Für ein situationsgerechtes Verhalten ist sowohl Information über die dreidimensionale Struktur der Umwelt als auch über die momentane Eigenbewegung erforderlich.
Eine Möglichkeit die momentane Eigenbewegung abzuschätzen, bietet die Auswertung von visueller Bewegungsinformation. Bewegt sich ein Organismus durch seine Umwelt, kommt es zu Relativbewegungen zwischen den Objekten der Umwelt und dem Organismus, die zu charakteristischen retinalen Bildverschiebungen auf den Augen führen. Diese retinalen Bildverschiebungen werden als optische Flussfelder bezeichnet. Durch eine geeignete Auswertung können optische Flussfelder als Informationsquelle für die momentane Eigenbewegung genutzt werden.
Das visuelle System von sich schnell bewegenden Tieren, insbesondere das von fliegenden Insekten, ist oftmals besonders auf die Auswertung von Eigenbewegung aus optischen Flussfeldern spezialisiert (z.B. Hausen und Egelhaaf, in Stavenga, D.G. und Hardie, R.C. (eds.), Facets of vision, Springer, Berlin, Heidelberg, pp.391-424, 1989). Untersuchungen an Tangentialneuronen im dritten visuellen Neuropil der Fliege legen die Vermutung nahe, dass die Organisation der rezeptiven Felder dieser Zellen darauf angepasst ist, bestimmte Aspekte der Eigenbewegung durch Auswertung des optischen Flusses zu signalisieren (Krapp und Hengstenberg, Nature 384:463-466, 1996; Franz, M.O. and Krapp, H.G. , Biol Cybern., in press). Tangentialneurone integrieren auf ihren ausgedehnten Dendriten die Signale von vielen bewegungssensitiven und richtungsselektiven Kleinfeldelementen. Die lokalen Vorzugsrichtungen dieser Neurone an den verschiedenen Positionen im rezeptiven Feld stimmen mit den Richtungen der retinalen Bildverschiebungen überein, wie sie an den entsprechenden Positionen in bestimmten optischen Flussfeldern auftreten. Auf Basis der lokal gemessenen Antworteigenschaften können Vorhersagen bezüglich der Spezifität einzelner Tangentialneurone für die Detektion bestimmter Eigenbewegungen getroffen werden.
Um diese Vorhersagen zu verifizieren werden in meinem Promotionsprojekt die Antworteigenschaften von Tangentialneuronen während der Präsentation von globalen optischen Flussfeldern untersucht. Zur Erzeugung der Flussfelder wird ein ‚Planetarium-Projektor' benutzt, der aus einer Metallkugel, in die kleine Löcher gebohrt sind, und aus einer Lichtquelle in der Kugel besteht. Durch die Löcher wird ein Lichtmuster auf einer sphärischen Projektionsfläche erzeugt. Um Rotationsflussfelder zu generieren, kann die Kugel um drei Achsen gedreht werden. Eine Verschiebung der Lichtquelle in der Kugel entlang von drei Achsen ermöglicht die Erzeugung von Translationsflussfeldern. Mit Hilfe elektrophysiologischer Ableitungen von den Tangentialneuronen während der Präsentation solcher Flussfelder können deren globale Antworteigenschaften in Abhängigkeit von verschiedenen Flussfeldeigenschaften bestimmt werden.
