Honigbiene formt durch Riechen ihr Gedächtnis

(09.07.2018) Team der Uni Köln und der FU Berlin stellt neuronale Plastizität mit bildgebenden Verfahren dar

Honigbienen können ihre Gedächtnisleistung durch Gerüche konditionieren und auf diese Weise ihr Verhalten beeinflussen.

Universität zu Köln Das zeigt eine Studie zu assoziativem Lernen und Gedächtnis bei der Honigbiene, die der Zoologe Professor Dr. Martin Nawrot von der Universität zu Köln im Life-Science Journal „eNeuro“ als Ko-Autor gemeinsam mit Professor Dr. Randolf Menzel (FU Berlin) veröffentlicht hat.

Nawrot erläutert, dass das Kurzzeitgedächtnis der Honigbiene hauptsächlich über Gerüche funktioniere, die im sogenannten Pilzkörper, dem olfaktorischen Lernzentrum, verarbeitet werden. „Mithilfe hochauflösender Fluoreszenzmikroskopie haben wir endlich geklärt, wo genau die Biene ihr Kurzzeitgedächtnis anlegt“, so Nawrot.

Noch bedeutender schätzt der Kölner Zoologe folgendes Studienergebnis ein: „Wir konnten erstmals messen, wie sich die Verbindungen zwischen Nervenzellen in diesem Teil des Gehirns plastisch verändern.

 Was wir außerdem zeigen konnten, und das ist vorher noch nie gezeigt worden: Je ausgeprägter die plastische Veränderung der Verbindungen nach dem Trainieren auf einen bestimmten Duft wurde, desto zuverlässiger konnten wir das erlernte Verhalten der Biene beobachten.

Es gibt eine eindeutige Korrelation zwischen der Stärke einer hochlokalisierten plastischen Veränderung im Gehirn und dem Lernerfolg eines Tieres!“

Die plastische Veränderung der Verbindungen zwischen Nervenzellen (Synapsen) nennt sich neuronale Plastizität und ist ein Indikator für den Lernstand: Je häufiger während des Trainings ein Reiz von A nach B geht und das Tier dabei eine Belohnung erfährt, desto kräftiger wird die erlernte Verknüpfung beider Punkte. Man spricht auch von einer „Gedächtnisspur“.

Ein Reiz löst dann nach dem Training unmittelbar die antrainierte Reaktion aus. Auf der Verhaltensebene ist das die klassische Konditionierung oder Pawlowsche Konditionierung (der Hund und die Glocke).

In der Honigbienen-Studie hatte das Team von Forscherinnen und Forschern aus Köln, von der Freien Universität Berlin und aus Japan die kleinen Insekten auf verschiedene Gerüche hin konditioniert.

Anschließend wurde gemessen, ob die Biene nach bereits bekanntem beziehungsweise nach unbekanntem Duft versuchte, die erwartete Belohnung (Zuckerwasser) aufzusaugen.

Nawrot erläutert das Vorgehen: „Die Frage war: Streckt die Biene ihren Rüssel raus oder nicht? Das testeten wir über mehrere Wiederholungen. Wenn ein Duft vorher durch Zuckerwasser belohnt wurde, ein anderer Duft aber nicht belohnt wurde und die Biene das gelernt hat – dann würde sie im Test ihren Rüssel herausstrecken, sobald sie den zuvor belohnten Duft riecht, auch wenn gar keine Belohnung da ist.

Der nicht-belohnte oder ein unbekannter Duft führt dann nicht zu einem Rüsselrausstrecken. Auf diese Weise konnten wir messen, wie gut das Tier gelernt hat und sein Gedächtnis abrufen kann.“

Die Ergebnisse tragen zum Verständnis der physiologischen Grundlagen der Gedächtnisbildung in einem Insektengehirn bei. Insektenschutz steht derzeit auch auf der politischen Agenda. Nawrot wagt einen Brückenschlag zu seiner Honigbienen-Forschung: „Bienen sind heutzutage bei der Palette an Pflanzenschutzmitteln vielen gefährlichen Gerüchen ausgesetzt.

 Im Idealfall erlernen sie, dass diese schlecht für sie sind. Dann können sie sich daran erinnern und einen Bogen darum machen. Bei Geschmäckern wissen sie bereits, wann ihnen schon einmal schlecht wurde.“


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