Neue Erkenntnisse: Wie Fruchtfliegen ihre Sehfähigkeit bei wechselnden Lichtverhältnissen optimieren

BerlinWissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz haben Fortschritte dabei gemacht, zu verstehen, wie Fruchtfliegen selbst bei wechselnden Lichtverhältnissen klar sehen können. Sie haben Nervennetzwerke und Mechanismen entdeckt, die es diesen Insekten ermöglichen, Helligkeitsunterschiede korrekt wahrzunehmen, auch wenn die Lichtverhältnisse instabil sind. Diese Untersuchung ist bedeutsam für das Verständnis der Sehfähigkeit von Fruchtfliegen und könnte auch für andere Tiere, die auf ihr Sehvermögen angewiesen sind, von Nutzen sein.

Die Untersuchung konzentrierte sich auf Fruchtfliegen, insbesondere Drosophila melanogaster, deren Augen aus 800 kleinen Bauteilen, den Ommatiden, bestehen. Damit die Fliegen gut sehen können, müssen sie sich an verschiedene Lichtverhältnisse anpassen, jedoch können ihre Fotorezeptoren das nicht alleine leisten. Professorin Marion Silies und ihr Team entdeckten, dass Drosophila einen sogenannten "Gain-Kontrollprozess" nach den Fotorezeptoren nutzt. Dieser Prozess ermöglicht es den Fliegen, auch bei schnellen Wechseln von Licht zu Schatten klar zu sehen.

Ihre Untersuchung brachte mehrere bedeutsame Ergebnisse zutage:

Die Bestimmung der Zelltypen, die an stabilen Kontrastreaktionen beteiligt sind, befindet sich explizit zwei Synapsen hinter den Fotorezeptoren. Die Dm12-Zellen spielen eine wichtige Rolle bei der Aggregation von Luminanzsignalen in einem bestimmten Radius. Ein rechnerisches Modell sagt den optimalen Radius für die Umgebungslichtstärke voraus.

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Diese Entdeckung hilft uns, das Sehvermögen von Insekten besser zu verstehen und gibt Aufschluss darüber, wie das Sehen bei Säugetieren, einschließlich Menschen, funktionieren könnte. Da Säugetiere ähnliche Gehirnstrukturen haben, könnte dies grundlegende Erkenntnisse darüber liefern, wie das Sehen bei verschiedenen Spezies funktioniert.

Diese Erkenntnisse könnten zur Verbesserung von kamerabasierten Navigationssystemen in autonomen Fahrzeugen beitragen. Derzeit greifen diese Systeme meist auf Radar oder Lidar zurück, um unterschiedliche Lichtverhältnisse zu bewältigen. Wenn wir lernen, wie Lebewesen ihre Sicht bei wechselndem Licht steuern, könnten wir künstliche Sehsysteme weiterentwickeln, die zuverlässiger sind und die Technologie für autonome Fahrzeuge voranbringen.

Die Untersuchung beleuchtet die Zusammenarbeit von Biologie und Technologie, indem sie zeigt, wie wir unsere technologische Entwicklung durch Erkenntnisse aus der Natur vorantreiben können. Die Art und Weise, wie Organismen wie Fruchtfliegen komplexe visuelle Aufgaben bewältigen, kann uns dabei helfen, bessere Systeme zur visuellen Datenverarbeitung für unsere vernetzte Welt zu entwickeln.