Einfluss von physiologischem Zustand und Bedürfnis auf Verhalten und neuronale Schaltkreise
Ein hungriger Organismus nimmt den Geruch und Geschmack von Nahrung viel positiver wahr als ein sattes Tier. Zugleich ist er bereit, ein hohes Risiko einzugehen und Zeit und Energie zu investieren, um Nahrung zu finden. In mehreren Veröffentlichungen wird gezeigt, dass der Pilzkörper der Fliege, das höhere Gehirnzentrum der Insekten, nicht nur für Lernen und Gedächtnis, sondern auch für unmittelbare, zustands- und kontextabhängige Verhaltensanpassungen unerlässlich ist.
Was teilt der Körper dem Gehirn mit?
Der physiologische, hormonelle und metabolische Zustand wird vom Nervensystem erkannt. Verschiedene Mechanismen ermöglichen diese Kommunikation. Hormone, Peptide und andere sekretierte Moleküle bewegen sich zwischen den inneren Organen und dem Gehirn. Bestimmte Neuronen verbinden Gehirn und Organe mitunter direkt. Welche Mechanismen wann genau beteiligt sind und wie sie die Informationsverarbeitung im Gehirn verändern, um z. B. Entscheidungen zu treffen, ist ein Schwerpunkt vieler unserer Projekte.
Dopaminerge Neuronen beeinflussen unser Verhalten
Ein aktuelles wichtiges Interesse meiner Gruppe ist es, die Rolle dopaminerger Neuronen, die auch beim Menschen vorkommen, bei zustandsabhängigem Verhalten und Entscheidungsfindung zu verstehen. Zu diesem Zweck konzentrieren wir uns auf ihre heterogenen Reaktionen auf sensorische Signale, den metabolischen und physiologischen Zustand und ihre genaue Aktivität beim Gehen und anderen Bewegungen in dynamischen Entscheidungsaufgaben (z. B. Navigation, Futtersuche, Fliege auf dem Ball). Ähnliche Projekte werden derzeit mit der Maus als Modelltier gestartet.
A dopamine-gated learning circuit underpins reproductive state-dependent odor preference in Drosophila females.
Boehm AC, Friedrich AB, Hunt S, Bandow P, Siju KP, De Backer JF, Claussen J, Link MH, Hofmann TF, Dawid C, Grunwald Kadow IC.
eLife 2022; Sep 21;11:e77643. doi: 10.7554/eLife.77643.
Immune receptor signaling and the mushroom body mediate post-ingestion pathogen avoidance
Kobler J, Rodriguez FJ, Petcu I, Grunwald Kadow IC
2020, Current Biology 28:S0960-9822(20)31353-1.
Valence and state-dependent population coding in dopaminergic neurons in the fly mushroom body.
Siju KP, Stih V, Aimon S, Gjorgjieva J, Portugues P, Grunwald Kadow IC
2020, Current Biology 30(11):2104-2115.
A neural circuit arbitrates between perseverance and withdrawal in hungry Drosophila.
Sayin S, De Backer JF, Wosniack ME, Lewis L, Siju KP, Frisch LM, Schlegel P, Edmondson-Stait A, Sharifi N, Fisher CB, Calle-Schuler S, Lauritzen S, Bock D, Costa M, Jefferis GSXE, Gjorgjieva J, Grunwald Kadow IC
Neuron 104, 544–558, online Aug 27 2019.
Inhibition of oxidative stress in cholinergic projection neurons fully rescues aging-associated olfactory circuit degeneration in Drosophila
Hussain, A, Pooryasin, A, Zhang, M, Loschek, LF, La Fortezza, M, Friedrich, AB, Blais, CM, Üçpunar, HK, Yépez, YA, Lehmann, M, Gompel, N, Gagneur, J, Sigrist, SJ and Grunwald Kadow IC
eLife 2018;7:e32018
Neuropeptides modulate female chemosensory processing upon mating in Drosophila
Hussain A*, Üçpunar HK*, Zhang M, Loschek LF, Grunwald Kadow IC
2016, PLoS Biology 14:e1002455. doi: 10.1371 * equal contribution
A higher brain circuit for immediate integration of conflicting sensory information in Drosophila
Lewis L, Siju KP, Aso Y, Friedrich AB, Bulteel AJB, Rubin GM, Grunwald Kadow IC
2015, Current Biology PMID: 26299514, doi: 10.1016/j.cub.2015.07.015
Essential Role of the Mushroom Body in Context-Dependent CO2 Avoidance in Drosophila
Bracker , Boehm AC, Friedrich AB, Hunt S, Bandow P, Siju KP, De Backer JF, Claussen J, Link MH, Hofmann TF, Dawid C, Grunwald Kadow IC (
Current Biology 2013