Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, ob die Taufliege Drosophila melanogaster durch Übung und Konsolidierung in der Lage ist, ihre Kletterleistung beim Überqueren einer Lücke zu verbessern. Dabei liegt der Fokus auf dem Kurzzeitgedächtnis (KZG) und damit der Fähigkeit, gelernte Verhaltensweisen nach kurzer Zeit zu wiederholen.
Es ist davon auszugehen, dass Drosophila melanogaster fünf Gedächtnisstufen hat. Zu Beginn steht das Erlernen von Information. Die Nächste Stufe ist das zu untersuchende KZG. Darauf folgen Mittelzeitgedächtnis, anästhesieresistentes Gedächtnis und Langzeitgedächtnis.
Drosophila melanogaster ist in der Lage gelerntes etwa eine Stunde im KZG zu behalten (Dubnau und Tully 1998). Der zugrundeliegende Mechanismus für das olfaktorische KZG ist bereits gut beschrieben und auch auf das motorische Lernen anwendbar. Es handelt sich hierbei um den cAMP-Signalweg. Dabei empfängt ein Kenyonzellneuron olfaktorische Eingänge im Calyx des Pilzkörpers. Der dadurch ausgelöste Calciumioneneinstrom aktiviert Calciumcalmodulin (CaM).
Dieses bindet anschließend an die durch CaM und G-alpha doppelt regulierte Adenylylcyclase II (AC). Gleichzeitig erhält das Neuron den Eingang eines Modulatorneurons. Dieses schüttet den Neurotransmitter Dopamin aus. Je länger die Dopaminausschüttung anhält, desto länger hält die Signalkaskade an, was die Gedächtniskonsolidierung beeinflussen könnte. Dopaminerge G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (DA-R) werden dadurch aktiviert und geben G-alpha frei, welches anschließend auch an die AC bindet. Die dadurch aktivierte AC stellt cyclisches Adenosinmonophosphat (cAMP) her, einen sekundären Botenstoff. cAMP aktiviert im Anschluss die Proteinkinase A (PKA), die dadurch in ihre regulatorischen und katalytischen Untereinheiten zerfällt. Die PKA phosphoryliert dann Kaliumhintergrundkanäle.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Fragestellung
1.2 Gedächtniskonsolidierung in Drosophila melanogaster
1.3 Zentrale Mustergeneratoren in Invertebraten
2 Material und Methoden
2.1 Aufzucht und Präparation der Fliegen
2.2 Fliegenstamm Canton-Special
2.3 Versuchsstruktur
2.4 Versuchsaufbau
2.4.1 Testarena
2.4.2 Übungsarena
2.5 Analyse des Kletterverhaltens
2.6 Statistische Auswertung
3 Ergebnisse
3.1 Statistische Tests
3.2 Boxplots
4 Diskussion
4.1 Lerneffekt des Trainings
4.2 Fehlerdiskussion
5 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen der Arbeit
Die vorliegende Arbeit untersucht, ob die Taufliege Drosophila melanogaster durch gezieltes Training und anschließende Konsolidierungsphasen ihre Kletterleistung beim Überqueren einer Lücke verbessern kann, wobei der Fokus auf dem Kurzzeitgedächtnis und den zugrunde liegenden neurobiologischen Prozessen liegt.
- Analyse des motorischen Lernverhaltens bei Drosophila melanogaster
- Untersuchung des Kurzzeitgedächtnisses durch Kinematik-Analyse
- Vergleich von naiven und trainierten Fliegen mittels Hochgeschwindigkeitsaufnahmen
- Anwendung von statistischen Tests zur Signifikanzprüfung des Lerneffekts
- Diskussion der Bedeutung von zentralen Mustergeneratoren und cAMP-Signalwegen
Auszug aus dem Buch
1.2 Gedächtnisbildung in Drosophila melanogaster
Es ist davon auszugehen, dass Drosophila melanogaster fünf Gedächtnisstufen hat. Zu Beginn steht das Erlernen von Information. Die Nächste Stufe ist das zu untersuchende KZG. Darauf folgen Mittelzeitgedächtnis, anästhesieresistentes Gedächtnis und Langzeitgedächtnis (Dubnau und Tully 1998).
Drosophila melanogaster ist in der Lage gelerntes etwa eine Stunde im KZG zu behalten (Dubnau und Tully 1998). Der zugrundeliegende Mechanismus für das olfaktorische KZG ist bereits gut beschrieben und auch auf das motorische Lernen anwendbar. Es handelt sich hierbei um den cAMP-Signalweg. Dabei empfängt ein Kenyonzellneuron olfaktorische Eingänge im Calyx des Pilzkörpers. Der dadurch ausgelöste Calciumioneneinstrom aktiviert Calciumcalmodulin (CaM). Dieses bindet anschließend an die durch CaM und G-alpha doppelt regulierte Adenylylcyclase II (AC). Gleichzeitig erhält das Neuron den Eingang eines Modulatorneurons. Dieses schüttet den Neurotransmitter Dopamin aus. Je länger die Dopaminausschüttung anhält, desto länger hält die Signalkaskade an, was die Gedächtniskonsolidierung beeinflussen könnte. Dopaminerge G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (DA-R) werden dadurch aktiviert und geben G-alpha frei, welches anschließend auch an die AC bindet.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Stellt die Fragestellung zur Kletterleistungsverbesserung durch Kurzzeitgedächtnis bei Drosophila melanogaster vor und erläutert die neurobiologischen Grundlagen der Gedächtnisbildung.
2 Material und Methoden: Beschreibt den Versuchsaufbau mit Test- und Übungsarena, die Präparation der Fliegen und die angewandten Analysemethoden inklusive Statistik.
3 Ergebnisse: Präsentiert die statistischen Auswertungen der Versuchsdaten mittels Shapiro-Wilk-Tests, t-Tests und visualisiert diese durch Boxplots.
4 Diskussion: Bewertet den beobachteten Lerneffekt kritisch und analysiert potenzielle Fehlerquellen im Versuchsdesign und in der Durchführung.
5 Zusammenfassung: Fasst die Ergebnisse zusammen, wonach nur eine eingeschränkte Verbesserung der Kletterleistung bei einer signifikanten Änderung der Beinposition nachweisbar war.
Schlüsselwörter
Drosophila melanogaster, Kurzzeitgedächtnis, Kletterverhalten, motorisches Lernen, cAMP-Signalweg, Zentrale Mustergeneratoren, Canton-Special, Kinematik, Hochgeschwindigkeitskamera, Gedächtniskonsolidierung, Verhaltensbiologie, Statistische Auswertung, Neurobiologie, Lernverhalten, Präsynapse
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die motorische Lernfähigkeit der Taufliege Drosophila melanogaster anhand eines Kletterversuchs über eine Lücke.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Die Untersuchung konzentriert sich auf das Kurzzeitgedächtnis, die Kinematik von Bewegungsabläufen und die biologischen Signalwege (cAMP), die motorischem Lernen zugrunde liegen.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist herauszufinden, ob Drosophila melanogaster durch Übung und Konsolidierung ihre Kletterleistung signifikant optimieren kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird in dieser Arbeit verwendet?
Es werden Kletterversuche mit Hochgeschwindigkeitskameras aufgezeichnet, per ImageJ ausgewertet und statistisch mittels t-Tests und Shapiro-Wilk-Tests auf Signifikanz geprüft.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die detaillierte Beschreibung des Versuchsaufbaus, die Analyse des Kletterverhaltens anhand spezifischer Parameter und die statistische Auswertung der Ergebnisse.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Drosophila melanogaster, Kurzzeitgedächtnis, motorisches Lernen und Kinematik-Analyse definiert.
Warum wurde der Wildtyp Canton-Special als Versuchstier gewählt?
Der Canton-Special dient als Standard-Laborwildtyp, da er einen normalen Chromosomensatz aufweist und ein für Drosophila typisches Verhalten zeigt.
Welche Limitationen werden bei der Fehlerdiskussion genannt?
Als Fehlerquellen werden unter anderem die wechselnden durchführenden Gruppen, die Einhaltung der Konsolidierungszeiten und die möglicherweise zu gering gewählte Lückenbreite angeführt.
- Quote paper
- Falk Deegener (Author), 2020, Drosophila melanogaster, das Kurzzeitgedächtnis und der Wildtyp Canton-Special. Eine Analyse mit Hochgeschwindigkeitskamera, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/1131618
