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Interaction of optic flow and sky compass signals in the central complex of the desert locust Schistocerca gregaria

沙漠蝗虫 Schistocerca gregaria 中央复合体光流与天空罗盘信号的相互作用

基本信息

批准号：
289073763
负责人：
Professor Dr. Uwe Homberg
金额：
--
依托单位：
Arbeitsgruppe Neurobiologie
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2015
资助国家：
德国
起止时间：
2014-12-31 至 2019-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/289073763?language=en
关键词：
Interaction optic flow sky compass

项目摘要

Insects like vertebrates show sophisticated performance in spatial orientation and navigation. This includes seasonal migrations over thousands of kilometers and homing behavior in central-place foragers. Besides landmark- and sky compass orientation for determining navigational directions, a step counting mechanism (during walking) or an optic flow dependent mechanism is used by insects for distance estimation. Neurobiological data from various species increasingly point to a key role of the central complex in diverse navigational tasks. In the fly Drosophila the central complex plays a role in spatial memory, in directional decisions as well as in the coding of body orientation in space. Work from our own group in desert locusts have discovered a network of interneurons in the central complex, which encodes spatial orientations relative to sky compass signals, in particular the polarization pattern of the blue sky. In contrast, the central nervous monitoring and integration of distance information is largely unclear. In this project we want to bridge this gap by characterizing and indentifying neurons that respond specifically to visual flow fields and thus respond to signals that are relevant for distance estimation in flight. The project shall uncover, which neurons are optic-flow sensitive and how these signals are integrated with sky compass information. In a second part of the project, the role of GABAergic and tyraminergic signal transmission will be addressed. We will test the hypothesis that GABAergic neurons provide sky compass information to the central complex, whereas tyraminergic neurons provide optic flow input. Through pharmacological manipulation, the role of both transmitters will be studied on the physiology of central-complex neurons, and the role of GABA on polarotaxis behaviour. The proposed research is likely to uncover important aspects of central nervous control of spatial orientation in insects and will be a basis for computational models of spatial control.

像脊椎动物这样的昆虫在空间定位和导航方面表现出复杂的表现。这包括数千公里的季节性迁徙和中心地区觅食者的归巢行为。除了地标和天空罗盘的方位来确定导航方向外，昆虫还使用步数机制(在行走过程中)或光流依赖机制来估计距离。来自不同物种的神经生物学数据越来越多地表明，中央复合体在不同的导航任务中发挥着关键作用。在果蝇中，中央复合体在空间记忆、方向决定以及身体在空间中的方位编码中发挥作用。我们沙漠蝗虫小组的研究发现，中央复合体中有一个中间神经元网络，它编码相对于天空罗盘信号的空间方向，特别是蓝天的偏振模式。相比之下，中枢神经对距离信息的监测和整合在很大程度上是不清楚的。在这个项目中，我们希望通过表征和识别对视觉流场做出特殊反应的神经元，从而对与飞行中的距离估计相关的信号做出反应，来弥合这一差距。该项目将揭示哪些神经元对光流敏感，以及这些信号如何与天空罗盘信息相结合。在该项目的第二部分，将讨论GABA能和酪胺能信号传递的作用。我们将检验这样的假设，即GABA能神经元向中央复合体提供天空罗盘信息，而酪氨酸能神经元提供光流输入。通过药理学操作，将研究这两种递质在中枢复合体神经元的生理学上的作用，以及GABA在极化行为中的作用。这项拟议的研究可能会揭示昆虫中枢神经控制空间方向的重要方面，并将成为空间控制计算模型的基础。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Neuroarchitecture of the central complex of the desert locust: Tangential neurons

沙漠蝗虫中央复合体的神经结构：切向神经元

DOI：
10.1002/cne.24796
发表时间：
2020
期刊：
Journal of Comparative Neurology
影响因子：
2.5
作者：
von Hadeln J;Hensgen R;Bockhorst T;Rosner R;Haidasch R;Pegel U;Quintero Pérez M;Homberg U
通讯作者：
Homberg U

GABA immunostaining in the central complex of dicondylian insects

双髁昆虫中央复合体的 GABA 免疫染色