Wie Mäuse auf Gerüche reagieren: Flexibel dank Rückkopplungsschleife

Eine Rückkopplungsschleife im Geruchszentrum des Gehirns scheint Gerüche und Töne in einen Zusammenhang zu bringen und könnte Tieren helfen, ihr Verhalten als Reaktion auf neue Eindrücke anzupassen, so das Ergebnis einer aktuellen Studie.

Auf den Kontext kommt es an: Wie wir auf Klänge und andere Sinnesreize reagieren, hängt davon ab, wie sie präsentiert werden. Das Gehirn muss sich also schnell anpassen. „In der Natur sind Tiere mit unterschiedlichen Regeln konfrontiert. Manchmal bedeuten dieselben Reize je nach Kontext unterschiedliche Dinge. Daher ist es gar nicht so ungewöhnlich, dass man nach diesen unterschiedlichen Regeln handeln und abschätzen muss, welche Maßnahmen man ergreifen muss. Was sind die Assoziationen, die der Reiz mit bestimmten Ergebnissen hat?“, erklärte Prof. Florin Albeanu vom Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL), USA.

Neue Forschungsergebnisse von Albeanu und Postdoc Diego Hernandez Trejo helfen zu erklären, wie das für die Geruchswahrnehmung funktioniert. Ihre Ergebnisse deuten auf bislang nicht nachgewiesene, sich schnell aktualisierende Signale in einer Rückkopplungsschleife zwischen dem olfaktorischen Kortex und dem Riechkolben des Gehirns von Mäusen hin. Diese Signale können nach Ansicht von Albeanu und seinem Team dazu beitragen, Gerüche und Töne in neue Zusammenhänge zu stellen. Die Rückkopplungsschleife könnte das Gehirn von Tieren in die Lage versetzen, sich sofort auf Veränderungen einzustellen und so helfen, motorische Reaktionen entsprechend zu verfeinern.

Die Forschenden führten eine Reihe von Verhaltenstests durch, um die Reaktionen der Mäuse auf verschiedene Gerüche und Töne zu messen. Sie wurden darauf trainiert, Belohnungen mit dem einen Reiz zu assoziieren, aber nicht mit dem anderen ‒ allerdings nur für eine gewisse Zeit. Sobald die Mäuse die Regeln zu lernen schienen, änderten die Forschenden diese.

Für erfahrene Mäuse sei das wenig problematisch gewesen, so Albeanu, der ergänzte: „Das Tier ist in der Lage, diese Änderung zu verarbeiten. Innerhalb weniger Sekunden wird es sich so verhalten, wie es dem Verständnis entspricht. Interessanterweise haben wir beobachtet, dass Top-Down-Signale, die im olfaktorischen Kortex entstehen, Informationen über den Belohnungswert des Reizes an den Riechkolben weitergeben ‒ unabhängig davon, ob es sich um Geräusche oder Gerüche handelt.“

Die Ergebnisse werfen für Albeanu und sein Team weitere interessante Fragen auf: Wie entstehen die Belohnungssignale? Bezieht diese Rückkopplungsschleife auch Seh- und Tastsinn mit ein? „Es gibt ein Universum von Möglichkeiten“, betonte Albeanu, der sich diesem Forschungsthema weiter widmen will.