Gedächtnismechanismen und Gehirnstrukturen der Verhaltenskontrolle zum Umgang mit konkurrierenden visuellen Stimuli bei Drosophila melanogaster
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Gegenstand der Untersuchungen war das Memotaxis-Gedächtnis von Drosophila melano-gaster. Memotaxis bezeichnet die zeitliche Integration einer sensorischen Information. Hier wird visuelle Information studiert. Wird eine Landmarke länger als eine gleich aussehende, alternative Landmarke gezeigt, so entscheiden sich wildtypische Fliegen für erstere Land-marke und bleiben bei ihrer Wahl, wenn die beiden Landmarken danach immer abwech-selnd gezeigt werden. Die Speicherung der visuellen Information trägt Züge einer Kurzzeitin-tegration; die Fliege kann damit Unterbrechungen im Sekundenbereich überbrücken. Ein Verlust dieses Integrators führt dazu, dass die Fliegen immer auf die gerade sichtbare Landmarke zulaufen, also Zickzack laufen. Daneben war ein visuelles Kurzzeitgedächtnis, auch visuelles Arbeitsgedächtnis genannt, bereits bekannt, das den Fliegen erlaubt, noch ca. vier Sekunden auf eine Landmarke zuzulaufen, die nicht mehr sichtbar ist. Selbst nach einer Ablenkung aus der Landmarkenrichtung können wildtypische Fliegen in 80% der Fälle wieder auf die ursprüngliche Richtung einschwenken. Die Biochemie und die Lokalisation des soge-nannten Detour-Gedächtnisses waren bekannt, so dass Gemeinsamkeiten und Unterschiede untersucht werden konnten. Es wird gezeigt, dass beide Prozesse auf biochemischer Ebene miteinander verknüpft sind. Im Zusammenhang mit der visuellen Kurzzeitintegration werden vier von fünf Subtypen der Ringneuronen benötigt. NMDA-Rezeptoren innerhalb des Ellip-soidkörpers sind für die visuelle Kurzzeitintegration und das visuelle Arbeitsgedächtnis essen-tiell. Knockdown-Versuche zeigen, dass beide Gedächtnisse nicht gebildet werden können, wenn die dNR1-Untereinheiten in den R1-, R2-, R3- oder R4-Ringneuronen-Subtypen herun-terreguliert werden. Darüberhinaus wird gezeigt, dass der Mg2+-Block der NMDA-Rezeptoren in den Ringneuronen-Subtypen R3 benötigt wird, um das Arbeitsgedächtnis zu etablieren, nicht aber für das Memotaxis-Gedächtnis. Weiterhin deckt die Arbeit auf, dass die doppelt regulierte rutabaga-Adenylylzyklase und der cAMP-Signalweg Einfluss auf die Memotaxis ausüben. Auch die ribosomale S6 Kinase II (RSKII) als Komponente des cGMP-Signalwegs ist an der Regulation des memotaktischen Verhaltens beteiligt. Anders als im visuellen Arbeitsgedächtnis wird NO, das durch die Nitritoxid-Synthase synthetisiert wird, nicht benötigt. Für die Funktion des visuellen Arbeitsgedächtnisses phosphoryliert die RSKII den Transkriptionsfaktor dCREB. Die vorliegende Studie schließt die Beteiligung von dCREB an der visuellen Kurzzeitintegration aus. Die aktuelle Studie zeigt, dass NMDA-Rezeptoren nicht nur zur Etablierung bestimmter Langzeitgedächtnisse bei Vertebraten beitragen, son-dern dass sie auch visuelle Orientierungsstrategien wie die visuelle Kurzzeitintegration und das Arbeitsgedächtnis in Drosophila beeinflussen und dass diese zwei Strategien auf bioche-mischer Ebene miteinander verknüpft sind.