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Hirnforschung:Wie Fliegen Bewegungen wahrnehmen

Mithilfe fluoreszierender Proteine, die von Neuronen gebildet werden, identifizieren Forscher aktive Zellen im Gehirn von Fruchtfliegen

(Foto: MPI für Neurobiologie / Borst)

Das Fliegenhirn muss in kürzester Zeit große Mengen von Informationen aufnehmen. Wie es das schafft, ist rätselhaft. Einen Teil dieses Rätsels haben Wissenschaftler jetzt gelöst.

Für eine Fliege ist es überlebenswichtig, Bewegungen um sie herum schnell zu erfassen. Oft handelt es sich dabei um einen Räuber, der das Insekt fressen, oder um einen Menschen, der es erschlagen will.

Wie aber schafft es das Fliegenhirn, in kürzester Zeit alle relevanten Informationen zu verarbeiten? Einen Teil dieses Rätsels hat nun eine Gruppe um Alexander Borst vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried gelöst.

Im Fachmagazin Nature (Bd. 500, S. 212, 2013) identifizieren die Forscher jene Zellen im Fliegenhirn, mit deren Hilfe die Tiere Bewegungsrichtungen erfassen.

Es handelt sich um sogenannte Büschelzellen, die sich durch Helligkeits-Kontraste aktivieren lassen. Ein Typ von Büschelzellen reagiert auf bewegte Übergänge von dunkel zu hell, der zweite auf Übergänge in umgekehrter Richtung. Untergruppen beider Typen sind darauf spezialisiert, Bewegungen nach rechts, links, oben und unten wahrzunehmen. So kann die Fliege Bewegungsrichtungen neuronal in acht Komponenten zerlegen.

Dass Fliegen so etwas wie einen Bewegungsdetektor haben müssten, vermuten Forscher schon lange. Doch macht Borsts Studie auch deutlich, warum die Rolle der Büschelzellen bislang unerkannt geblieben war.

Die Neuronen sind nämlich zu klein, um sie mit Elektroden anzustechen - eine übliche Methode, um die Aktivität von Nervenzellen zu messen. Stattdessen nutzten die Forscher fluoreszierende Proteine, die von den Neuronen gebildet werden und ihre Leuchtkraft je nach Aktivität der Zellen ändern.