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Authors: Oepen, Jan-Lukas
Title: Abhängigkeit der visuellen Aufmerksamkeit von einer prägenden Phase für das dopaminerge System in der Entwicklung bei Drosophila melanogaster
Online publication date: 3-May-2022
Language: german
Abstract: Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein neues Paradigma zur Analyse visueller Aufmerksamkeit bei Drosophila melanogaster anhand der Messung von Reaktionszeiten in einem Flugsimulator konzipiert werden. Es wurde gezeigt, dass die visuelle Aufmerksamkeit die Reaktionsgeschwindigkeit von Folgebewegungen nach vorangegangenen Hinweisreizen positiv beeinflusst, nicht jedoch die Reaktionshäufigkeit oder –genauigkeit. Des Weiteren konnte die Notwendigkeit dopaminerger Signale auf die α– und β–Lobensysteme der Pilzkörper für eine korrekte Funktionsweise visueller Aufmerksamkeitsprozesse bestätigt und das beteiligte dopaminerge System konkretisiert werden. MB301B–GAL4 ist eine split GAL4 Linie, die nur wenige dopaminerge Zellen pro Hemisphäre adressiert (3 bis 11), die die β– und β‘–Loben der Pilzkörper innervieren, nicht jedoch die α–Loben. Damit fällt den β–Loben die entscheidende Rolle bei der visuellen Aufmerksamkeit zu. Zusätzlich wurde nachgewiesen, dass eine akute Funktionsweise der synaptischen Übertragung dieses Lobensystems essentiell ist, da sowohl eine generelle Inaktivierung mittels Expression der leichten Kette des Tetanustoxins als auch eine temperaturgesteuerte akute Inaktivierung über shibirets zu einer Beeinträchtigung der visuellen Aufmerksamkeit führte. Experimente zur transienten Überaktivierung dopaminerger Neurone zeigten, dass Veränderungen der Aktivität in diesen Neuronen während einer prägenden Phase in der Entwicklung zu langfristigen Beeinträchtigungen der visuellen Aufmerksamkeit führten. Dabei lag die Ursache dieser Beeinträchtigung in einer verminderten dopaminergen Wirkung, da sich die Defekte durch die Gabe von L–3,4–Dihydroxyphenylalanin (L-DOPA) wieder verbessern ließen. In Anlehnung an Versuche zur nicht-normativen Stimulation von Mäusen mit audiovisuellen Reizen konnte ein Paradigma für Drosophila mit 5 Hz Lichtstimulation etabliert werden, mit dem sich die visuelle Aufmerksamkeit durch Reizung während der Pupalphase und frühen Adultphase nach der Eklosion nachhaltig beeinträchtigen ließ. Eine ähnliche Stimulation während der Larvalphase oder späten Adultphase hatte keine vergleichbaren Effekte zur Folge, ebenso nicht eine Stimulation mit einer vergleichbaren Lichtmenge Dauerlicht anstelle der 5 Hz Flickerreize. Die so erzeugten Beeinträchtigungen visueller Aufmerksamkeit ließen sich ebenfalls durch die Gabe von L–DOPA wieder verbessern, was auf eine verringerte Wirkung im Bereich des dopaminergen Systems als Folge der Lichtstimulation ähnlich der Aktivierung von TrpA1 Kanälen in dopaminergen Neuronen hindeutet. Eine histologische, quantitative Analyse mit Hilfe des Dopamin–TANGO Reportersystems zeigte, dass es während der Reizung mit 5 Hz Lichtreizen zu einer vermehrten dopaminergen Signalgebung an den α– und β–Loben der Pilzkörper kommt. In gealterten Fliegen, die während der Pupalentwicklung überstimuliert worden waren, ließ sich jedoch kein veränderter Dopaminspiegel mehr nachweisen, was auf einen oder mehrere Kompensationsmechanismen auf anderer Ebene als der synaptischen Dopaminausschüttung hindeutet. Experimente mit Fliegen, deren Cryptochromlevel mittels RNA-Interferenz panneural herunterreguliert wurde, zeigten, dass das lichtempfindliche Cryptochrom eine entscheidende Rolle bei der Aktivierung der Neuronen durch Lichtstimulation zu spielen scheint; diese Tiere waren komplett resilient gegen eine Überstimulation in ihrer sensitiven Phase. Eine Herunterregulierung in Ddc–GAL4 Neuronen hingegen hatte keine Auswirkung; diese Tiere ließen sich nach wie vor durch Lichtstimulation beeinträchtigen. Dies legt nahe, dass Cryptochrom-positive Neurone die relevanten dopaminergen Neurone beeinflussen, mithin stromaufwärts im System liegen, Cryptochrom also nicht direkt in dopaminergen Neuronen wirkt.
DDC: 590 Tiere (Zoologie)
590 Zoological sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-6918
URN: urn:nbn:de:hebis:77-openscience-0c974e0b-5699-4f91-bdf6-b44e6535203c9
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: CC BY
Information on rights of use: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Extent: III, 146 Seiten, Illustrationen, Diagramme
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