Gemeinsame Basis für neurowissenschaftliche Forschungsprojekte

20.02.2014

Ein internationales Biologenteam hat einheitliche Benennungen für das Insektengehirn erarbeitet, um eine gemeinsame Basis für neurowissenschaftliche Forschungsprojekte zu schaffen. Die Gehirne von Insekten weisen tiefgreifende Ähnlichkeiten im Bau auf, obwohl sich in 400 Millionen Jahren Evolution sehr viele höchst unterschiedliche Arten entwickelt haben. Die Wissenschaftler veröffentlichen ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Neuron – u.a. beteiligten sich Forscher der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, der Philipps-Universität Marburg, der Ludwig-Maximilians-Universität München und der Julius-Maximilians-Universität Würzburg an der Arbeitsgruppe.

Vor Kurzem starteten das europaweite Forschungsvorhaben "Human Brain Project" sowie die US-amerikanische "BRAIN Initiative", mit denen die Europäische Gemeinschaft und die US-Regierung die Hirnforschung voranbringen möchten – unter Einsatz der weltweit besten Neurowissenschaftler, moderner Computertechnik und viel Geld. Insekten sind für diese Initiativen wichtige Modellorganismen, doch was bislang fehlte, waren allgemeinverbindliche Benennungen. "Es wächst die Einsicht, wie wichtig eine gemeinsame Sprache ist, um neuronale Netzwerke zu beschreiben", erklärt Prof. Dr. Uwe Homberg von der Philipps-Universität Marburg, einer der Mitverfasser der aktuellen Publikation.

"Die bestehenden Nomenklaturen für Insektengehirne leiden unter einer ganzen Reihe von Mängeln", führt Koautor Prof. Dr. Dr. h.c. Martin Heisenberg von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg aus. So erhielten vergleichbare Gehirnregionen bei unterschiedlichen Arten verschiedene Namen. Andererseits werden mitunter dieselben Wörter verwendet, um Strukturen zu bezeichnen, die einander gar nicht entsprechen. Außerdem sind die Grenzen vieler Abschnitte des Insektengehirns nicht klar definiert, und mehrere Strukturen haben gar keinen etablierten Namen und somit keine definierten Grenzen.

Koautor Prof. Dr. George Boyan, Entwicklungsneurobiologe an der Ludwig-Maximilians-Universität München, erklärt: "Die neu erarbeitete Nomenklatur basiert auf einer detaillierten und allgemein akzeptierten Beschreibung der Feinanatomie und Verschaltungen des adulten Insektengehirns. Sie ermöglicht, den Bezug zwischen Entwicklung und neuronaler Vernetzung herzustellen und so die Funktionsweise des reifen Gehirns besser zu verstehen."

Das vorgelegte Nomenklatursystem orientiert sich am Modell der Taufliege Drosophila melanogaster. Drosophila ist derzeit die am häufigsten verwendete Art für Untersuchungen des Insektengehirns. "Für viele der Hirnregionen, die wir am Modell Drosophila identifiziert haben, gibt es offensichtlich Entsprechungen bei anderen Insektenarten, z.B. bei Heuschrecken, Schaben, Bienen, Ameisen und Motten", so der Würzburger Mitverfasser Prof. Dr. Wolfgang Rössler. Aufgrund der Einbeziehung von Fachleuten für die diversen Arten zeigt sich das Autorenteam zuversichtlich, "dass die hier vorgestellte Nomenklatur auf eine Vielzahl von Insekten und sogar auf nur entfernt verwandte Gruppen der Gliederfüßer wie die Hundertfüßer und die Krebstiere erweiterbar ist", wie Koautor Prof. Dr. Steffen Harzsch von der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald ergänzt.

Viele der Gehirnstrukturen unterschiedlichster Arten haben zwar einen gemeinsamen evolutiven Ursprung, können sich aber in Form und Volumen drastisch unterscheiden. "Unser Nomenklaturvorschlag soll ein besseres Verständnis des Drosophila-Gehirns ermöglichen sowie als Bezugspunkt für die Untersuchung von anderen Insekten und Gliedertieren dienen", erklärt Mitverfasser Univ.-Prof. Dr. Roland Strauß von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU).

Das Benennungssystem basiert auf jahrelangen Diskussionen in der internationalen Arbeitsgruppe "Insect Brain Name", einem Team von Neurobiologen, die an unterschiedlichen Arten von Insekten und anderen wirbellosen Tieren arbeiten. Die Gruppe fand sich bei einem internationalen Kongress im Jahr 2007 zusammen. Die Teilnehmer richteten ein E-Mail-basiertes Online-Forum ein, um die Benennungsvorschläge zu diskutieren, und trafen sich zu Tagungen und Workshops.