Interaktion und neuronanatomische Grundlagen des elektrosensorischen und visuellen Systems während der multimodalen Objekterkennung

Abstract

Während der Interaktion mit der Umwelt nehmen Organismen mit den Sinnessystemen unterschiedlichste sensorische Informationen wahr. Beim Menschen wurde gezeigt, dass der multimodale Eingang während der Integration dynamisch in Abhängigkeit von der Verlässlichkeit der einzelnen Sinne gewichtet wird und dabei von dominierenden Effekten verschiedener Sinne, Kalibrierungsprozessen oder vorherigen Erfahrungen beeinflusst werden kann. Der schwach elektrische Fisch <em>Gnathonemus petersii</em> nutzt ebenfalls verschiedene Sinne während der Interaktion mit der Umwelt. Ziel dieser Arbeit war eine nähere Untersuchung der dynamischen Gewichtung während der multimodalen Objekterkennung, sowie eine mögliche Identifizierung der daran beteiligten neuronalen Strukturen. <br /> Im ersten Projekt konnte unter Verwendung einer neuen Methode gezeigt werden, dass <em>G. petersii</em> quantitativ zwischen dem elektrosensorischen und visuellen System in Abhängigkeit von der Verlässlichkeit der zwei sensorischen Systeme gewichtet. Im zweiten Projekt besaßen sowohl der Schwierigkeitslevel der verschiedenen Objektbedingungen als auch die Trainingsdistanz als sensorische Vorerfahrung einen Einfluss auf die dynamische Gewichtung. Es konnte gezeigt werden, dass ein größerer elektrosensorischer Einfluss durch die nahe Trainingsdistanz in einer größeren Dominanz der aktiven Elektroortung über das visuelle System führte und dadurch keine visuelle Unterscheidung möglich war. War der Einfluss des visuellen Systems während des Trainings durch eine weite Trainingsdistanz erhöht, konnten die Fische dynamisch zwischen den Sinnen in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Verlässlichkeit wählen. Im dritten Projekt wurden verschiedene neuronale Strukturen unter Zuhilfenahme von Tracer-Injektionen näher auf topographische Verbindungen untersucht. Die Ergebnisse zeigten unter anderem eine deutliche topographische Anordnung der elektrosensorischen und visuellen Mappen im Mittelhirn und bilden somit eine mögliche Schnittstelle zwischen diesen beiden sensorischen Systemen. <br /> Zusammengefasst zeigt diese Arbeit, dass <em>G. petersii</em> vergleichbar zum Menschen, multisensorischen Eingang dynamisch anhand der Verlässlichkeit gewichtet und dabei diesen Vorgang flexibel in Abhängigkeit von vorherigen Erfahrungen oder der Aufgabe anpassen kann. Auch in der neuronalen Verarbeitung konnten Gemeinsamkeiten zwischen dem Menschen und Elefantenrüsselfisch gefunden werden, sei es angefangen mit topographisch organisierten neuronalen Karten bis hin zu einem möglichen crossmodalen Transfer auch auf niederen Hirnebenen.