Umweltbedingungen können sich ändern. Tiere, die ihr Verhalten an eine veränderte Umgebung anpassen können, sind daher klar im Vorteil. Beispielsweise kann ein Tier aus vergangenen Erfahrungen lernen und so sein Verhalten entsprechend ändern. Um solch eine Verhaltensanpassung aufgrund von Erfahrungen zu ermöglichen, müssen sich Nervenzellen im Gehirn untereinander vernetzen. Diese Vernetzung zu verstehen, das ist das Ziel der Max-Planck-Forschungsgruppe „Verhaltensgenetik“ unter der Leitung von Hiromu Tanimoto am MPI für Neurobiologie. Als Modell für ihre Untersuchungen dient den Forschern dabei die Fruchtfliege Drosophila melanogaster, denn auch Fliegen haben ein Gedächtnis.
Das Gedächtnis der Fruchtfliege
Fliegen können lernen, Gerüche mit positiven oder negativen Ereignissen zu assoziieren: Wird ein Geruch mit einer entsprechenden Belohnung oder Bestrafung gekoppelt, so lernen die Fliegen sich auf den Geruch hin- oder von ihm wegzubewegen. Dass Fliegen zu diesen Gedächtnisleistungen fähig sind, wurde bereits in den achtziger Jahren des letzten Jahrhunderts herausgefunden. Es wurde gezeigt, dass Fliegen auf einen Geruch zugehen, wenn dieser gleichzeitig mit einer Zuckerbelohnung angeboten wird. Wird der Geruch jedoch mit einem Stromimpuls als Bestrafung kombiniert, vermeiden die Tiere die Geruchsquelle. Aufbauend auf diesem Wissen wollen die Max-Planck-Forscher nun verstehen, wie dieses assoziative Gedächtnis entsteht – also wie positive und negative Erfahrungen auf neuronaler Ebene mit der Geruchsinformation verbunden werden und wie diese Verknüpfungen bestimmte Verhaltensweisen auslösen können (siehe Abb. 1).
Der Pilzkörper: Treffpunkt der Sinneseindrücke
Der Pilzkörper (Abb. 2, nächste Seite) ist eine paarige Struktur im Zentralhirn von Insekten, in der geruchsassoziierte Erinnerungen entstehen. In einer Reihe von Studien identifizierten Hiromu Tanimoto und Kollegen systematisch die neuronalen Verbindungen im Pilzkörper der Fliege [1-3]. Bedeutend für die weitere Arbeit in diesem Bereich war die Identifizierung transgener Fliegenstämme. Zusammen mit seinen Kollegen von der Universität Tokyo entwickelte Tanimoto Fliegenstämme, in denen einzelne Nervenzellen und ihre Verbindungen im Pilzkörper und in anderen Gehirnregionen durch Fluoreszenzproteine markiert werden [1]. Erst durch dieses Hervortreten aus der Masse ist es möglich, einzelne Nervenzellen und ihre Verknüpfung mit anderen Nervenzellen zu untersuchen.
