Forschungsbericht

Drittmittelprojekt

Titel:
Aufklärung der übergeordneten Steuerung des Laufverhaltens durch das Insektengehirn mit Methoden der Drosophila-Neurogenetik und erste Implementierung in mobilen technischen Systemen

Projektleitung an der Universität Würzburg:

Dr. Roland Strauß ,Tel: (0931) 888-4470

Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler:

Simon Pick , (ab 05/01),Tel: (0931) 888-4224
Markus Mronz ,Tel: (0931) 888-4248
Dr. Roman Ernst , (bis 04/01)
Dr. Burkhard Poeck , (ab 09/01),Tel: (0931) 888-4463

Kurzbeschreibung:
Die Manövrierfähigkeit und Autonomie laufender Insekten ist für Roboter unerreicht. Zwar wird die basale Beinkoordination bereits erfolgreich nach dem Vorbild des vergleichsweise gut erforschten Bauchmarks der Insekten gesteuert, das in dieser Funktion dem Rückenmark des Menschen entspricht. Der Einfluss der übergeordneten Steuerung durch das Insektengehirn blieb jedoch weitgehend unerforscht. Wir analysieren entsprechende Gehirnfunktionen an der Fliege Drosophila mit dem reichen nicht-invasiven Methodenspektrum der Neurogenetik. Insbesondere werden Funktionen eines singulären Verrechnungszentrums zwischen den beiden Gehirnhälften aller Insekten, dem sog. Zentralkomplex aufgeklärt, der maßgeblich an der Bewertung sensorischer Information und am Zustandekommen kohärenten, autonomen Verhaltens beteiligt ist. Die von uns isolierten 230 Laufmutantenstämme erlauben in Verbindung mit hochauflösenden, quantitativen Verhaltensparadigmen eine Kartierung und Analyse der Laufsteuerung auf allen Ebenen des Nervensystems. Die Ergebnisse werden für die Konstruktion insektenähnlich manövrierfähiger, autonomer Laufroboter genutzt.

Schlagworte:
    Drosophila-Neurogenetik
    Gehirnfunktionsanalyse
    autonome Roboter
    Orientierungsverhalten
    Laufrobotik
    Laufsteuerung
    Insektenlauf

Laufzeit: von 02.1999 bis 01.2004

Förderinstitution:
Bund ,Genehmigungsdatum: 25.02.1999

Vorläuferprojekt:
Keines

Publikationen:

Leng S, Strauss R. (1999). Instable courtship and altered spontaneous behavior in three genetically independent Drosophila mutant strains with protocerebral bridge defects.. J Neurogenet 13:41-42, (Wissenschaftl. Artikel)
Strauss R. (1999). Altered spatio-temporal orientation and course control in walking Drosophila mutants with structural central complex defects in the brain.. J Neurogenet 13:71, (Wissenschaftl. Artikel)
Mronz M, Strauss R. (2001). Genetic dissection of the preference for near objects in Drosophila melanogaster.. J Neurogenet 15:45, (Wissenschaftl. Artikel)
de Belle JS, Strauss R. (2001). Abnormal locomotor behavior in mushroom body structural mutants of Drosophila melanogaster.. J Neurogenet 15:14-15, (Wissenschaftl. Artikel)
Pick S, Strauss R. (2002). In search of the fly`s visuo-motor interface for walking: influences on step size, climbing motivation, and emergency stopping but not leg targeting.. J Neurogenet (in press), (Wissenschaftl. Artikel)
Mronz M, Strauss R. (2002). Proper retreat from attractive but inaccessible landmarks requires the mushroom bodies.. J Neurogenet (in press), (Wissenschaftl. Artikel)
Strauss R. (2002). Functional and neuroanatomical brain modules controlling aspects of Drosophila walking and orientation behavior.. J Neurogenet (in press), (Wissenschaftl. Artikel)
Wang HI, DiAntonio A, Fetter RD, Bergstrom K, Strauss R, Goodman CS. (2000). Highwire regulates synaptic growth in Drosophila.. Neuron 26:313-329, (Wissenschaftl. Artikel)
Callaerts P, Leng S, Clements J, Benassayag C, Cribbs D, Kang YY, Walldorf U, Fischbach K-F, Strauss R. (2001). Drosophila Pax-6/eyeless is essential for normal adult brain structure and function.. J Neurobiol 46:73-88, (Wissenschaftl. Artikel)
Strauss R, Renner M, Götz K. (2001). Task-specific association of photoreceptor systems and steering parameters in Drosophila.. J Comp Physiol A 187:617-632, (Wissenschaftl. Artikel)
Schuster S, Strauss R, Götz KG. (2002). Virtual-reality techniques resolve the visual cues used by fruitflies to evaluate object distances.. Curr Biol 17:1591-1594, (Wissenschaftl. Artikel)
Pielage J, Steffes G, Lau DC, Parente BA, Crews ST, Strauss R, Klämbt C. (2002). Novel behavioral and developmental defects associated with a Drosophila single-minded temperature sensitive mutation.. Dev Biol 249:283-299, (Wissenschaftl. Artikel)
Kretzschmar D, Poeck B, Roth M, Ernst R, Keller A, Porsch M, Strauss R, Pflugfelder GO. (2000). Defective pigment granule biogenesis and aberrant behavior caused by mutations in the Drosophila AP-3ß adaptin gene ruby.. Genetics 155:213-223, (Wissenschaftl. Artikel)
Ernst R, Strauss R. (2001). Vision and motor learning influence leg placement in Drosophila when walking on rough terrain.. J Neurogenet 15:18-19, (Wissenschaftl. Artikel)
Strauss R. (2002). The central complex and the genetic dissection of locomotor behaviour. Curr Opin Neurobiol 12 (in press), (Wissenschaftl. Artikel)
Callaerts P, Benassayag C, Cribbs D, Leng S, Strauss R, Igloi G, Hiesinger R, Fischbach KF. (1999). The role of the Pax-6 homolog eyeless in Drosophila brain development.. In Abstr Drosophila Res Conf 40:48 . (Tagungsband)
Barth M, Strauß R, Schuster CM. (1999). A lamina for day and night: parallel pathways shape the adult visual system in Drosophila melanogaster. In: Elsner N, Eysel U (eds.) From Molecular Neurobiology to Clinical Neuroscience.. In p.139 . Thieme (Stuttgart, New York). (Tagungsband)
Leng S, Strauss R. (1999). Is the protocerebral bridge of the central complex involved in courtship plasticity? A comparison of two independent structural Drosophila-mutant strains. In: Elsner N, Eysel U (eds.) Göttingen Neurobiology Report 1999. In p.839 . Thieme (Stuttgart, New York). (Tagungsband)
Ernst R, Strauss R. (2000). Influence of vision on leg placements in Drosophila walking on an uneven surface.. In Europ J Neurosci 12, suppl. 11 p.501 . (Kongressband)
Pflugfelder GO, Porsch M, Trinat T, Strauss R. (2000). Function of the Drosophila T-domain protein org-1: developmental and behavioural analysis.. In Europ J Neurosci 12, suppl. 11 p.248 . (Kongressband)
Mronz M, Strauss R. (2001). Genetic dissection of the fly?s preference for near objects and the ability to abandon previously chosen targets. In: Elsner N, Kreutzberg GW (eds.) Göttingen Neurobiology Report 2001.. In p.524 . Thieme (Stuttgart, New York). (Tagungsband)
Ernst R, Strauss R. (2001). Leg placement and coordination in Drosophila walking on rough terrain. In: Elsner N, Kreutzberg GW (eds.) Göttingen Neurobiology Report 2001.. In p.346 . Thieme (Stuttgart, New York). (Tagungsband)
Pick S, Strauss R. (2002). Adaptive leg placement strategies in the fruit fly set an example for six-legged walking systems. In: Hallam B., Floreano D, Hallam J, Hayes G, Meyer J-A (eds.) From Animals to Animats 7.. In p.71-72 . MIT Press (Cambridge, London). (Kongressband)