Über den Einfluss biogener Amine auf unkonditionierten und konditionierten Stimulus: Analyse der Beteiligung biogener Amine am Überleben, der Rüsselantwort, dem Stoffwechsel und dem Lernverhalten der Honigbiene, Apis mellifera

Abstract

Biogene Amine spielen eine wichtige Rolle in der Modulation verschiedener Verhaltensweisen in Vertebraten und Invertebraten. Oktopamin ist ein wichtiger Neurotransmitter aber auch ein Neuromodulator in Invertebraten, welcher beinahe jeden sensorische Eingang moduliert. Neben der Wirkung als Neurotransmitter und -modulator hat Oktopamin auch eine wichtige neurohormonale Rolle als Stresshormon. Eine zentrale Rolle besitzt Oktopamin in Invertebraten beim Lernen. Welchen genauen Beitrag Oktopamin am Lernen leistet, wurde in den letzten Jahren häufiger diskutiert. Die Signalwege von Oktopamin, Tyramin und Dopamin interagieren und erschweren so eine eindeutige Zuordnung der einzelnen Funktionen dieser Neurotransmitter bei Lern- und Gedächtnisprozessen. Ich habe in dieser Arbeit den Einfluss biogener Amine auf die Zuckersensitivität, den Metabolismus und Lernen und Gedächtnis in der Honigbiene untersucht. Ich habe gezeigt, dass Oktopamin und Tyramin die Beantwortung einer Zuckerstimulation an den Antennen mit dem Herausstrecken des Rüssels in Abhängigkeit des Hungerzustandes der Tiere modulieren. Ich habe gezeigt, dass Dopamin an der Modulation der Zuckersensitivität nicht beteiligt ist. Oktopamin beeinflusst, in Abhängigkeit von dem zu lernenden Duft, das Lernen. Oktopamin beeinflusst das Gedächtnis von Bienen. Die Effekte auf das Gedächtnis, entsprechen denen der Zuckersensitivität: Die Hemmung der Oktopaminwirkung durch Injektion eines Oktopaminrezeptorantagonisten verringert die Antwort auf Zucker (Zuckersensitivitätsexperimente) und auf den erlernten Duft (Lernexperimente). Ebenso hat Oktopamin einen Einfluss auf Extinktionslernen und den Abruf des Extinktionsgedächtnisses. Ich habe gezeigt, dass sich Oktopamin- und Tyraminspiegel im Bienengehirn in Abhängigkeit vom Futterzustand verändern und dass ein die Hemmung der Oktopaminwirkung Einflüsse auf den Metabolismus der Tiere hat. Außerdem wurden mögliche Modulationsorte im Bienengehirn gefunden.

Biogenic amines play an important role in the modulation of behavior in vertebrates and invertebrates. Octopamine, a biogenic amine, exclusively for invertebrates is an important neurotransmitter and neuromodulator and has a considerable role as stress hormone. Octopamine plays a central role in learning and behavior in insects. The precise role in such behavior has been discussed over the last years. The signaling pathways of octopamine, tyramine and dopamine interact. Therefore, it is difficult to assign the role of these neurotransmitters in the process of learning and memory. In this thesis, I tested the influence of biogenic amines on the sucrose sensitivity, the metabolism and learning and memory in the honeybee, Apis mellifera. If you touch the bees’ antennae with sucrose they extend their proboscis (PER). I show that octopamine and tyramine modulate this behavior depending on the bees’ feeding state. Dopamine is not involved in the modulation of the PER behavior. Octopamine affects learning, depending on the odor and influences memory. Consistently, with the effect on sucrose sensitivity is the effect on memory: Inhibition of octopamine action by injection of an octopamine receptor antagonist leads to a decrease in sucrose response (experiments on sucrose sensitivity), and to the learned odor (learning experiments). Also, octopamine has an effect on extinction-learning and extinction-memory. I show a change in the amount of octopamine and tyramine in the brain of honeybees depending on their feeding state. A decreased octopamine level leads to a decrease metabolism. Possible locations in the brain where found.