Forschung

Schmetterlingsweibchen locken ihre arteigenen Männchen über Kilometer hinweg an, indem sie Sex-Pheromone aus abdominalen Drüsen freisetzen. Spezialisierte olfaktorische Rezeptorneurone auf der Antenne des Männchens detektieren diese Pheromone. Das Riechen der Sex-Pheromone bewirkt eine augenblickliche Verhaltensänderung: die Männchen beginnen windaufwärts, im Zick-Zack-Flug, nach den Schmetterlingsweibchen zu suchen.

Wir interessieren uns besonders dafür, wie die Sex-Pheromone durch Rezeptorneurone detektiert werden. Wir haben primäre Zellkulturen der Geruchsrezeptorneurone von Antennen des Schwärmers Manduca sexta entwickelt, die in vitro "riechen" können. In Patch-clamp-Experimenten und pharmakologischen Untersuchungen analysieren wir, welche Ionenkanäle der kultivierten antennalen Neurone nach Pheromongabe öffnen und wie sie durch second messenger moduliert werden.

Unser momentaner Forschungsschwerpunkt ist die olfaktorische Adaptation. Wir untersuchen mit Patch-clamp-Experimenten, extrazellulären Ableitungen von einzelnen Sensillen auf der Antenne, Immunzytochemie und In situ-Hybridisierungen, ob Stickoxid-abhängige Anstiege von cGMP in den olfaktorischen Rezeptorneuronen bei der olfaktorischen Adaptation eine wichtige Rolle spielen.

Innere Uhren orchestrieren die physiologischen Prozesse in wahrscheinlich allen Organismen auf der Erde. Circadiane Schrittmacher, mit einer Periodenlänge von etwa 24 Std. sind die bekanntesten dieser Inneren Uhren. Sie liegen im Gehirn, besitzen Eingänge, die sie an den Licht-Dunkelwechsel ankoppeln und Ausgänge zu verschiedenen Effektororganen, wie z.B. das Hormonsystem und Zentren die die Aktivität steuern. Außerdem sind sie in der Regel bilateralsymmetrisch angelegt und besitzen einen Kopplungsweg, der sie synchronisiert.

Wir interessieren uns dafür, wie eine Periodenlänge von 24 Std. entsteht, die offensichtlich von einzelnen Schrittmacherneuronen als circadian schwankende Frequenz ihrer Aktionspotentiale erzeugt werden kann. Dabei konzentriert sich unsere Arbeiten auf die Untersuchung der Kopplung bilateralsymmetrischer Uhren der Schabe Rhyparobia maderae und der Grillen Teleogryllus commodus und Gryllus bimaculatus. Da im circadianen Schrittmacherzentrum von Vertebraten wie Invertebraten offensichtlich viele verschiedene Neuropeptide lokalisiert sind, wird vermutet, daß Neuropeptide eine wichtige Rolle bei der Generierung circadianer Rhythmen spielen. Wir untersuchen dabei die Rolle des Neuropeptids pigment dispersing-hormone (PDH) im Schrittmacherzentrum von Insekten, welches offensichtlich einen Teil des Kopplungsweges darstellt.

Wir haben spezifische Kulturen der circadianen Schrittmacherregion der Schabe L. maderae entwickelt, die wir (in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Homberg) auf Multielektrodenplatten in extrazellulären Ableitungen untersuchen. Wir wollen wissen, welche dieser Zellen circadiane Rhythmen in ihren Aktionspotentialen erzeugen können, und ob diese durch das Peptid PDH beeinflußt werden. In Patch Clamp Experimenten wollen wir dann die Ionenkanäle analysieren, die durch PDH moduliert werden, um die Kopplung von Schrittmacherneuronen verstehen zu lernen.