Detailansicht

What does a salamander remember after winter?
the effects of hibernation on memory retention in a spatial task
Anne Hloch
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Ludwig Huber
Volltext herunterladen
Volltext in Browser öffnen
Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.11007
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29914.00820.569453-2
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Winterschlaf (Hibernation) ist eine adaptive Strategie, die es Tieren erlaubt, die harten Umweltbedingungen während des Winters zu überleben (Campbell & Reece, 2003). Sowohl Warmblüter (Säugetiere und Vögel) als auch die kaltblütigen Reptilien und Amphibien halten Winterschlaf (Roots, 2006). Er ist charakterisiert durch geringe Körpertemperatur und dramatische Reduktion des Stoffwechsels sowie der neuronalen Funktionen (Eckert et al., 2002). Während der Hibernation zeigt das Säugerhirn so gut wie keine Aktivität mehr (Daan et al., 1991). Da neuronale Verbindungen durch ihren regelmäßigen Gebrauch funktionstüchtig bleiben, könnte dieser Zustand das Erinnerungsvermögen beeinflussen (Kavanau, 1997). Bisher wurden die möglichen Effekte von Winterschlaf auf das Gedächtnis hauptsächlich an Säugetieren untersucht (Mihailovic et al., 1968; Mateo et al., 2000; Millesi et al., 2001; Clemens et al., 2009). Allerdings sind die Ergebnisse widersprüchlich und dem Großteil der Studien fehlt es an angemessenen Kontrollen. Die einzige sorgfältig kontrollierte Studie lässt aber vermuten, dass sich Säuger nach dem Winterschlaf weder an räumliche Informationen noch an operante Konditionierung erinnern, während das Wiedererkennen bekannter Artgenossen vom Winterschlaf nicht negativ beeinflusst wird (Millesi et al., 2001). Auch Amphibien halten verbreitet Winterschlaf (Nöllert & Nöllert, 1992). Darüber hinaus zählen sie zu den am wenigsten erforschten Wirbeltieren innerhalb der Kognitionsbiologie (Ray, 1970) und wurden ursprünglich als nicht lernfähig angesehen (Ray, 1970; Thorpe, 1956). Heutzutage gibt es jedoch guten Grund anzunehmen, dass Amphibien durchaus Reaktionen erlernen können (Boice, 1970; Fankhauser et al., 1955; Hershkowitz & Samuel, 1973; Miller & Berk, 1977; Moore & Welch, 1940; Ray, 1970; Schmajuk et al., 1980). Allerdings sind auch hier die Ergebnisse nicht immer eindeutig, möglicherweise ein Resultat oft unausgereifter Versuchstechniken, die das Verhalten der Tiere nicht aktivieren konnten. Ziel der vorliegenden Studie war es, Rückschlüsse über die Lernfähigkeit von Feuersalamandern (Salamandra salamandra) in Labyrinthen zu erhalten und ferner, die Effekte von Winterschlaf auf das Gedächtnis dieser Amphibienart zu untersuchen. Feuersalamander kehren jährlich nach dem Winterschlaf in dasselbe Sommerterritorium zurück (Wells, 2007). Es ist daher naheliegend, dass ihr räumliches Gedächtnis –im Gegensatz zu dem der Säuger –den Winterschlaf überdauert. Zwölf einjährige Tiere wurden trainiert, den korrekten Arm eines T-förmigen Labyrinthes (T-maze) auszuwählen. Nach dem Erlernen dieser Aufgabe wurde die eine Hälfte der Salamander für 100 Tage überwintert während die anderen wach blieben und als Kontrollgruppe dienten. Im Frühling wurden alle Tiere auf ihr Erinnerungsvermögen getestet (memory retention test). Jene Salamander, die die konditionierte Reaktion nicht mehr zeigten, wurden erneut trainiert. Um zu untersuchen, was die Amphibien tatsächlich über die Aufgabe gelernt hatten, wurden sie zusätzlich auf Orientierung anhand olfaktorischer (olfactory test) und räumlicher Informationen (room cue test) getestet. Alle Tiere erreichten das Trainingskriterium von mehr als 80% korrekten Erstentscheidungen. Dies zeigt deutlich, dass Feuersalamander lernen können, sich in einem T-maze zu orientieren. Weiters bestanden mehr als die Hälfte der Salamander den „memory retention test“, ein Beweis dafür, dass sich diese Art sowohl nach 100 Tagen Winterschlaf als auch nach einer äquivalenten Zeitspanne ohne Training noch an die erlernte Reaktion erinnern kann. Jene Tiere, die die erlernte Aufgabe vergessen hatten, erlernten sie signifikant schneller als im ursprünglichen Training. Dies könnte darauf hindeuten, dass zumindest ein Teil der Information gespeichert bleibt. Die Ergebnisse des „olfactory test“ legen nahe, dass Feuersalamander bei der Navigation in einem T-förmigen Labyrinth nicht auf olfaktorische Signale angewiesen sind. Vielmehr dürften sie eine konditionierte Reaktion zeigen oder aber die Aufgabe mit Hilfe einer Kombination mehrerer Faktoren, wie etwa räumlicher Information oder dem Magnetfeld, lösen. Die hier gewonnenen Erkenntnisse sind ein neuerlicher Beweis für die Effizienz, die Amphibien beim Erlernen von Reaktionen an den Tag legen können. Die Tatsache, dass sich sowohl die Winterschlaf- als auch die Kontrollgruppe im Frühling noch an die erlernte Information erinnerten, steht im Widerspruch zu den Erkenntnissen aus Säugetierstudien. Säugetiere und Amphibien unterscheiden sich in der Art und Weise des Winterschlafes (Roots, 2006) sowie in der Organisation ihres Gehirns (Campbell & Reece, 2003). Es liegt daher die Vermutung nahe, dass die widersprüchlichen Ergebnisse aus diesen Unterschieden resultieren könnten. Da generell über Winterschlaf nur sehr wenig bekannt ist, wäre zusätzliche Forschungsarbeit notwendig, um die Effekte des Phänomens Hibernation auf das Langzeitgedächtnis zu klären. Amphibien gelten als die lebende Verbindung zwischen den aquatischen Fischen und den landlebenden Amniontieren (Hillman et al., 2009). Zusammenfassend lässt sich daher sagen, dass die Erforschung sowohl der kognitiven Fähigkeiten als auch der allgemeinen Biologie der Amphibien zu unserem Wissen über alle Wirbeltierklassen beitragen kann.
Abstract
(Englisch)
Hibernation causes extremely reduced synaptic activity. This is likely to have an impact on memory. Recent research in mammals suggests that they do not remember spatial or operant tasks but that social memory remains intact. This study investigated whether salamanders can remember a learned task over a period of hibernation. Fire salamanders were trained to choose the correct arm of a T-maze. After all subjects had successfully learned the task half of them were hibernated for 100 days while the others served as controls and were maintained under normal conditions during this time. A memory retention test in spring revealed that subjects from both conditions retained the learned response. Those salamanders that did not pass the strict retention criterion reached the training criterion significantly faster in the retraining than in the initial one, suggesting that at least some information was retained. Two additional tests showed that fire salamanders did not rely on olfactory cues when navigating a T-maze. Rather, they showed response learning or used a combination of different extra-maze cues, potentially including visual information or the magnetic field. These findings suggest that either the brain structure or the processes involved in hibernation differ between amphibians and mammals.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
fire salamander hibernation memory retention learning T-maze
Schlagwörter
(Deutsch)
Feuersalamander Winterschlaf Gedächtnis Lernen T-maze
Autor*innen
Anne Hloch
Haupttitel (Englisch)
What does a salamander remember after winter?
Hauptuntertitel (Englisch)
the effects of hibernation on memory retention in a spatial task
Paralleltitel (Deutsch)
Woran erinnert sich ein Salamander nach dem Winter? ; die Effekte von Winterschlaf auf das räumliche Gedächtnis
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
55 S. : graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Ludwig Huber
Klassifikationen
42 Biologie > 42.66 Ethologie ,
42 Biologie > 42.82 Amphibia, Reptilia
AC Nummer
AC08305797
Utheses ID
9922
Studienkennzahl
UA | 439 | | |
Universität Wien, Universitätsbibliothek, 1010 Wien, Universitätsring 1