Gibt es Nervenzellen, die für "gut" und "böse" codieren? In diesem Projekt untersuchen wir das dopaminerge und octopaminerge System der Drosophila Larve auf der Ebene einzelner Nervenzellen, um zu verstehen wie Belohnung und Bestrafung in einem Gehirnschaltkreis entsteht.

Darstellung von zwei Nervenzellen im Gehirn der Drosophila Larve, die Dopamin als Neurotransmitter verwenden
Film: Denise Weber

Vorhaben

Biogenen Amine und speziell Dopamin und Oktopamin dienen mehreren Funktionen. Dies schließt die Verarbeitung von Belohnungs- und Bestrafungsreizen während des assoziativen Lernens mit ein. Jedoch stellt sich die Frage: Gibt es spezialisierte Neuronen für bestimmte Gehirnfunktionen?


Vorgehen

In diesem Projekt untersuchen wir die Anatomie und Funktion der dopaminergen und oktopaminergen Zellen im Gehirn der Drosophila Larve. Im Detail interessiert uns, ob es dopaminerge und oktopaminerge Zellen gibt, die speziell Belohnung oder Bestrafung vermitteln.

In der Tat konnten wir zeigen, daß nur vier dopaminerge Zellen, die den medialen Lobus des Pilzkörpers (eine kortikale Gehirnregion höherer Ordnung) in vier verschiedene Untereinheiten aufteilen, Belohnungsreize codieren. Im Gegensatz dazu vermitteln wahrscheinlich drei dopaminerge Neuronen des DL1-Clusters ein Bestrafungssignal. Somit liegt es nahe anzunehmen, dass eine zelluläre Arbeitsteilung zur Vermittlung von positiver und negativer Reize vorliegt, ein organisatorisches Prinzip, das adulten Drosophila und Säugern gemein ist.


Ziel

Mittelfristig erlaubt dies zu analysieren, wie eine einzelne dopaminerge und oktopaminerge Zelle „Gut“ und „Schlecht“ kodieren und ob die Funktionsmechanismen auf Krankheitsbilder beim Menschen übertragbar sind.

 

Publikationen

Reward signaling in a recurrent circuit of dopaminergic neurons and peptidergic Kenyon cells
Lyutova R, Selcho M, Pfeuffer M, Segebarth D, Habenstein J, Rohwedder A, Frantzmann F, Wegener C, Thum AS, Pauls D.
Nat Commun. 2019 Jul 15;10(1):3097.
DOI: 10.1038/s41467-019-11092-1

 

Four Individually Identified Paired Dopamine Neurons Signal Reward in Larval Drosophila
Rohwedder A, Wenz NL, Stehle B, Huser A, Yamagata N, Zlatic M, Truman JW, Tanimoto H, Saumweber T, Gerber B, Thum AS.
Curr Biol. 2016 Mar 7;26(5):661-9.
DOI: 10.1016/j.cub.2016.01.012

 

Characterization of the octopaminergic and tyraminergic neurons in the central brain of Drosophila larvae
Selcho M, Pauls D, Huser A, Stocker RF, Thum AS.
J Comp Neurol. 2014 Oct 15;522(15):3485-500.
DOI: 10.1002/cne.23616

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