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Blickfolgebewegungen dienen der Wahrnehmung von Objekten, die sich relativ zum Betrachter bewegen. In diesem Projekt wird die neuronale Basis der sensomotorischen Koordination, die eine solche zielgerichtete Verhaltenssteuerung ermöglicht, untersucht. Da es bei Fliegen besonders gut möglich ist, visuelle Informationsverarbeitung auf allen relevanten Ebenen zu untersuchen, vom Freiflugverhalten bis hin zu den biophysikalischen Eigenschaften von Neuronen und deren Verschaltungen (Egelhaaf und Borst 1993) wurden Männchen der Goldfliege (Lucilia.spec) als Modellorganismus gewählt. Goldfliegenmännchen führen im Kontext des Paarungsverhaltens virtuose, visuell gesteuerte Flugmanöver aus, die das Fangen von Weibchen zum Ziel haben. Die visuelle Informationsverarbeitung während solcher Verfolgungsflüge muss sehr schnell erfolgen, da das verfolgte Weibchen die Richtung seines Kurses in wenigen 100 ms mehrmals ändern kann, wobei die Verfolgerfliege in der Lage ist, darauf mit Kurskorrekturen zu reagieren (Wagner H (1986) Phil Trans R Soc Lond B 312, 553). Geschlechtsspezifische Strukturen im visuellen System der Fliegenmännchen sind wahrscheinlich die neuronale Basis für die Steuerung des Verfolgungsverhaltens (Gilbert C & Strausfeld NJ (1991) J Comp Physiol A 169, 395) und für die Detektion und Verfolgung schneller Ziele optimiert. Im ersten Teil des Projektes fand zunächst eine Verhaltensanalyse statt. Als Ziel für Verfolgungsflüge der Fliegenmännchen wurden schwarze, kugelförmige Attrappen auf einer Kreisbahn (400 mm Durchmesser) bewegt. Variationen von Attrappengeschwindigkeit und -größe zeigten, dass vor allem Attrappen, deren Größe in etwa der von Fliegenweibchen entspricht, gefangen werden, während größere oder schnellere Attrappen zwar verfolgt aber seltener gefangen werden. Kurz vor dem Fangen dreht die Fliege in einer schnellen Drehung in der horizontalen Ebene ihre Körperlängsachse zum Ziel. Dieses Flugmanöver wird abhängig von der Größe des Bildes der Attrappe auf der Retina der Verfolgerfliege ausgeführt. Dieser visuelle Mechanismus ist wahrscheinlich an das Fangen von Fliegenweibchen angepasst und hat zu Folge, dass Attrappen der "passenden" Größe und Geschwindigkeit fast immer gefangen werden. Die folgende Hypothese kann die systematische Abhängigkeit der Fangwahrscheinlichkeiten mit bestimmten Konstellationen der Attrappenparameter erklären: Ist das Ziel größer als eine Fliege, wird die oben beschriebene Drehung der Körperlängsachse "zu früh" ausgeführt, weil das Ziel eine bestimmte retinale Größe schon in einer größeren Distanz erreicht, als während der Annäherung an eine kleine Attrappe. Die Fluggeschwindigkeit der Fliege nimmt während der Drehung stark ab. Darüber hinaus weicht ihre Flugrichtung nach der Drehung von der der Attrappe ab, was dazu führt, dass sie ihr Ziel nicht mehr erreichen kann. Auch für schnelle Attrappen könnten Geschwindigkeitsverlust und die Abweichung der Flugrichtungen von Attrappe und Fliege Gründe für das häufige Verfehlen des Ziels sein. Diese Hypothese soll in weiteren Verhaltensuntersuchungen getestet und überprüft werden. Parallel dazu ist im weiteren Verlauf des Projektes geplant, die elektrischen Signale der männchenspezifische Neuronen elektrophysiologisch abzuleiten, und deren Antwortverhalten während der Präsentation retinaler Bildverschiebungen, wie sie in realen Verfolgungsflügen vorkommen, zu charakterisieren. Fragestellungen, die sich aus den oben beschriebenen Verhaltensversuchen ergeben, könnten sich beispielsweise mit der neuronale Repräsentation der retinalen Größe und Position eines verfolgten Objektes befassen. |