Zebrafisch-Labor
Wie entscheiden Lebewesen und welche Merkmale in ihrer Umgebung sind dafür relevant? Vor allem, wie können sie ihr Verhalten stets adäquat anpassen? Unsere Sinne bestimmen unsere Interaktionen mit unserer Umwelt. Dabei liefern unsere sensorischen Organe weitaus mehr Daten als wir tatsächlich auswerten können. Viele sensorische Stimuli sind irrelevant und erfordern keine Reaktion, weshalb wir unseren Fokus sets auf relevante Stimuli legen. Im Gehirn haben sich bestimmte Mechanismen entwickeln können, die unsere Aufmerksamkeit auf saliente Objekte richten lassen, ohne ein Feedback höherer Ordnung zu benötigen. Das würde uns nämlich zu viel Reaktionszeit kosten, vor allem in Momenten, in denen schnelle Reaktionen gefragt sind.
Während die empirische Erforschung zugrundeliegender neuronaler Mechanismen visueller Aufmerksamkeit in Säugetieren aufgrund von technischen Limitationen historisch sehr herausfordernd war, ist der Zebrafisch (Danio Rerio) ein vielleicht ideales Modellsystem, um die visuelle Verarbeitung im Gehirn weiter zu erforschen.
Die Fische zeigen eine Bandbreite visuellen Verhaltens in sehr jungem Alter und besitzen für die visuelle Verarbeitung Hirnregionen, die sich in der Evolution bewahrt haben. Mit Hilfe von Live-Bildgebungsverfahren und genetisch enkodierten Floureszenz-Indikatoren für neuronale Aktivität können wir unseren Fragestellungen auf den Grund gehen. Schon vier Tage nach der Befruchtung beginnen Zebrafischlarven Beute zu jagen und zu fangen, was ein schnelles Orientierungsverhalten zur Wahl der Beute voraussetzt. Allerdings sind Stimulus-Merkmale, welche eine visuelle Zielselektion in Wirbeltieren (die keine Säugetiere sind) steuern, noch nicht vollständig bestimmt. Trotz der klaren Vorteile der Forschungen an Zebrafischen wurden Fragestellungen zur Aufmerksamkeit bis jetzt sehr wenig erforscht, insbesondere im Vergleich mit der umfangreichen Literatur zu solchen Themen bei Primaten und anderen Säugetieren. Deshalb analysieren wir eine Kombination von naturalistischem Beutefang-Verhalten und Reaktionen zu künstlich erzeugten Stimuli.
Unser Zebrafisch Labor wendet neueste Verhaltensexperimente an, darunter Transgenik und neuronale Live-Bildgebung. Damit untersuchen wir, wie das Gehirn visuelle Informationen nutzt, um adaptives Verhalten zu steuern.