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Bei Heuschrecken wird die Wahrnehmung und Verarbeitung von akustischer Information schon im Ohr beeinflusst. So können sie z.B. gezielter auf den Lockgesang von Artgenossen reagieren. Das berichtet ein Forscherteam unter Federführung der Goethe-Universität in der aktuellen Ausgabe des Journal of Neuroscience.
FRANKFURT. Gut zu hören ist für die meisten Tiere eine Frage des Überlebens. Damit Signale schnell und effizient registriert und bewertet werden können, filtert bereits das Ohr die relevanten Ereignisse heraus. Das fand ein Forscherteam der Goethe-Universität in Zusammenarbeit mit Forschern der Universität Cambridge (UK) und dem Max-Planck-Institut für Biophysik anhand einer Studie an Laubheuschrecken heraus, die in der aktuellen Ausgabe des Journal of Neuroscience veröffentlicht ist.
„Das Ohr von Heuschrecken ist zwar nicht nahe mit dem Säugetierohr verwandt, aber in seiner Arbeitsweise ist es verblüffend ähnlich“, so Dr. Manuela Nowotny vom Institut für Zellbiologie und Neurowissenschaft der Goethe-Universität. Seit Jahren erforscht ihre Arbeitsgruppe die Signalverarbeitung bei Laubheuschrecken, deren Ohren sich anatomisch einfach zugänglich in den Vorderbeinen befinden. Mit ihren nur 45 Sinneszellen sind sie ausserdem überschaubarer aufgebaut als das menschliche Ohr, das über 3600 Sinneszellen besitzt.
Die Ohren verarbeiten akustische Signale in zwei Schritten. Der erste besteht darin, Schallwellen in eine Bewegung des Hörorgans umzuwandeln. Bereits 2014 konnte die Arbeitsgruppe von Nowotny zeigen, dass die zum Gehirn weitergeleiteten Signale nicht alle Schallsignale in der Umgebung exakt abbilden. Vielmehr werden einige Frequenzbereiche im Lockgesang der Männchen, die für die Fortpflanzung der Tiere relevant sind, überbetont. Sie erzeugen im Ohr stärkere Schwingungen als andere Schallsignale. Insofern bewertet das Ohr Signale schon beim ersten Schritt der Wahrnehmung, was einer Filterung entspricht.
In der aktuellen Studie hat Dr. Jennifer Hummel zusammen mit dem Forscherteam den zweiten Schritt der Schallverarbeitung untersucht, bei der die mechanische Schwingung der Sinneszellen in ein elektrisches Nervensignal für das Gehirn übersetzt wird. Das geschieht, indem sich bewegungssensitive Ionenkanäle öffnen, so dass Ionen in die Sinneszelle einströmen können. Dies löst eine Signalkaskade aus, wodurch elektrische Potentiale für das Gehirn erzeugt werden. Bisher war jedoch nicht klar, wie die physikalischen Änderungen in dem Schallfeld genau im Ohr wahrgenommen und verarbeitet werden.
Nun konnte das Forscherteam nachweisen: nicht alle Bewegungen der Sinneszelle führen dazu, dass sich die Ionenkanäle öffnen. Vielmehr ist das richtige Timing entscheidend und - damit verbunden – die Richtung, in welcher die Sinneszellen ausgelenkt werden. Der Frequenzbereich, den eine einzelne Sinneszelle wahrnehmen kann, ist durch diesen zweiten biomechanischen Filter im Ohr zusätzlich eingeschränkt. „Ohren wandeln also nicht einfach alle Schallwellen in neuronale Aktivität um, sondern sie filtern die Informationen, die durch Schallwellen erzeugt werden, um präzisere neuronale Signale zu erhalten und damit eine bessere Kommunikation zu ermöglichen“, erklärt Manuela Nowotny.
Publikation: Jennifer Hummel, Stefan Schöneich, Manfred Kössl, Jan Scherberich, Berthold Hedwig, Simone Prinz, Manuela Nowotny: Gating of Acoustic Transducer Channels Is Shaped by Biomechanical Filter Processes, in: The Journal of Neuroscience, February 24, 2016 • 36(8):23 77–2382 • 2377.
Ein Bild zum Download finden Sie unter: www.uni-frankfurt.de/60251974
Bildtext: Laubheuschrecke. Bild: Markus Schäfer
Informationen: Dr. Manuela Nowotny, Institut für Zellbiologie und Neurowissenschaft, Campus Riedberg, Tel: (069) 798-42063, nowotny@bio.uni-frankfurt.de
Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 gegründet mit rein privaten Mitteln von freiheitlich orientierten Frankfurter Bürgerinnen und Bürgern fühlt sie sich als Bürgeruniversität bis heute dem Motto "Wissenschaft für die Gesellschaft" in Forschung und Lehre verpflichtet. Viele der Frauen und Männer der ersten Stunde waren jüdische Stifter. In den letzten 100 Jahren hat die Goethe-Universität Pionierleistungen erbracht auf den Feldern der Sozial-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften, Chemie, Quantenphysik, Hirnforschung und Arbeitsrecht. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Heute ist sie eine der zehn drittmittelstärksten und drei größten Universitäten Deutschlands mit drei Exzellenzclustern in Medizin, Lebenswissenschaften sowie Geisteswissenschaften."
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Redaktion: Dr. Anne Hardy, Referentin für Wissenschaftskommunikation Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main Telefon (069) 798 – 1 24 98, Telefax (069) 798 – 763 12531, E-Mail hardy@pvw.uni-frankfurt.de
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Die Laubheuschrecke hat ihre Ohren auf den Vorderbeinen.
Quelle: Foto: Markus Schäfer
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch
Die Laubheuschrecke hat ihre Ohren auf den Vorderbeinen.
Quelle: Foto: Markus Schäfer
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