Verhalten in Raum und Zeit

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1 Verhalten in Raum und Zeit Wahrnehmung und Sensorische Welten Orientierung im Raum Rhythmen und die innere Uhr Migration Navigation Phototaxis der Fliegenmade Maden bewegen sich vom Licht weg (sukzessive Lichtreize) 1

2 Möglichkeiten der Sinnesorientierung: a) Ansammlung von Rezeptoren b) Vergleich zweier Rezeptoren c) Nur ein Rezeptor, mit Pendelbewegungen d) Vergleich der Ankunftszeiten an zwei Rezeptoren e) Reizgradient durch Rezeptor- vergleich registriert f) Gradient beim Durchwandern von einem Rezeptor erfasst Das Reafferenzprinzip (Rückmeldung über Bewegung an das ZNS) Reafferente Information wird durch die neuronale Efferenzkopie aufgehoben, der Ausgang des Comparators wird null. 2

3 Orientierung innerhalb verschiedener, sensorischer Welten Ultraviolette Saftmale auf (für r uns) weissen Blüten dienen Bienen zur Orientierung bei der Nahrungssuche. Sensorische Welten: die taktile Sensorik des Sternnasenmaulwurfs 3

4 Die taktile Welt von Insektivoren Cortexrepresentation taktiler Organe bei a) Sternnasenmaulwurf; b) Östlicher Maulwurf; c) Maskenspitzmaus; d) Afrikanischer Igel. Taktile Repräsentation im menschlichen Cortex 4

5 Die Grösse der Gehirnregionen reflektieren ihre relative Bedeutung Kleinhirn: Feinkontrolle von Muskelkontraktionen für f r Bewegungskontrolle und Aufrechterhaltung der KörperpositionK Echolokation bei Fledermäusen Zwergfledermaus und Florfliege 5

6 Elektroorientierung Landmarkenorientierung bei Honigbienen (a) Trainings-,, (b) Testphase; Bienen folgen dem Waldrand (Futterstelle F 2 ) 6

7 Bienen zeigen Stockmitgliedern die Futterrichtung mit dem Schwänzeltanz Der Sonnenkompass Durch Sterzeln erregen sie Aufmerksamkeit Sonnenkompass und innere Uhr Auf Futterrichtung dressierte Tauben wurden 6 bzw. 12 h zeitversetzt etzt und suchten das Futter gegen Kontrollen um 90, 180 bzw. 270 verschoben. 7

8 Der endogene Tagesrhythmus Beispiel: Europäischer Star, 15 Monate im Dauerlicht Die circadiane Uhr: Komponenten des Tageszyklus Mouse wheel running activity 8

9 Das circadiane System Der suprachiasmatische Nukleus (SCN) im Hypothalamus koordiniert die Schwingungen im Gehirn und in anderen Organen (Nieren, Leber...). Die Phasenkontrolle läuft über Lichtinformation, die das Auge aufnimmt. Auch in vitro zeigen Zellkulturen des SCN bzw. anderer Organe Schwingungen mit einer Periodenlänge von ca. 24 Stunden, weitgehend unabhängig von äusseren Reizen (Beispiel: Ratte) Der endogene Jahreszyklus Gonadengrösse und Mauser von 6 Staren unter LD 11:11 bzw. 12:12 9

10 Der endogene Mondzyklus Licht als Zeitgeber für die Hypophyse 10

11 Die Uhr wird gestellt Externe Zeitgeber synchronisieren die Phasenlänge nge endogener Rhythmen Wo sitzt die Uhr? 11

12 Die molekulare Uhr in der Zelle Bei Säugern S und Fliegen erzeugen 3 Gene durch ihre Proteinsynthese und gegenseitige Ein- und Rückwirkungen R einen Zyklus von ca. 24h Die molekulare Uhr in der Zelle Das Prinzip der molekularen Uhr: (a) die Expression eines Gens wird durch das von ihm gebildete Protein kontrolliert. (b) die generierten Proteine wirken hemmend oder fördernd auf die Transkription eines Gens (Rückkoppelung) 12

13 Migration zwischen Nahrungsgründen und Brutplätzen Meeresschildkröten ten-weibchen wandern über 2000km weit Der Vogelzug Junge Stare, im Herbst von Holland in die Schweiz gebracht, behalten ihre Zugrichtung bei 13

14 Die endogene Zugrichtung Gartengrasmücken ziehen im Labor jeweils in der Richtung, die ihrer durchschnittlichen Flug- strecke im Freiland entspricht Methoden der Vogelzugforschung Der Emlen-Trichter 14

15 Das Heimkehrvermögen Tauben finden noch über 100 km nach Hause zurück Mechanismen der Navigation 15

16 Orientierungsmechanismen Tauben orientieren sich geruchlich (B: Geruchssinn blockiert) Orientierungsmechanismen Ohne Geruchssinn finden Tauben nur in bekannter Umgebung heim 16

17 Orientierungsmechanismen Tauben benutzen bei Schlechtwetter auch einen Magnetsinn, um nach Hause zu finden (der Stromfluss im Uhrzeigersinn dreht das Erdmagnetfeld um) Orientierung am Sternenhimmel Indigoammern im Planetarium getestet 17

18 Monarchfalter ziehen tausende Kilometer Ortsnutzung auf kleinerer Skala: Dispersion Bei Säugern S dispergieren meist Männchen, M bei Vögeln V eher Weibchen 18

19 Ortskonstanz: Vorteile der Territorialität Ein algenfressender Doktorfisch 19

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