Bei Fliegen erforscht

Warum Männchen und Weibchen anders ticken

Neurobiologen des Wiener Instituts für Molekulare Pathologie (IMP) haben den Schaltplan all jener Gehirnzellen entschlüsselt, die am Balzverhalten von Fruchtfliegen beteiligt sind. Dabei zeigte sich, dass die Nervenzellen in Gehirnen von Weibchen und Männchen unterschiedlich verdrahtet sind.

Identische über die Sinnesorgane aufgenommene Reize führen dadurch zu geschlechtsspezifischen Reaktionen, schreiben die Forscher in der Wissenschaftszeitschrift "Current Biology".

Die Männchen von Fruchtfliegen (Drosophila) vollführen ein aufwändiges Balz-Ritual, um ein Weibchen zu umgarnen. Umhertänzeln, Riechen, Betasten und eine Art Gesang durch Vibration der Flügel gehören zum "Flirt"-Repertoire. Das Programm dafür ist im Gehirn der Fliege abgespeichert, männliche Fruchtfliegen kommen schon mit dem Wissen auf die Welt, wie man Weibchen beeindruckt. Die dafür notwendige "Hardware" ist ein Netzwerk von miteinander verbundenen Nervenzellen (Neuronen), vergleichbar den elektronischen Schaltkreisen auf einer Platine.

3-D-Atlas der entsprechenden Gehirnregionen erstellt
Für seine Doktorarbeit bei IMP-Chef Barry Dickson hat der australische Biomediziner Jai Yu ein aufwändiges Verfahren entwickelt, mit dem es möglich wurde, alle am Balzverhalten beteiligten Neuronen darzustellen und einen 3-D-Atlas (in der linken Bildhälfte sind die am Balzritual beteiligten Nervenzellen in grün dargestellt) der entsprechenden Hirnregionen zu erstellen. Dazu untersuchte er die einen halben Millimeter großen Gehirne von mehr als 3.000 Fliegen, in denen jeweils eine bestimmte Gruppe von Neuronen mit fluoreszierenden Proteinen markiert war. "Es war wie ein gigantisches Puzzle", beschrieb Yu in einer Aussendung des IMP seine Arbeit, bei der er mit einer Kombination aus Mikroskopie und digitaler Bildbearbeitung die verschiedenen Teile zusammenfügen konnte.

Die Wissenschaftler können damit erstmals den Schaltplan eines tierischen Instinktverhaltens überblicken. Von den Eingangssignalen aus den Sinnesorganen bis zu den Bewegungsimpulsen an die Muskulatur umfasst der Schaltkreis für das Balzverhalten rund 1.500 Neuronen, das sind etwa zwei Prozent aller Nervenzellen im Fliegenhirn.

Männchen und Weibchen sind anders verdrahtet
Die Untersuchungen brachten noch ein weiteres Detail zu Tage: Die etwa gleich großen Schaltkreise von Männchen und Weibchen ähneln einander zwar bei oberflächlicher Betrachtung. Im Detail zeigte sich aber, dass die Neuronen im männlichen und weiblichen Gehirn unterschiedlich verdrahtet sind - was zu dem geschlechtsspezifisch unterschiedlichen Verhalten führt.

Bild: Institut für Molekulare Pathologie (IMP)