Einzelprojekt

CPG - Analyse eines spezienübergreifenden Netzwerkmodells zur neuronalen Kontrolle mehrbeinigen Laufens

Förderkennzeichen: 01GQ1412
Fördersumme: 338.007 EUR
Förderzeitraum: 2015 - 2017
Projektleitung: Dr. Silvia Gruhn
Adresse: Universität zu Köln, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Zoologisches Institut - Abt. für Tierphysiologie
Zülpicher Str. 47 b
50674 Köln

Das Verständnis der neuronalen Kontrolle der Beinbewegung und der Koordination der Beine ist für das Verständnis von terrestrischer Fortbewegung von grundsätzlicher Bedeutung und lässt sich besonders gut an sechsbeinigen Insekten erforschen. In Insekten gibt es erste Ergebnisse darüber, dass es schwache Verbindungen zwischen den 'Motoren' gibt, die die einzelnen Beine antreiben. Diese Verbindungen werden durch lokale Sensorik, die z.B. die Belastung des Beins meldet, verstärkt, wodurch die Bewegungen der Einzelbeine koordiniert werden können. Zur weiteren Untersuchung der neuronalen Prozesse, die der Koordination von sechs Beinen im Allgemeinen zugrunde liegen, wird ein multidisziplinärer Ansatz aus Theorie, Experimenten und Modellierung benutzt. Mit Hilfe der experimentellen Daten werden Modelle erweitert und analysiert sowie untersucht, ob sich daraus allgemeine Kontrollstrukturen 6-beinigen Laufens extrahieren lassen. Im Rahmen des Projektes werden im deutschen Projektteil (Tiermodell: Stabheuschrecke) folgende Arbeitspakete bearbeitet: A) Funktionelle Organisation koordinierten Laufens: Wie sind die neuronalen Netzwerke der Thorakalganglien organisiert, um Koordination zwischen den Einzelbeinen zu ermöglichen? B) Rolle der sensorischen Einflüsse zur Koordination der Einzelbeine: Wie beeinflusst propriorezeptives Feedback die Aktivität der neuronalen Motoren und wie werden hereinkommende sensorische Signale zur Lokomotion moduliert? C) Wie verändert sich die Aktivität der neuronalen Oszillatoren und der Einfluss der Sensorik in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit, dem Untergrund und von unerwarteten Störungen? D) Allgemeine Kontrollstrukturen 6-beinigen Laufens: Das Arbeitspaket D des Projektes befasst sich mit dem Vergleich der im Zuge der Arbeitspaketen A-C verbesserten mathematischen Computermodelle des Tiermodells Stabheuschrecke und Schabe.