Mini-Laufbänder revolutionieren das Verständnis der Insektenfortbewegung

BerlinWissenschaftler nutzen kleine Laufbänder, um das Verhalten von Fruchtfliegen in unvorhersehbaren Situationen zu untersuchen. Forscher der Universität Washington haben diese winzigen Geräte entwickelt, um das Gehen und die Wahrnehmung der Insekten zu beobachten. Das Hauptziel ist es, herauszufinden, wie ihre sensorischen Fähigkeiten ihre Bewegungen beeinflussen, insbesondere bei plötzlichen Veränderungen der Bedingungen.

Wichtige Aspekte dieser Studie umfassen:

• Entwicklung und Konstruktion von miniaturisierten Laufbändern mit kostengünstigen Komponenten.
• Untersuchung der Fortbewegung von Fliegen mit beeinträchtigtem propriozeptivem Sinn.
• Beobachtung der Bewegungskoordination mithilfe von geteilten Laufbändern.
• Bereitstellung von Open-Source-Laufband-Designs für die weltweite Forschungsgemeinschaft.

Die Mini-Laufbänder basieren auf normalen Laufbändern, die verwendet werden, um die Bewegungen größerer Tiere zu untersuchen. Durch die Anpassung dieser Laufbänder für Obstfliegen können die Forscher ihre Bewegungen genau beobachten und steuern. Dies ist besonders wichtig, da Obstfliegen ein kleines und gut erforschtes Nervensystem haben, was sie zu einem idealen Modell macht, um zu verstehen, wie Gehirne funktionieren.

Fliegen auf Laufbändern: Erkenntnisse zur Bewegungssteuerung

In den Experimenten liefen Fliegen sowohl auf normalen als auch auf geteilten Laufbändern. Normale Laufbänder ermöglichten es den Forschern, die Gehbewegungen der Fliegen über längere Zeiträume zu beobachten. Die Fliegen liefen dabei sehr schnell, mehr als 50 Millimeter pro Sekunde. Auf dem geteilten Laufband änderten die Fliegen ihre Schrittmuster, wenn jede Seite des Laufbands sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegte. Dies zeigte, dass Veränderungen ihrer Mittelbeine einen großen Einfluss darauf hatten, wie sie ihre Richtung steuerten.

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Forscher schalteten bestimmte Neuronen aus, um zu beobachten, wie sich das auf das Körpergefühl auswirkt. Dies führte zu weniger, aber größeren Schritten, ohne die Synchronität der Beinbewegungen zu beeinflussen. Das deutet darauf hin, dass das Nervensystem wahrscheinlich Mechanismen zur Anpassung hat oder dass andere Neuronen für die Körperwahrnehmung das flüssige Gehen unterstützen.

Dieses Setup schafft eine kontrollierte Umgebung für Wissenschaftler, um das Bewegungsverhalten von Tieren und die Funktionsweise ihres Gehirns während der Bewegung zu untersuchen. Der Einsatz genetischer Werkzeuge in Kombination mit dem Laufband macht die Experimente präzise und wiederholbar und liefert wichtige Erkenntnisse über die Gehirnsteuerung und das Körperbewusstsein beim Gehen.

Das Team hat ihre Laufband-Entwürfe kostenlos zur Verfügung gestellt, sodass Wissenschaftler weltweit sie nachbauen und verbessern können. Diese Zusammenarbeit kann die Forschung darüber beschleunigen, wie Nervensysteme Bewegungen bei Insekten, anderen Tieren und möglicherweise sogar Menschen steuern.

Die Miniatur-Laufbänder sind weit mehr als bloße Werkzeuge, sie vereinen Ingenieurwissenschaften, Biologie und Neurowissenschaften, um Bewegungen und Gleichgewicht lebender Organismen zu erforschen. Die Forschung an der University of Washington könnte zukünftige Behandlungsmethoden für neuromuskuläre Erkrankungen ermöglichen.