Bernstein Netzwerk Computational Neuroscience
  • Home
  • Netzwerk
    • Das Bernstein Netzwerk
    • Bernstein Zentren
      • Berlin
      • Freiburg
      • Göttingen
      • München
      • Tübingen
      • Heidelberg-Mannheim
    • Forschungsinfrastruktur
      • High Performance Simulation and Data Analysis
      • Forschungsdaten-Management
      • Wissenschaftskommunikation
      • Wissenschaftskoordination
    • Preise und Initiativen
      • Valentin Braitenberg Award
      • Brains for Brains Nachwuchspreis
      • Bernstein SmartSteps
    • Gremien des Netzwerks
    • Satzung
    • Mitgliedschaft
    • Historie
    • Spenden
    • Kontakt
  • Newsroom
    • Newsroom
    • Aktuelles
    • Meet the Scientist
    • Veranstaltungen
    • Ausschreibungen
    • Medienecho
    • Presse
    • Publikationen des Netzwerks
    • Bernstein Bulletin
  • Forschung und Lehre
    • Forschung und Lehre
    • Wissenschaftler:innen finden
    • Studienprogramme
      • Masterprogramme
      • Promotionsprogramme
    • Studienangebote
      • Bernstein Student Workshop Series 2023
      • Online Learning
      • Kurse für Fortgeschrittene
      • Praktika und Abschlussarbeiten
    • Ethos des Bernstein Netzwerks
  • Karriere
    • Karriere
    • Stellenangebote
    • Verstärken Sie unser Team
  • Bernstein Conference
    • Bernstein Conference
    • Program
      • Satellite Workshops
      • Valentin Braitenberg Award
      • Conference Dinner
    • Registration
    • Abstract Submission
    • Early Career Scientists
      • Postdoc Meeting
      • PhD Symposium
      • Travel grants
    • Exhibition
    • General Information
      • About the Bernstein Conference
      • Important dates & FAQ
      • PR Media Policy
      • Data Policy
      • Code of Conduct
  • DE
  • EN
  • Suche
  • Menü Menü
Sie sind hier: Startseite1 / Newsroom2 / Aktuelles3 / Neurobiologie: Wie Mäuse ihren Lebensraum sehen
München, Tübingen – 30. Juni 2021

Neurobiologie: Wie Mäuse ihren Lebensraum sehen

Forscher aus München und Tübingen haben ein Open-Source-Kamerasystem entwickelt, das die natürliche Umgebung so abbildet, wie die Nagetiere sie sehen.

Spezialkamera

Die Spezialkamera deckt den relevanten Spektralbereich der Nagetiere im Grünen und Ultravioletten gut ab. © Y. Qiu, Euler Group

Beteiligtes Bernstein Mitglied: Laura Busse

/UniTü/LMU/ Die Sinne von Tieren werden durch die ökologische Nische geprägt, die sie bewohnen. Dies ist einerseits eine Herausforderung, aber auch eine Chance für die eurowissenschaftliche Erforschung von sensorischen Systemen eines Tieres. Mäuse, heute ein wichtiges Säugetiermodell in der Sehforschung, besetzen im Vergleich zum Menschen eine andere ökologische Nische und legen daher ein anderes Verhalten an den Tag, das ihren Bedürfnissen entspricht. Deshalb überrascht es nicht, dass sich auch das visuelle System von Mäusen auf andere Weise angepasst hat: Zum Beispiel können Mäuse Wellenlängen des Lichts sehen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind, vor allem in ihrem oberen Gesichtsfeld. Allerdings werden diese Anpassungen bei der Untersuchung des visuellen Systems der Maus bis dato noch selten berücksichtigt.

Im Rahmen des von der DFG geförderten Sonderforschungsbereichs (SFB) „Robustes Sehen“ haben sich Forscher des Instituts für Augenheilkunde der Universität Tübingen und der Fakultät für Biologie der LMU München vorgenommen, diese Wissenslücke zu schließen. Um das Verständnis für das Sehen von Mäusen zu verbessern, haben Qiu und Kollegen eine neuartige Open-Source-Kamera gebaut, um die Welt aus der Perspektive der Maus zu „sehen“. In ihrer Studie, die kürzlich in Current Biology veröffentlicht wurde, nahmen sie mit ihrer Kamera Filme von Mäuselebensräumen auf und charakterisierten das aufgenommene Filmmaterial quantitativ. Sie fanden heraus, dass sich die Besonderheiten der visuellen Umgebung der Maus bereits auf Netzhautebene in neuronalen Spezialisierungen widerspiegeln.

Die visuellen Systeme von Tieren haben sich entwickelt, um den Strom von Bildern aus ihrer natürlichen Umgebung effizient zu verarbeiten und sie dabei zu unterstützen sich artgerecht zu verhalten. Ein prominentes Beispiel für eine solche Anpassung ist hier die Platzierung der Augen: Raubtiere haben typischerweise frontal angeordnete Augen, was das Tiefensehen in einem großen Teil ihres Gesichtsfeldes ermöglicht und damit das Jagdverhalten unterstützt. Im Gegensatz dazu haben Beutetiere oft seitlich angeordnete Augen, was ihr Sichtfeld maximiert – bei einigen Arten führt dies zu einer nahezu 360°Rundumsicht – und dadurch sicherstellt, dass sie ein Raubtier erkennen, egal von welcher Seite es sich nähert.

In den vergangenen Jahrzehnten haben sich Mäuse zu einem prominenten Tiermodell zur Untersuchung des Sehens entwickelt. Sie besitzen drei Typen von Photorezeptoren: Neben Stäbchenphotorezeptoren und mittelwellenlängenempfindlichen (M)-Zapfenphotorezeptoren – beide sind maximal empfindlich bei 510 nm (grün) – verfügen sie auch über einen kurzwellenlängenempfindlichen (S)-Zapfenphotorezeptor, der sein Maximum bei 360 nm Licht erreicht, was im, für uns unsichtbaren, UV-Bereich liegt. Anders als beim Menschen sind die beiden Zapfen-Photorezeptor-Typen ungleich über die Maus-Retina verteilt. Dies führt  zu einer höheren Empfindlichkeit für UV im oberen Gesichtsfeld und einer höheren Empfindlichkeit für Grün im unteren Gesichtsfeld.

farbensehen_Maus
Schwarze Drohne (eingekreist) bei Dämmerung in den beiden Farbkanälen der Kamera – wie sie vermutlich von Mäusen gesehen wird.

Mit Blick auf diese Eigenschaften des Mäusesehens entwickelten die Teams von Prof. Thomas Euler (U Tübingen) und Prof. Laura Busse (LMU) ein Open-Source-Kamerasystem zur Aufnahme von Videoaufnahmen in jenen Spektralbereichen, die Mäuse sehen – UV und Grün – mit einem Sichtfeld von nahezu 180°. Solche Videoaufnahmen wurden in der Nähe von Mäusehabitaten, zu verschiedenen Tageszeiten, für verschiedene Jahreszeiten und Szenen durchgeführt. Dieses Filmmaterial ist für Forschungszwecke öffentlich zugänglich (https://doi.org/10.5281/zenodo.4812404).

Als nächstes analysierten die Autor:innen die Kontrastverteilung der beiden Farbkanäle für verschiedene Teile des Gesichtsfeldes. Die Analyse des aufgezeichneten Filmmaterials ergab, dass die chromatischen Signale im oberen im Vergleich zum unteren Gesichtsfeld deutlicher waren – ein charakteristisches Muster in der visuellen Umgebung von Mäusen. Um zu verstehen, ob dieses charakteristische Muster in der visuellen Szene ausreicht, um die Entstehung retinaler Spezialisierungen für die Verarbeitung von Farbe – also die oben erwähnte horizontale Aufteilung des Gesichtsfeldes – voranzutreiben, verwendeten die Autor:innen ein computergestütztes neuronales Netzwerkmodell. Tatsächlich entwickelte das künstliche Netzwerk, wenn es mit Bildern aus dem oberen Gesichtsfeld trainiert wurde, ein „Farbensehen“, wie es auch in der Mäusenetzhaut zu finden ist.

Warum also haben Mäuse diese Fähigkeit, UV-Licht zu sehen? Diese Frage ist faszinierend, zumal UV-Wellenlängen das Auge auf Dauer schädigen können, weshalb das meiste UV durch die Optik in unseren Augen herausgefiltert wird, bevor es die Netzhaut erreicht. Um zu testen, ob die UV-Sicht Mäusen helfen könnte, Raubtiere am Himmel zu erkennen, sammelten die Autoren auch in der Dämmerung Aufnahmen und simulierten einen herannahenden Raubvogel mittels einer schwarzen ferngesteuerten Drohne. Sie fanden heraus, dass die Drohne im UV viel leichter zu erkennen war als im grünen Kamerakanal, was darauf hindeutet, dass das UV-Sehen das Risiko für Mäuse verringern könnte, gefressen zu werden, wenn sie in der Dämmerung auf Nahrungssuche gehen.
Zusammen betrachtet unterstützt diese Studie die Ansicht, dass die Besonderheiten der natürlichen Umgebung das visuelle System während der Evolution geformt haben. Darüber hinaus unterstreichen die Ergebnisse die Notwendigkeit der Erforschung des Sehens im Kontext der Umgebung, in der sich die Tiere entwickelt haben.

>> Übersetzung der Original PM der Uni Tübingen.

Youtube Clip

Kamerafahrt durch die Lebenswelt der Maus.(Der UV-Kanal ist für den Betrachter in Blau visualisiert.) Quelle: Yongrong Qiu, Euler Group. Dauer: 0:10. zum Youtube Video

Publikation

Yongrong Qiu et al: Natural environment statistics in the upper and lower visual field are reflected in mouse retinal specializations. Current Biology 2021

Weiterführende Verlinkungen

Webseite Vision Circuits

> mehr

Euler Lab

> mehr

Neurobiologie: Wie Mäuse ihren Lebensraum sehen

6. Juli 2021/in /von Claudia Duppé

Kontakt Aktuelles

Kontakt

Prof. Dr. Laura Busse

Division of Neurobiology
Department Biology II
Ludwig-Maximilians-Universität München

+49 89 218074305
busse@biologie.uni-muenchen.de

Bernstein Netzwerk Computational Neuroscience Logo

Mitglied werden
Satzung
Spenden
Newsletter abonnieren

 

Folgen Sie uns

Mastodon
© 2023 Bernstein Netzwerk Computational Neuroscience
  • Kontakt
  • Impressum
  • Datenschutz
Nach oben scrollen
Cookie-Zustimmung verwalten
Wir verwenden Cookies, um unsere Website und unseren Service zu optimieren.
Funktional Immer aktiv
Der Zugriff oder die technische Speicherung ist unbedingt für den rechtmäßigen Zweck erforderlich, um die Nutzung eines bestimmten Dienstes zu ermöglichen, der vom Abonnenten oder Nutzer ausdrücklich angefordert wurde, oder für den alleinigen Zweck der Übertragung einer Nachricht über ein elektronisches Kommunikationsnetz.
Vorlieben
Die technische Speicherung oder der Zugriff ist für den rechtmäßigen Zweck der Speicherung von Voreinstellungen erforderlich, die nicht vom Abonnenten oder Nutzer beantragt wurden.
Statistiken
Die technische Speicherung oder der Zugriff, der ausschließlich zu statistischen Zwecken erfolgt. Die technische Speicherung oder der Zugriff, der ausschließlich zu anonymen statistischen Zwecken verwendet wird. Ohne eine Aufforderung, die freiwillige Zustimmung Ihres Internetdienstanbieters oder zusätzliche Aufzeichnungen von Dritten können die zu diesem Zweck gespeicherten oder abgerufenen Informationen allein in der Regel nicht zu Ihrer Identifizierung verwendet werden.
Marketing
Die technische Speicherung oder der Zugriff ist erforderlich, um Nutzerprofile zu erstellen, um Werbung zu versenden oder um den Nutzer auf einer Website oder über mehrere Websites hinweg zu ähnlichen Marketingzwecken zu verfolgen.
Optionen verwalten Dienste verwalten Anbieter verwalten Lesen Sie mehr über diese Zwecke
Einstellungen
{title} {title} {title}