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Breaking symmetry: genetic dissection of a lateralized neuronal circuit in Drosophila melanogaster
Johann Markovitsch
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Verhaltens-, Neuro- und Kognitionsbiologie
Betreuer*in
Thomas Hummel
DOI
10.25365/thesis.59415
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-26558.47409.576964-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die anatomische und funktionale Links-Rechts-Asymmetrie des Zentralnervensystems scheint ein grundlegendes Prinzip innerhalb der bilateralsymmetrischen Tiere darzu-stellen. Wie sich diese Abweichungen von der bilateralen Köpersymmetrie jedoch während der Entwicklung herausbilden ist weitgehend unbekannt. Der Asymmetric Body (AB), das relativ unerforschte fünfte Neuropil im Zentrum des Gehirns von Dro-sophila melanogaster, bietet wegen seiner namensgebenden Asymmetrie die Möglich-keit grundliegende Mechanismen der Entwicklung und Bedeutung von anatomischer Asymmetrie des Nervensystems und der unterschiedlichen Aufgabenverteilung zwi-schen linker und rechter Hirnhälfte zu untersuchen. Anhand meiner Daten kann ich zeigen, dass sich der neuronale Schaltkreis des AB aus zwei Klassen von Neuronen zusammensetzt: ventralen afferente Neuronen (vANs) und Fan-shaped Body-(FB)-spezifischen Neuronen (dFBNs), die Information aus dem AB in die dorsalen Schich-ten des FB weiterleiten. Eine klonale Analyse ergab, dass obwohl der AB ein paariges Neuropil darstellt, die vANs nur den rechte AB ansteuern, wobei sich Morphologie und Verhalten homologer Neurone zwischen rechter und linker Hemisphäre deutlich un-terscheidet. Die dFBNs dagegen scheinen bilateral symmetrisch aufgebaut zu sein, obwohl sich auch hier Unterschiede im innervierten AB-Volumen zwischen rechts und links nachweisen lassen. Die fasciclin-2-(Fas2)-positiven vANs scheinen während der Puppenentwicklung ursprünglich symmetrisch ausgebildet zu sein und sich an-schließend sekundär asymmetrisch umzuformen. Vergleich der Expression von Fas2 im AB in verschiedenen Drosophila-Arten deutet darauf hin, dass die Verschaltung des AB großer interspezifischer Variation unterliegt. Die Variation innerhalb des Wildtyps (D. melanogaster) deutet darauf hin, dass sich die asymmetrische Verschaltung der afferenten Neurone außerdem in eine symmetrische überführen lässt. Damit bietet der AB als Modell die Möglichkeit aufgrund der unterschiedlichen Verschaltung homo-loger Neuronen zwischen den Hemisphären grundliegende Mechanismen der Entwicklung und Bedeutung von anatomischer Asymmetrie des Nervensystems auf Einzelzellniveau und der Lateralisation linker und rechter Hirnhälfte auf Funktionsebene zu untersuchen.
Abstract
(Englisch)
Anatomical and functional left-right asymmetry of the central nervous system seems to be a general principle in bilateral animals. How and why bilateral symmetry is broken during development is largely unknown. Here I introduce the Asymmetric Body (AB), the fifth neuropile of the Central Complex in the brain of Drosophila melanogaster, as an experimental model to investigate key questions in brain lateralization. Using a va-riety of genetic techniques, I could show that the AB circuit consists of two types of neurons: ventral cluster afferent neurons (vANs) and dorsal cluster fan-shaped-body-(FB)-intrinsic neurons (dFBNs). Despite the AB being a bilaterally paired structure, vANs only innervated the right AB. Clonal analyses revealed a different projection pat-tern of the left versus right vANs while dFBNs develop overall bilaterally symmetric. During Ab development the Fascilcin2-(Fas2)-positive vANs grow in a symmetric fash-ion and secondarily undergo lateralized remodelling. Comparative studies of Fas2 ex-pression across Drosophila species indicates profound variation in the AB circuitry. These results will support further studies to decipher the genetic programs underlying developmental mechanisms and the functional impact of lateralization on brain func-tion and behaviour.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Lateralization Brain asymmetry Drosophila melanogaster Asymmetric Body
Schlagwörter
(Deutsch)
Lateralisation Hirnasymmetrie Drosophila melanogaster Asymmetric Body
Autor*innen
Johann Markovitsch
Haupttitel (Englisch)
Breaking symmetry: genetic dissection of a lateralized neuronal circuit in Drosophila melanogaster
Paralleltitel (Deutsch)
Bruch der Symmetrie : die genetische Sektion eines lateralisierten, neuronalen Schaltkreises in Drosophila melanogaster
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
54 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Hummel
AC Nummer
AC15503982
Utheses ID
52471
Studienkennzahl
UA | 066 | 878 | |