Untersuchungen zu neuroanatomischen Veränderungen beim
Gesangslernen des Zebrafinken Taeniopygia guttata

Dissertation

zur Erlangung des akademischen Grades
doctor rerum naturalium
(Dr. rer. nat.)
im Fach Biologie

eingereicht an der
Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
der Humboldt-Universität zu Berlin

von
Dipl. Biol. Viola von Bohlen und Halbach
(geboren am 18.06.1970 in Heidelberg)

Präsident der Humboldt-Universität zu Berlin
Prof. Dr. Jürgen Mlynek

Dekan: Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
Prof. Thomas Buckhout, PhD

Gutachter / innen:
1. PD Dr. B. E. Nixdorf-Bergweiler
2. Prof. Dr. C. Scharff
3. Prof. Dr. K. Unsicker

Tag der mündlichen Prüfung: 11. Juli 2005

ZUSAMMENFASSUNG

Der Gesangserwerb bei Singvögeln ist ein etabliertes Modell zur Erforschung von Lern- und Gedächtnisprozessen. Für die Kontrolle des Gesangsverhaltens von Singvögeln ist ein neuronales Netzwerk verantwortlich, das als Gesangssystem bezeichnet wird. Innerhalb dieses Gesangssystems unterscheidet man zwei Hauptstränge: eine prämotorische Bahn, die für die Steuerung des Gesangs verantwortlich ist, und eine anteriore Vorderhirnschleife („anterior forebrain pathway"; AFP), die mit der Niederlegung eines Gesangsmusters im Gedächtnis und mit dem Abgleich des gehörten Gesangs an dieses Gesangsmuster in Zusammenhang gebracht wird. Bei Zebrafinken (Taeniopygia guttata) lernen nur die Männchen singen, während Weibchen lediglich angeborene Kontaktrufe äußern. Gemeinsam ist beiden Geschlechtern jedoch, dass sie arteigenen Gesang, den sie von einem Tutor hören, in Form eines Gesangsmusters im Gedächtnis speichern.

In der vorliegenden Arbeit wurde mit Hilfe von fluoreszenten Markern, die in vivo in einzelne Gesangsareale der AFP injiziert wurden, gezeigt, dass die Konnektivitäten innerhalb der AFP in beiden Geschlechtern ähnlich verlaufen. Auf diesen Ergebnissen aufbauendwurden die Gesangsareale der AFP adulter Zebrafinken vergleichend zwischen den Geschlechtern bezüglich ihrer Volumenausbildung untersucht und die Anzahl, Dichte und Größe der Neurone und deren Zellkerne innerhalb dieser Gesangsareale bestimmt. Im Gesangsareal HVC waren alle diese Parameter und im Nucleus robustus arcopallii (RA) alle außer der Neuronendichte bei Männchen signifikant größer als bei Weibchen. Das Gesangsareal Nucleus lateralis magnocellularis nidopallii anterioris (LMAN) war bei Männchen und Weibchen gleich groß ausgebildet. Alle anderen untersuchten Parameter verhielten sich in diesem Gesangsareal sexualdimorph. So waren die Größe der Neuronen und deren Nuklei bei Weibchen signifikant kleiner als bei Männchen, während die Neuronendichte und -anzahl im LMAN bei Weibchen größer war als bei Männchen.

Des Weiteren wurden adulte Zebrafinken auf Folgen gesangsdeprivierter Aufzucht untersucht, denn morphologische Unterschiede zwischen sozial und gesangsdepriviert aufgezogenen Tieren könnten Hinweise auf Ort und Art der Speicherung des erlernten Gesangsmusters geben. Auch bei diesem Untersuchungsansatz wurden die Gesangsareale der AFP nach den oben genannten Parametern untersucht.Bei den Männchen wurden Folgen gesangsdeprivierter Aufzucht in den Gesangsarealen HVC, Nucleus dorsolateralis medialis des anterioren Thalamus (DLM) und RA ermittelt. Das HVC-Volumen gesangsdepriviert aufgezogener Männchen war kleiner ausgebildet als bei sozial aufgezogenen Tieren, während das DLM-Volumen gesangsdepriviert aufgezogener Männchen größer als bei sozial aufgezogenen Männchen war. Im RA hingegen unterschieden sich die gesangsdepriviert aufgezogenen Männchen durch eine höhere Neuronendichte von sozial aufgezogenen Männchen.

Bei Zebrafinkenweibchen wurden die der AFP zugehörigen Projektionen vom DLM zum LMAN und vom LMAN zum RA erstmals auch in gesangsdepriviert aufgezogenen Tieren nachgewiesen. Weiterführende morphometrische Untersuchungen der Gesangsareale HVC, DLM, LMAN und RA von Weibchen zeigten ausschließlich im Gesangsareal RA Veränderungen nach gesangsdeprivierter Aufzucht. In dieser Region war sowohl das Areal-Volumen als auch die Größe der darin enthaltenen Neurone bei gesangsdepriviert aufgezogenen Weibchen kleiner als bei sozial aufgezogenen Weibchen. Dies lässt vermuten, dass insbesondere dem RA eine spezifische Funktion beim Erlernen der Erkennung des arteigenen Gesangsmusters zuteil wird, da dieser Prozess sowohl bei Männchen als auch bei Weibchen stattfindet.

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23.11.2005