Untersuchungen zu neuroanatomischen Veränderungen beim Gesangslernen des Zebrafinken Taeniopygia guttata

Abstract

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, dass sie arteigenen Gesang, in Form eines Gesangsmusters im Gedächtnis speichern. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass die Konnektivitäten innerhalb der AFP in beiden Geschlechtern ähnlich verlaufen. Auf diesen Ergebnissen aufbauend wurden 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. Des Weiteren wurden adulte Zebrafinken auf Folgen gesangsdeprivierter Aufzucht untersucht, in der Annahme, dass morphologische Unterschiede zwischen sozial und gesangsdepriviert aufgezogenen Tieren Hinweise auf Ort und Art der Speicherung des erlernten Gesangsmusters geben könnten. Solche Veränderungen wurden bezüglich des Volumens des Nucleus dorsolateralis medialis des anterioren Thalamus (DLM) und der Neuronendichte im Nucleus robustus arcopallii (RA) gesangsdeprivierter Männchen nachgewiesen. Die bei Weibchen ermittelten morphologischen Unterschiede durch gesangsdeprivierte Aufzucht konzentrierten sich auf den RA, in dem sowohl das Arealvolumen als auch die Größe der Neurone und der Nuklei signifikant kleiner waren. Da Zebrafinkenweibchen lediglich angeborene Kontaktrufe äußern, an deren Produktion der RA nicht beteiligt ist, könnten diese deprivationsbedingten Veränderungen in Zusammenhang mit der Speicherung des arteigenen Gesangsmusters stehen.

Song learning has emerged as one of the leading model systems for studying learning in vertebrates. In the avian brain there is a specific neuronal network, the so called song system, that controls song behaviour. This song system consists of two major pathways: the motor pathway which is responsible for song production, and the anterior forebrain pathway (AFP) which is important for song acquisition and adjustment of their vocalization to the learned song pattern. In zebra finches (Taeniopygia guttata) males learn to sing, whereas females only produce congenital contact calls. However, both sexes store a species specific song template in their memory. In this study it has been shown that there is high similarity between the connectivities of the AFP in males and females. Based on this, the song nuclei of the AFP of adult male and female zebra finches have been analyzed, concerning their volume, their neuronal number, density and size and whether differences between both sexes do exist. Furthermore, the impact of song deprivation in adult zebra finches has been examined. This study was based on the assumption that morphological differences between social and song deprived reared birds could give evidence for the place and mode of storing the learned song pattern. Differences between social and song deprived reared males were found in both the volume of the dorsolateral nucleus of the anterior thalamus (DLM) and the neuronal density in the robust nucleus of the arcopallium (RA). In females, morphological changes due to song deprivation were mainly found in RA. In this brain area the volume as well as the size of neurons and their nuclei were singnificantly reduced. Since females only produce congenital contact calls and since the production of these calls does not require the RA, the changes induced by song deprivation in females might be related to the storage of the conspecific song pattern.