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

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
批准号:
289073763
负责人:
Professor Dr. Uwe Homberg
金额:
$0.0万
依托单位:
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
项目状态:
已结题
起止时间:
2014-12-31 至 2019-12-31

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
像脊椎动物一样的昆虫在空间定位和导航方面表现出复杂的能力。这包括超过数千公里的季节性迁徙和中心觅食者的归巢行为。除了用于确定导航方向的地标和天空罗盘方向外,昆虫还使用步数机制(在行走过程中)或依赖于光流的机制来估计距离。来自不同物种的神经生物学数据越来越多地指向中枢复合体在各种导航任务中的关键作用。在果蝇中,中央复合体在空间记忆、方向决定以及空间中身体方向的编码中发挥作用。我们在沙漠蝗虫研究小组的工作中发现,在中心复合体中有一个中间神经元网络,它可以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神经元来弥补这一差距,这些神经元对视觉流场做出特定的反应,从而对飞行中距离估计相关的信号做出反应。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,gaba能和酪胺能信号传输的作用将被解决。我们将测试gaba能神经元向中枢复合体提供天空罗盘信息的假设,而酪胺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生理学中的作用,以及GABA在极化趋向性行为中的作用。该研究可能揭示昆虫空间定向中枢神经控制的重要方面,并将为空间控制的计算模型奠定基础。
英文摘要
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.
期刊论文(5)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
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
DOI: 10.1002/cne.24497
发表时间: 2018
期刊: Journal of Comparative Neurology
影响因子: 2.5
作者: [Homberg U, Humberg T-H, Seyfarth J, Bode K, Quintero Pérez M]
通讯作者: Quintero Pérez M
Responses of compass neurons in the locust brain to visual motion and leg motor activity
蝗虫大脑中罗盘神经元对视觉运动和腿部运动活动的反应
DOI: 10.1242/jeb.196261
发表时间: 2019
期刊: Journal of Experimental Biology
影响因子: 2.8
作者: [Rosner R, Pegel U, Homberg U]
通讯作者: Homberg U
Two Compasses in the Central Complex of the Locust Brain
蝗虫大脑中央复合体的两个指南针
DOI: 10.1523/jneurosci.0940-18.2019
发表时间: 2019
期刊: The Journal of Neuroscience
影响因子: --
作者: [Pegel U, Pfeiffer K, Zittrell F, Scholtyssek C, Homberg U]
通讯作者: Homberg U
Sensory signal processing in the central complex of the cockroach Rhyparobia maderae
  • 批准号:
    418011225
  • 项目类别:
    Research Grants
  • 资助金额:
    $0.0万
  • 财政年份:
    2019
  • 负责人:
    Professor Dr. Uwe Homberg
  • 依托单位:
Sky compass signaling of central-complex neurons in locusts exposed to the natural sky
  • 批准号:
    324663851
  • 项目类别:
    Research Grants
  • 资助金额:
    $0.0万
  • 财政年份:
    2016
  • 负责人:
    Professor Dr. Uwe Homberg
  • 依托单位:
Neural basis of the polarization compass in the central complex of the locust brain
  • 批准号:
    247345135
  • 项目类别:
    Research Grants
  • 资助金额:
    $0.0万
  • 财政年份:
    2013
  • 负责人:
    Professor Dr. Uwe Homberg
  • 依托单位:
Verhaltensabhängige Aktivität und senso-motorische Interaktion im Himmelskompassystem der Wüstenheuschrecke
  • 批准号:
    186397813
  • 项目类别:
    Research Grants
  • 资助金额:
    $0.0万
  • 财政年份:
    2010
  • 负责人:
    Professor Dr. Uwe Homberg
  • 依托单位:
国内基金
海外基金
TXNIP调控实验性青光眼视乳头星形胶质细胞的激活及其机制研究
  • 批准号:
    82371048
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    49.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    钟一声
  • 依托单位:
SDF-1/CXCR4信号通路在NMO-IgG介导的炎性脱髓鞘视神经炎中促进髓鞘修复的作用及机制研究
  • 批准号:
    81900849
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    康皓
  • 依托单位:
自我运动中Optic flow对物体运动知觉的影响机制研究
  • 批准号:
    31300837
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    闫京江
  • 依托单位:
EphB1-ephrinB2在小鼠视神经轴突再生中的导向作用研究
  • 批准号:
    81170837
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    杨柳
  • 依托单位: