Die Rolle der Pilzkörper beim olfaktorischen Lernen der Honigbiene (Apis mellifera)

Abstract

In drei Kapiteln werden Experimente beschrieben, deren Zielstellung es war, etwas mehr Licht in die Involvierung des Pilzkörpers innerhalb des olfaktorischen Lernens bei der Honigbeine (Apis mellifera) zu bringen. Hierzu wurde eine Form der klassischen Konditionierung, das Proboscis-Extensions- Reflex-Paradigma gewählt. Kapitel I lässt einen Blick auf die Fähigkeit der Biene zu, mit steigender Zahl gleicher Problemstellungen schneller zu deren Lösung zu gelangen. Dabei lernt die Biene eher keine abstrakten Regeln, vielmehr ändert sich etwas am Gesamtzustand der Biene, genauer gesagt, am Zustand ihres Nervensystems, was sich allgemein mit dem Begriff "Aufmerksamkeit" beschreiben lässt. Was genau innerhalb der Biene geschieht, dass zu einer erhöhten Umlerngeschwindigkeit als Verhaltensantwort führt kann durch die vorliegenden Daten nicht erklärt werden. Kapitel II zeigt, dass die Honigbiene sehr wohl einfache Lernaufgaben mit Hilfe von nur einer Antenne lernen kann, was ihr bei komplexeren Lernformen mit den gleichen Stimuli nicht gelingt. Da die Hauptverschaltungen zwischen beiden Hemisphären zwischen den Pilzkörpern bestehen, wird der Schluss gezogen, dass beide Pilzkörper mit Hilfe ihrer gegenseitigen Verschaltungen als funktionelle Einheit fungieren können, die zusätzliche Möglichkeiten in der Verarbeitung von olfaktorischen Signalen bietet. In die gleiche Kerbe schlagen die Läsionsexperimente in Kapitel III. Hierbei wird der Transfer von olfaktorischen Informationen zwischen den Hemisphären als kritischer Faktor beim Duftlernen ausgemacht. Werden unterschiedliche Informationen auf beiden Seiten gegeben, in diesem Fall differentielle Konditionierungen, so stören sich die beiden Hemisphären in ihren Lernvorgängen. Die Biene lernt dadurch nur auf einer Seite. Mit Hilfe von Hydroxyurea ablatierte Tiere können auf keiner Seite lernen, obwohl es sich um einseitige Ablationen handelt. Nur wenn die olfaktorischen Informationen getrennt werden müssen, um die Lernaufgabe lösen zu können, lernen ablatierte Tiere auf ihrer intakten Seite, nicht jedoch auf der ablatierten. Pilzkörperablationen scheinen keinen Einfluss auf normales bilaterales Duftlernen zu haben.

Three chapters describe experiments which are dedicated to shed more light on the involvement of the mushroom bodies (MB) in olfactory learning of the honeybee (Apis mellifera). In order to do this the proboscis extension reflex paradigm was used within a classical conditioning. Chapter I shows the ability of bees to learn faster, if a certain kind of conditioning problem occurs several times. Bees do not seem to learn an abstract rule but underlie changes in their conditions or within their nervous system, which could be described by the term attention. Available data can not explain what exactly happens within the animal leading to an increased speed in reversal learning. Chapter II shows that honeybees can fulfill simple learning processes by using only one antenna, which they can not do in a complex learning paradigm including the same stimuli. Since the main amount of connections between hemispheres is found between the MBs, it is concluded that both MBs including their connections work as a functional unit within the olfactory learning of the honeybee. This unit adds possibilities for processing olfactory signals to the abilities of a single MB. Lesion experiments described in chapter III are evidence for the same conclusion. In these experiments the transfer between hemispheres appears to be a critical factor with respect to olfactory learning. Different olfactory stimuli given to both antennae, in this case two distinct differential conditionings, lead to both brain sides impeding each other. Thus, bees only learn on one side. Ablated bees treated by Hydroxyurea are not able to learn on any side in this experimental design, although animals show only single side ablations. If olfactory information between sides has to be separated to fulfill the task, ablated bees solve the task on their intact brain side but not on their ablated hemisphere. Single side ablations do not seem to have any influence on bilateral olfactory learning.