Feste Verdrahtung für Flüchtiges

News: Feste Verdrahtung für Flüchtiges

Ob Säuger oder Insekt - beide Tiere legen in ihrem Gehirn für ihren Seh- und Hörsinn "Karten" ab, welche die Richtung der Wahrnehmung widerspiegeln. Jetzt entdeckten Wissenschaftler in den höheren Hirnzentren der Taufliege für den Geruchssinn ebenfalls derartige Karten. Doch die Fliege speichert hier nicht den Ort, sondern die Art des Geruchs.

Andreas Jahn

Er gilt schon als legendär – der Geruchssinn des Seidenspinnermännchens. Gelangen nur wenige Moleküle vom Lockstoff des Weibchens auf seine Antennen, macht sich das liebeshungrige Männchen sofort auf den Weg. Ein derart feines Näschen besitzt die Taufliege Drosophila melanogaster zwar nicht, doch als Studienobjekt für Sinnesphysiologen reicht der Geruchssinn der vermutlich am besten untersuchten Insektenart allemal.

Auch Drosophila nimmt Geruchsstoffe über Sinneshaare auf der Oberfläche der Antennen wahr. Von hier aus leiten Geruchsnerven die Information zu den Antennalloben im Fliegenhirn. Dieses auch Deutocerebrum genannte Hirnareal besteht aus kugelförmigen Strukturen – Glomeruli – und dient als Zwischenschaltstation der Geruchswahrnehmung. Interessanterweise bilden diese Glomeruli eine regelrechte "Karte" ab, das heißt, verschiedene Bereiche erhalten ihre Signale von verschiedenen Nervenzellen.

Solche Karten kennen die Sinnesphysiologen bereits für den Seh- und den Hörsinn. Hier spiegeln sie die Richtung wider, aus der das Tier einen Reiz wahrgenommen hat. Eine derartige räumliche Auflösung scheint beim Geruchssinn allerdings nicht vorzuliegen.

Von den Glomeruli werden die Signale dann in höhere Hirnzentren weitergeleitet, beispielsweise in die so genannten Pilzkörper im Protocerebrum. Wie diese Verschaltung genau aussieht, war bisher unbekannt.

Zwei Arbeitsgruppen – einerseits von Richard Axel vom Howard Hughes Medical Institute, andererseits von Liqun Luo von der Stanford University – sind jetzt unabhängig voneinander dieser Weiterleitung im Fliegenhirn nachgegangen. Und beide kommen zu dem gleichen Ergebnis.

Demnach findet sich die Karte der Glomeruli auch in den Pilzkörpern wieder. Offensichtlich liegt im Fliegenhirn für den Geruch eine feste Verdrahtung vor – von den Sinneszellen in den Antennen über die Glomeruli in den Antennalloben bis hin zu den Pilzkörpern des Protocerebrums.

Doch warum diese Karte im Gehirn – wenn sie nicht die Wahrnehmungsrichtung widerspiegelt? Die Wissenschaftler vermuten, dass hier statt einer räumlichen eine qualitative Informationsverarbeitung vorliegt: Verschiedene Riechsinneszellen reagieren auf unterschiedliche Geruchsstoffe und leiten ihre Signale an unterschiedliche Bereiche im Gehirn weiter.

Ihre Ergebnisse sehen die Wissenschaftler nicht nur auf Drosophila beschränkt. Auch wenn Insekten und Säugetiere schon seit 500 Millionen Jahren getrennte Wege gehen, teilen sie doch immer noch viele Gemeinsamkeiten. Was also für das Fliegenhirn gilt, könnte auch für andere Gehirne – einschließlich des unsrigen – zutreffen.