillierteste Untersuchungen zur Rolle einer ganzen Reihe von Genen im Nervensystem zulässt. An C. elegans untersuchte das EU-finanzierte Projekt Ytanizawa die Interaktion von Sinnesreizen im Nervensystem. Um herauszufinden, wie externe Stimuli eine Erregung auslösen, wurden mehrere Arten von Reizen appliziert und die Verhaltensveränderungen der Tiere quantifiziert. Insbesondere wurden mechanische Reize am Körper durch künstliche Stimulation nozizeptiver (Schmerz-) Rezeptoren ergänzt (mit dem lichtgesteuerten Ionenkanal Channelrhodopsin-2) und der Fluchtreflex beobachtet. Wie sich herausstellte, ergab sich bei simultanem Anlegen beider Reize kein additiver Effekt. Anders verhielt es sich, wenn die Reize nacheinander angelegt wurden: auf den zweiten Reiz wurde stärker reagiert, und die motorische Bewegung verstärkte sich. Beim Screening von Mutanten fanden die Projektpartner auch heraus, dass die Neuropeptidsignalübertragung an der Modulierung der Erregung beteiligt ist. Ytanizawa lieferte damit wesentliche neue Erkenntnisse zu den Mechanismen der Erregungsmodulierung und zeigte, dass an C. elegans hervorragend die Verarbeitung multisensorischer Stimuli sowohl auf genetischer als auch auf Verhaltensebene untersucht werden kann. Ist klar, wie Erregung auf zellulärer Ebene moduliert wird, könnten Effekte der multisensorischen Integration identifiziert und relativ unzugängliche Bereiche wie das Gehirn besser erforscht werden.
