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Beim Putzen und Paaren zugesehen Forscher erstellen Hirnatlas für Fruchtfliegen

Diese beiden Bereiche einer weiblichen Fruchtfliege sind bei aggressivem Verhalten aktiv.

Diese beiden Bereiche einer weiblichen Fruchtfliege sind bei aggressivem Verhalten aktiv.

(Foto: Robie et al./Cell 2017)

Das Gehirn einer Fruchtfliege ist klein wie ein Sandkorn. Nun schauen Forscher den Insekten tief in dieses winzige Gehirn und können so ein bestimmtes Verhalten bestimmten Regionen dort zuordnen.

Forscher haben 225 Tage lang insgesamt 400.000 genetisch manipulierten Fruchtfliegen beim Krabbeln, Putzen und Paaren gefilmt. Warum? Um herauszufinden, welche Nervenzellen bei unterschiedlichen Verhaltensweisen aktiv sind. Über die Analyse der Videosequenzen durch ein selbstlernendes Computerprogramm erstellten die Forscher einen detaillierten Hirn-Atlas des Fliegenverhaltens. Damit könnten die neuronalen Grundlagen des Verhaltens nun genauer erforscht werden.

Das Gehirn einer Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) besitzt gerade mal die Größe eines Mohnkörnchens. Dennoch sind darin um die 100.000 Nervenzellen komplex miteinander verschaltet. Um herauszufinden, welche Nervenzellen für welche Aktivität zuständig sind, setzten die Wissenschaftler um Alice Robie vom Howard Hughes Medical Institute in Ashburn (Virginia, USA) jeweils 20 Fruchtfliegen in eine flache Plastikschale. Die Fliegen waren genetisch so manipuliert, das sich jeweils die Aktivität bestimmter Nervenzell-Gruppen unterschied.

Veränderte Gene, verändertes Verhalten

Das hatte Änderungen ihres Verhaltens zur Folge: Einige liefen im Kreis herum, andere in Reihen hintereinander her, wieder andere putzten vermehrt ihre Flügel. Acht Videokameras nahmen die Fliegen jeweils auf. Insgesamt studierten die Wissenschaftler mehr als 2200 genetisch unterschiedliche Fliegentypen.

Für die Auswertung der Sequenzen nutzten sie ein Computerprogramm. Sie trainierten es zunächst darauf, bestimmte Verhaltensweisen zu erkennen. Dann analysierte das Programm selbsttätig die aufgenommenen Videos. Der resultierende Hirn-Atlas der Fliegenaktivität werde die Erforschung neuronaler Schaltkreise voranbringen, sind die Forscher überzeugt.

Vermutlich wie beim Menschen

"Wir glauben, dass die Datenbanken in zweierlei Weise nützlich sein werden", sagte Robie. "Fliegen-Neurobiologen werden in die Lage versetzt, alle Verhaltensweisen herauszufinden, die mit einer Gehirnregion in Verbindung stehen, für die sie sich interessieren. Verhaltensforscher können einzelne Aktivitäten mit Regionen des Gehirns verlinken, die dann weiter untersucht werden können."

Die neuronalen Mechanismen, die der Arbeitsweise und der Kommunikation der Fliegen-Nervenzellen zugrunde liegen, seien vermutlich die gleichen, die auch im menschlichen Gehirn operierten. "Das ist ein erster Schritt zur Untersuchung dieser Kreisläufe, und damit zum Verständnis, wie alle Gehirne Verhalten generieren", so Robie.

Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher im Fachmagazin "Cell".

Quelle: n-tv.de , Anja Garms, dpa

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