idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
idw - Informationsdienst
Wissenschaft
Ein Forschungsteam der Uni Würzburg untersucht das Gehirn der Honigbiene. Die Gruppe um den Biologen Dr. Jerome Beetz interessiert, wie das räumliche Gedächtnis im Insektengehirn repräsentiert ist.
Was haben Menschen und Honigbienen gemeinsam? Sie tanzen. Während jedoch Menschen sich in der Regel zum Spaß bewegen, hat der Tanz der Honigbiene eine wichtige Funktion: Damit teilt das Tier Informationen über Richtung und Entfernung zu einer lukrativen Futterquelle ihren Kolleginnen mit und greift dafür auf ihr räumliches Gedächtnis zurück. Das Verhalten der Honigbienen ist in dieser Hinsicht gut erforscht. Weniger gut untersucht sind die Prozesse, die während des Tanzes im Gehirn ablaufen.
Hier setzt Dr. Jerome Beetz, Lehrstuhl für Verhaltensphysiologie und Soziobiologie der Uni Würzburg (JMU), mit einem Projekt an: „Wir wissen, dass die Biene beim Schwänzeltanz akustische Signale aussendet, die dazu verwendet werden können, Distanzinformationen zu entschlüsseln. Einige Nervenzellen im Gehirn, die diese Signale verarbeiten, sind bereits beschrieben“, so der Biologe. Dies stellte Hiroyuki Ai, Professor an der Fukuoka Universität (Japan) und Kooperationspartner an Beetz‘ Projekt, fest.
Das Gehirn der Honigbiene erkunden
„Besonders spannend jedoch ist, dass die räumlichen Informationen im Schwänzeltanz in völliger Dunkelheit kommuniziert werden, wohingegen außerhalb des Nests vor allem visuelle Signale eine entscheidende Rolle für die Orientierung spielen“, so der JMU-Wissenschaftler, „so dient der optische Fluss – vergleichbar mit dem Blick aus einem fahrenden Zug –, den die Biene während ihres Fluges wahrnimmt, zur Messung der zurückgelegten Distanz.“ Das Ziel des Biologen ist es, herauszufinden, wo im Gehirn der Honigbiene beide Quellen der Distanzmessung integriert werden. „Wir vermuten daher Nervenzellen, die sowohl visuelle als auch akustische Signale verarbeiten“, so Beetz.
Dafür steht dem JMU-Wissenschaftler ab Mai 2025 ein Team zur Verfügung: Das Projekt wird im Emmy Noether-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit knapp zwei Millionen Euro gefördert. Damit kann Beetz in den kommenden sechs Jahren eine Nachwuchsforschungsgruppe aufbauen, bestehend aus zwei Doktoranden und einem Postdoc-Forschenden.
Die Honigbiene im Flugsimulator
Um messen zu können, was im Gehirn passiert, wenn das räumliche Gedächtnis abgerufen wird, hat Beetz während seines Postdocs in der Gruppe von Professor Basil el Jundi, ehemaliger JMU-Nachwuchsgruppenleiter, eine eigene Messtechnik entwickelt: Die Tetroden-Ableitung. Hierbei werden mittels Tetroden Nervensignale aufgenommen, während das Insekt in einem Flugsimulator sich frei drehend orientieren kann. Dazu implantiert der Forscher dem Insekt vier ultrafeine Elektroden im Gehirn, die die Aktivität einzelner Nervenzellen messen.
„Diese Methode ermöglicht es uns, neuronale Messungen vorzunehmen, während sich das Tier aktiv orientiert. Eine solche Messung wäre an frei fliegenden Insekten nicht möglich, da sie das Gewicht der Elektroden und Sender nicht tragen könnten. Daher konzentrieren wir uns darauf, im Flugsimulator eine möglichst natürliche Umgebung zu erzeugen“, so der künftige Nachwuchsgruppenleiter.
Aber woher weiß die Arbeiterin, wohin sie fliegt, wenn sie sich im Grunde genommen nur an Ort und Stelle bewegt? Hier kommt virtuelle Realität (VR) ins Spiel.
Mit einer Drohne wird das Team Fotoaufnahmen des Gebiets um den Bienenstock machen. Eine Software erstellt daraus eine 3D-Umgebung, die an dem realen Vorbild angelehnt ist. Die Honigbiene kann sich somit im virtuellen Raum frei bewegen. Dieses Projekt geschieht in Kooperation mit Professor Tim Landgraf, Institut für Informatik der Freien Universität Berlin, und Professorin Karin Nordström, Professorin an der Flinders University in Australien, die bereits ein VR-System für fliegende Insekten entwickelt hat.
Würzburg: Optimaler Forschungsstandort
„Wichtig für uns ist es, das Verhalten der Honigbiene gemeinsam mit den dazugehörigen Prozessen im Gehirn zu messen. Nur so können wir erforschen, wie das Gehirn Verhalten steuert“, so Beetz. Würzburg sei hierfür der optimale Forschungsstandort. Hier gebe es eine lange Tradition in der Bienenforschung und die optimale Infrastruktur, um die Messungen durchzuführen. Unterstützung erhält er auch von Professor Keram Pfeiffer und Dr. Jacqueline Degen vom JMU-Lehrstuhl für Verhaltensphysiologie und Soziobiologie, die ihm als Kooperationspartner zur Seite stehen.
Auch Studierende sollen Teil von Beetz‘ Team sein; sie können bei ihm aktiv forschen und so ihre Bachelor- und Masterarbeiten anfertigen. „Ich möchte ihnen früh einen Einblick vermitteln, was es heißt, in der Wissenschaft zu arbeiten. Dazu werden die Studierenden vollwertige Teammitglieder und lernen eigenständig Forschungsfragen zu stellen und zu bearbeiten, denn auch sie werden wichtige Beiträge zu dem Projekt leisten“, so der Biologe.
Das Emmy Noether-Programm
Das Emmy Noether-Programm der DFG ermöglicht qualifizierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in frühen Karrierephasen, eigenverantwortlich eine Gruppe zu leiten. Diese Förderung beläuft sich auf sechs Jahre. Nachwuchsgruppenleiter können sich in diesem Zeitraum für eine Hochschulprofessur qualifizieren.
Benannt ist das Programm nach der Mathematikerin Emmy Noether (1882-1935). Ihre Noether-Theoreme beschreiben die Erhaltungssätze für Energie, Impuls und Drehimpuls. Sie zählen zum Grundbestand der mathematischen Physik.
Dr. Jerome Beetz, Lehrstuhl für Verhaltensphysiologie und Soziobiologie (Zoologie II), T. +49 931 31 84528, jerome.beetz@uni-wuerzburg.de
Nachdem die Honigbiene eine Futterquelle ausfindig gemacht hat, teilt sie diese den anderen Arbeiter ...
Jerome Beetz
Universität Würzburg
Criteria of this press release:
Journalists, all interested persons
Biology
transregional, national
Personnel announcements, Research projects
German
You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.
You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).
Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.
You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).
If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).
