Despite many years of research the exact purpose of sleep is still not known. However, sleep seems to be ubiquitous within the animal kingdom, indicating its important role. One possible function of sleep might be a sleep dependent processing of experiences. This is supported by many studies performed both with humans and different model organisms, including insects, which suggest that sleep is in fact important for the consolidation of memory. The fruit fly Drosophila melanogaster and the honeybee Apis mellifera have been used previously as model organisms to study sleep in insects. While the honeybee lacks the advantages of the genetic tools widely used in the fruit fly, the honeybee has much more complex learning capabilities and is therefore a good choice for studying the effect of sleep on learning and memory in insects. In this thesis, I used the honeybee to study the impact of sleep on memory consolidation in three different sets of experiments. In the first set I analyzed the effect of sleep deprivation on the olfactory memory. I could show a time dependent effect of sleep deprivation on extinction learning and an effect of sleep deprivation on spontaneous recovery from extinction. In the second set I studied the link between sleep and navigation memory. Bees exposed to navigational tasks showed increased sleep in the following night. Sleep deprivation impaired the consolidation of newly acquired navigation memory. Third, in electrophysiological studies, I could show reduced activity of mushroom body neurons during sleep. In summary I conclude that memory of bees is sensitive to sleep deprivation, and demands on the navigational skills at day are reflected in a need for sleep at night.
Trotz jahrelanger Forschung ist die genaue Bedeutung von Schlaf immer noch unbekannt. Trotzdem scheint Schlaf im Tierreich allgemein verbreitet zu sein, was eine wichtige Rolle des Schlafs nahe legt. Eine mögliche Funktion von Schlaf könnte eine Schlaf abhängige Prozessierung von Erfahrungen sein. Dies wird unterstützt von vielen Studien, die sowohl beim Menschen als auch diversen Modellorganismen, einschließlich Insekten, gefunden haben, dass Schlaf tatsächlich wichtig für die Konsolidierung von Gedächtnis ist. Bei der Taufliege Drosophila melanogaster und der Honigbiene Apis mellifera wurden bereits verwendet, um Schlaf in Insekten zu untersuchen. Obwohl die Honigbiene genetisch schlecht manipuliert werden kann, hat sie ein wesentlich komplexeres Lernverhalten als die Taufliege und ist deshalb eine gute Wahl, um den Effekt von Schlaf auf Lernen und Gedächtnis in Insekten zu untersuchen. In dieser Arbeit habe ich drei verschiedene experimentelle Ansätze verwendet, um die Bedeutung des Schlafs auf die Gedächtniskonsolidierung bei der Honigbiene zu untersuchen. Erstens habe ich den Effekt von Schlafentzug auf das olfaktorische Gedächtnis untersucht. Ich konnte einen zeitabhängigen Effekt von Schlafentzug auf das Extinktionslernen und auf die spontane Erholung von der Extinktion zeigen. Zweitens habe ich die Verbindung zwischen Schlaf und Navigationsgedächtnis untersucht. Bienen schliefen mehr nach einer Navigationsaufgabe. Schlafentzug verschlechterte die Konsolidierung von neu erworbenem Navigationsgedächtnis. In einem dritten Ansatz konnte ich mittels elektrophysiologischer Ableitungen eine verringerte Neuronenaktivität in Pilzkörper-Neuronen finden. Zusammenfassend schließe ich, dass das Gedächtnis von Honigbienen empfänglich für Schlafentzug ist und Navigationslernen zu einem erhöhten Schlafbedarf führt.