@phdthesis{Bertolucci2008,
  author    = {Bertolucci, Franco},
  title     = {Operant and classical learning in Drosophila melanogaster: the ignorant gene (ign)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-33984},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {One of the major challenges in neuroscience is to understand the neuronal processes that underlie learning and memory. For example, what biochemical pathways underlie the coincidence detection between stimuli during classical conditioning, or between an action and its consequences during operant conditioning? In which neural substructures is this information stored? How similar are the pathways mediating these two types of associative learning and at which level do they diverge? The fly Drosophila melanogaster is an appropriate model organism to address these questions due to the availability of suitable learning paradigms and neurogenetic tools. It permits an extensive study of the functional role of the gene S6KII which in Drosophila had been found to be differentially involved in classical and operant conditioning (Bertolucci, 2002; Putz et al., 2004). Genomic rescue experiments showed that olfactory conditioning in the Tully machine, a paradigm for Pavlovian olfactory conditioning, depends on the presence of an intact S6KII gene. This rescue was successfully performed on both the null mutant and a partial deletion, suggesting that the removal of the phosphorylating unit of the kinase was the main cause of the functional defect. The GAL4/UAS system was used to achieve temporal and spatial control of S6KII expression. It was shown that expression of the kinase during the adult stage was essential for the rescue. This finding ruled out a developmental origin of the mutant learning phenotype. Furthermore, targeted spatial rescue of S6KII revealed a requirement in the mushroom bodies and excluded other brain structures like the median bundle, the antennal lobes and the central complex. This pattern is very similar to the one previously identified with the rutabaga mutant (Zars et al., 2000). Experiments with the double mutant rut, ign58-1 suggest that both rutabaga and S6KII operate in the same signalling pathway. Previous studies had already shown that deviating results from operant and classical conditioning point to different roles for S6KII in the two types of learning (Bertolucci, 2002; Putz, 2002). This conclusion was further strengthened by the defective performance of the transgenic lines in place learning and their normal behavior in olfactory conditioning. A novel type of learning experiment, called "idle experiment", was designed. It is based on the conditioning of the walking activity and represents a purely operant task, overcoming some of the limitations of the "standard" heat-box experiment, a place learning paradigm. The novel nature of the idle experiment allowed exploring "learned helplessness" in flies, unveiling astonishing similarities to more complex organisms such as rats, mice and humans. Learned helplessness in Drosophila is found only in females and is sensitive to antidepressants.},
  subject      = {Klassische Konditionierung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bucher2008,
  author    = {Bucher, Daniel},
  title     = {An Electrophysiological Analysis of Synaptic Transmission at the Drosophila Larval Neuromuscular Junction},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27784},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {In this thesis, synaptic transmission was studied electrophysiologically at an invertebrate model synapse, the neuromuscular junction of the Drosophila 3rd instar wandering larvae. In the first part, synaptic function is characterized at the neuromuscular junction in fly lines which are null mutants for the synaptic proteins "the synapse associated protein of 47 kDa" (Sap-47156), Synapsin (Syn97), the corresponding double mutant (Sap-47156, Syn97), a null mutant for an as yet uncharacterized Drosophila SR protein kinase, the Serine-Arginine protein kinase 3 (SRPK3), and the L{\"o}chrig (Loe) mutant which shows a strong neurodegenerative phenotype. Intracellular voltage recordings from larval body wall muscles 6 and 7 were performed to measure amplitude and frequency of spontaneous single vesicle fusion events (miniature excitatory junction potentials or mEJPs). Evoked excitatory junction potentials (eEJPs) at different frequencies and calcium concentrations were also measured to see if synaptic transmission was altered in mutants which lacked these synaptic proteins. In addition, structure and morphology of presynaptic boutons at the larval neuromuscular junction were examined immunohistochemically using monoclonal antibodies against different synaptic vesicle proteins (SAP-47, CSP, and Synapsin) as well as the active zone protein Bruchpilot. Synaptic physiology and morphology was found to be similar in all null mutant lines. However, L{\"o}chrig mutants displayed an elongated bouton morphology, a significant shift towards larger events in mEJP amplitude frequency histograms, and increased synaptic facilitation during a 10 Hz tetanus. These deficits suggest that Loe mutants may have a defect in some aspect of synaptic vesicle recycling. The second part of this thesis involved the electrophysiological characterization of heterologously expressed light activated proteins at the Drosophila neuromuscular junction. Channelrhodopsin-2 (ChR2), a light gated ion channel, and a photoactivated adenylate cyclase (PAC) were expressed in larval motor neurons using the UAS-Gal4 system. Single EJPs could be recorded from muscles 15, 16, and 17 when larva expressing ChR2 were illuminated with short (100 ms) light pulses, whereas long light pulses (10 seconds) resulted in trains of EJPs with a frequency of around 25 Hz. Larva expressing PAC in preparations where motor neurons were cut from the ventral ganglion displayed a significant increase in mEJP frequency after a 1 minute exposure to blue light. Evoked responses in low (.2 mM) calcium were also significantly increased when PAC was stimulated with blue light. When motor nerves were left intact, PAC stimulation resulted in light evoked EJPs in muscles 6 and 7 in a manner consistent with RP3 motor neuron activity. ChR2 and PAC are therefore useful and reliable tools for manipulating neuronal activity in vivo.},
  subject      = {Drosophila},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Yarali2008,
  author    = {Yarali, Ayse},
  title     = {Aspects of predictive learning in the fruit fly},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28741},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Past experience contributes to behavioural organization mainly via learning: Animals learn otherwise ordinary cues as predictors for biologically significant events. This thesis studies such predictive, associative learning, using the fruit fly Drosophila melanogaster. I ask two main questions, which complement each other: One deals with the processing of those cues that are to be learned as predictors for an important event; the other one deals with the processing of the important event itself, which is to be predicted. Do fruit flies learn about combinations of olfactory and visual cues? I probe larval as well as adult fruit flies for the learning about combinations of olfactory and visual cues, using a so called 'biconditional discrimination' task: During training, one odour is paired with reinforcement only in light, but not in darkness; the other odour in turn is reinforced only in darkness, but not in light. Thus, neither the odours nor the visual conditions alone predict reinforcement, only combinations of both do. I find no evidence that either larval or adult fruit flies were to solve such task, speaking against a cross-talk between olfactory and visual modalities. Previous studies however suggest such cross-talk. To reconcile these results, I suggest classifying different kinds of interaction between sensory modalities, according to their site along the sensory-motor continuum: I consider an interaction 'truly' cross-modal, if it is between the specific features of the stimuli. I consider an interaction 'amodal' if it instead engages the behavioural tendencies or 'values' elicited by each stimulus. Such reasoning brings me to conclude that different behavioural tasks require different kinds of interaction between sensory modalities; whether a given kind of interaction will be found depends on the neuronal infrastructure, which is a function of the species and the developmental stage. Predictive learning of pain-relief in fruit flies Fruit flies build two opposing kinds of memory, based on an experience with electric shock: Those odours that precede shock during training are learned as predictors for punishment and are subsequently avoided; those odours that follow shock during training on the other hand are learned as signals for relief and are subsequently approached. I focus on such relief learning. I start with a detailed parametric analysis of relief learning, testing for reproducibility as well as effects of gender, repetition of training, odour identity, odour concentration and shock intensity. I also characterize how relief memories, once formed, decay. In addition, concerning the psychological mechanisms of relief learning, first, I show that relief learning establishes genuinely associative conditioned approach behaviour and second, I report that it is most likely not mediated by context associations. These results enable the following neurobiological analysis of relief learning; further, they will form in the future the basis for a mathematical model; finally, they will guide the researchers aiming at uncovering relief learning in other experimental systems. Next, I embark upon neurogenetic analysis of relief learning. First, I report that fruit flies mutant for the so called white gene build overall more 'negative' memories about an experience with electric shock. That is, in the white mutants, learning about the painful onset of shock is enhanced, whereas learning about the relieving offset of shock is diminished. As they are coherently affected, these two kinds of learning should be in a balance. The molecular mechanism of the effect of white on this balance remains unresolved. Finally, as a first step towards a neuronal circuit analysis of relief learning, I compare it to reward learning and punishment learning. I find that relief learning is distinct from both in terms of the requirement for biogenic amine signaling: Reward and punishment are respectively signalled by octopamine and dopamine, for relief learning, either of these seem dispensible. Further, I find no evidence for roles for two other biogenic amines, tyramine and serotonin in relief learning. Based on these findings I give directions for further research.},
  subject      = {Lernen},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Busch2009,
  author    = {Busch, Sebastian},
  title     = {Morphologie und Organisation individueller oktopaminerger Neurone im Gehirn von Drosophila m.},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36203},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Das biogene Amin Oktopamin moduliert verschiedene Verhaltensweisen in Invertebraten. In verschiedenen Insektenspezies, wie Heuschrecken, Grillen oder Schaben, ist die Funktion und die Architektur des peripheren oktopaminergen Systems auf Einzelzellebene bekannt. Um die zellul{\"a}re Grundlage f{\"u}r die verschiedenen Funktionen von Oktopamin im Zentralnervensystem zu verstehen, ist eine detaillierte Analyse der Architektur des zentralen oktopaminergen Systems notwendig. Innerhalb meiner Doktorarbeit fertigte eine anatomische Karte individueller oktopaminerger Neurone des adulten Hirns von Drosophila an. Ich nutzte die Flp-out Technik, um einzelne oktopaminerge Neurone anzuf{\"a}rben. Anhand ihrer Projektionsmuster konnte ich 28 verschiedene Zelltypen in vier Oktopamin-immunoreaktiven Zellclustern identifizieren. Ihre Morphologie sowie die Verteilung genetischer Marker zeigte, dass die meisten Zelltypen mehrere Neuropile innervieren und dabei eine klare Trennung von Pr{\"a}- und Postsynaptischen Regionen aufweisen. Die Mehrheit der Zelltypen bildet dendritische Verzweigungen in einer bestimmten Region, der posterioren Slope. Jedoch innerviert jeder Zelltyp stereotyp eine bestimmte Kombination von Zielregionen im Gehirn. Das deutet stark darauf hin, dass oktopaminerge Neurone kombinatorisch organisiert sind: Jedes individuelle Neuron scheint Komponente eines spezifischen neuronalen Schaltkreises zu sein. Dabei k{\"o}nnte jeder Zelltyp eine Art "Modul" darstellen, das selektiv bestimmte Funktionen in den jeweiligen Zielregionen moduliert. Das oktopaminerge Mittelliniencluster des Sub{\"o}sophagealen Ganglions zeigt eine besondere zellul{\"a}re Organisation. Es besteht aus gepaarten und ungepaarten Neuronen, die des Zentralgehirn mit extensiven Verzweigungen versorgen. Um die Ordnung hinter dieser komplexen Organisation zu verstehen, wurden die segmentale Organistion der Mittellinienneurone auf Einzelzellebene analysiert und ihre embryonalen Anlagen verglichen. Letzteres erm{\"o}glichte die morphologische Analyse von einzelnen oktopaminergen Mittellinienklonen. OA-VPM und OA-VUM Neurone bilden zusammen drei Subcluster im Sub{\"o}sophagealen Ganglion, die wahrscheinlich die drei gnathalen Neuromere repr{\"a}sentieren. Alle OA-VUM Neurone stammen von der embryonalen Mittellinie ab. In den mandibularen und maxillaren Neuromeren formen sie morphologisch identische Zelltypen, mit stereotypen Innervationsmustern. OA-VPM Neurone gehen nicht aus der embryonalen Mittellinie hervor und sind nicht segmental dupliziert. Diese Arbeit vermittelt nicht nur einen Eindruck {\"u}ber die Architektur individueller oktopaminerger Neurone, sondern auch {\"u}ber die Organisation des oktopaminergen Systems auf Einzelzellebene.},
  subject      = {Drosophila},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Franz2009,
  author    = {Franz, Mirjam},
  title     = {Analyse der Hangover Funktion w{\"a}hrend der Entwicklung von Ethanol-induziertem Verhalten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35591},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Entwicklung von Ethanoltoleranz ist ein Indikator f{\"u}r eine m{\"o}gliche Abh{\"a}ngigkeit von Alkohol. Der genaue molekulare Mechanismus der Ethanoltoleranzentwicklung ist jedoch nicht bekannt. Drosophila erm{\"o}glicht die molekulare und ph{\"a}notypische Untersuchung von verschiedenen Mutanten mit ver{\"a}nderter Toleranz und kann so zu einem besseren Verst{\"a}ndnis beitragen. Die hangAE10 Mutante entwickelt eine reduzierte Ethanoltoleranz, wobei dieser Ph{\"a}notyp auf Defekte in der zellul{\"a}ren Stressantwort zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. F{\"u}r ein besseres Verst{\"a}ndnis, in welchen molekularen Mechanismen bzw. Signalwegen HANG wirkt, wurde die Funktion des Proteins auf zellul{\"a}rer Ebene analysiert und m{\"o}gliche Zielgene charakterisiert. Die auff{\"a}llige Proteinstruktur von HANG spricht f{\"u}r eine Interaktion mit Nukleins{\"a}uren. Immunhistochemische Analysen von ektopisch exprimiertem Hangover Protein ergaben, dass dieses nicht mit der DNA co-lokalisiert und auch nicht an polyt{\"a}nen Chromosomen nachgewiesen werden kann. Die ektopische Expression von HANG in Speicheldr{\"u}senzellen zeigte eine punktf{\"o}rmige Verteilung des Proteins innerhalb des Zellkerns. Dieses punktf{\"o}rmige Expressionsmuster wird h{\"a}ufig in RNA-bindenden Proteinen gefunden. Deshalb wurden Co-Lokalisationsstudien von HANG mit Markern f{\"u}r RNAmodifizierende Proteine durchgef{\"u}hrt. Dabei wurde keine Interaktion mit verschiedenen Markerproteinen des Spleißapparates gefunden. Mithilfe von in vitro Experimenten konnte aber die Bindung von RNA an bestimmten Hangover Proteinbereichen nachgewiesen werden Diese Ergebnisse legen nahe, dass HANG eine RNA-regulierende Funktion hat. In einem cDNA Microarray Experiment wurde das Gen dunce als m{\"o}gliches Zielgen von Hangover identifiziert. Das Gen dunce kodiert f{\"u}r eine Phosphodiesterase, welche spezifisch cAMP hydrolysiert. Zur Best{\"a}tigung der cDNA Microarray Experimente wurden die dnc Transkriptunterschiede in Wildtyp und hangAE10 Mutante mithilfe von semiquantitativer RT-PCR f{\"u}r jede der vier Gruppen untersucht. Dabei konnte eine Reduktion der dncRMRA-Transkriptgruppe in hangAE10 Mutanten nachgewiesen werden. Aufgrund dieser Ergebnisse wurde die dncRMRA -spezifische dnc\&\#916;143 Mutante hergestellt und auf Verhaltensebene analysiert. Die Experimente zeigten, dass sowohl dnc1, als auch die dnc\&\#916;143 Mutante eine reduzierte Ethanoltoleranz und Defekte in der zellul{\"a}ren Stressantwort aufweisen. F{\"u}r die Rettung der reduzierten Toleranz von hangAE10 und dnc\&\#916;143 in dncRMRA-spezifischen Neuronen wurde die dncRMRA Promotor- GAL4 Linie hergestellt. Die reduzierte Ethanoltoleranz der dnc\&\#916;143 Mutanten konnte {\"u}ber die Expression von UAS-dnc mit der dncRMRA-GAL4 Linie auf Wildtyp Level gerettet werden. Die reduzierte Toleranz der hangAE10 Mutante konnte mithilfe derselben GAL4 Linie verbessert werden. Dies beweist, dass in beiden Mutanten dieselben Zellen f{\"u}r die Entwicklung von Ethanoltoleranz ben{\"o}tigt werden und sie wahrscheinlich in der gleichen Signaltransduktionskaskade eine Funktion haben. Aufgrund der Anf{\"a}lligkeit der UAS/ GAL4 Systems gegen{\"u}ber Hitze war es außerdem nicht m{\"o}glich die Defekte der zellul{\"a}ren Stressantwort von dnc\&\#916;143 bzw. hangAE10 Fliegen zu retten. Die Rettung der reduzierten Ethanoltoleranz der dcn\&\#916;143 Mutante f{\"u}hrte außerdem zu der Vermutung, dass die cAMP Regulation eine wichtige Funktion bei der Ethanoltoleranzentwicklung hat. {\"U}ber die Expression von cAMP-regulierenden Proteinen in dncRMRA-spezifischen Neuronen wurde der Einfluss von cAMP bei Ethanol-induziertem Verhalten {\"u}berpr{\"u}ft. Bei der {\"U}berexpression von dunce und rutabaga konnte weder eine Ver{\"a}nderung f{\"u}r die Ethanolsensitivit{\"a}t, noch f{\"u}r die Toleranzentwicklung festgestellt werden. Eine Erkl{\"a}rung hierf{\"u}r w{\"a}re, dass Ver{\"a}nderungen in der cAMP Konzentration {\"u}ber R{\"u}ckkopplungsmechanismen zwischen Dunce und Rutabaga ausgeglichen werden k{\"o}nnen. F{\"u}r eine genauere Aussage m{\"u}sste jedoch die cAMP Konzentration in diesen Fliegen gemessen werden. Die {\"U}berexpression von pka- in dncRMRA spezifischen Zellen f{\"u}hrt zu einer erh{\"o}hten Ethanolresistenz. Das bedeutet, dass die Modulation der cAMP Konzentration durch dunce und rutabaga in dncRMRA spezifischen Zellen keinen Einfluss auf Ethanol-induziertes Verhalten hat, wohingegen die St{\"a}rke der cAMP vermittelten Signalverarbeitung {\"u}ber die cAMP-abh{\"a}ngige PKA zu Ver{\"a}nderungen im Verhalten f{\"u}hrt. F{\"u}r Mutanten des cAMP Signalweges ist außerdem bekannt, dass sie Defekte im olfaktorischen Lernen bzw. Ged{\"a}chtnis aufweisen. Deshalb wurden die dnc\&\#916;143, dnc1 und hangAE10 Mutanten in diesem Paradigma getestet. Sowohl dnc1, als auch dnc\&\#916;143 Fliegen zeigten einen reduzierten Performance Index f{\"u}r das zwei und 30 Minuten Ged{\"a}chtnis. Nach 180 Minuten verhielten sich die dnc\&\#916;143 Mutanten nicht mehr unterschiedlich zum Wildtyp, die dnc1 Mutante zeigte jedoch immer noch eine Reduktion des Performance Index im Vergleich zur Kontrolle. Demnach ist in dnc\&\#916;143 Mutanten nur das Kurzzeitged{\"a}chtnis betroffen, wohingegen hangAE10 Mutanten keine Reduktion des Performance Index f{\"u}r das olfaktorische Kurzzeitged{\"a}chtnis aufweisen. Die unterschiedlichen Ergebnisse der beiden Mutanten in der Ged{\"a}chtnisentwicklung deuten außerdem daraufhin, dass Lernen und Ged{\"a}chtnis in dnc\&\#916;143 und hangAE10 Mutanten von der Toleranzentwicklung unabh{\"a}ngig {\"u}ber unterschiedliche cAMP-abh{\"a}ngige Signaltransduktionskaskaden reguliert werden.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Voeller2009,
  author    = {V{\"o}ller, Thomas},
  title     = {Visualisierung und Manipulation neuronaler Aktivit{\"a}ten im Gehirn von Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35589},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {In dieser Arbeit wurden zwei Techniken zur Analyse der Funktion diverser Neuronen in Drosophila melanogaster angewendet. Im ersten Teil wurde mittels in-vivo Calcium Imaging Technik unter Verwendung des Calciumsensors Cameleon neuronale Aktivit{\"a}t entlang des olfaktorischen Signalweges registriert. Hierbei wurde die neuronale Repr{\"a}sentation der Duftidentit{\"a}t und der Duftintensit{\"a}t untersucht. In Bezug auf diese Fragestellung wurde die Datenverarbeitung und Datenanalyse weiterentwickelt und standardisiert. Die Experimente f{\"u}hrten zu dem Ergebnis, dass duftspezifische Aktivit{\"a}tsmuster auf der Ebene des Antennallobus sehr gut unterscheidbar sind. Manche Aktivit{\"a}tsmuster der pr{\"a}sentierten D{\"u}fte zeigten interessanterweise einen hohen {\"A}hnlichkeitsgrad, wohingegen andere un{\"a}hnlich waren. In h{\"o}heren Gehirnzentren wie den Orten der terminalen Aborisationen der Projektionsneurone oder den Pilzk{\"o}rper Kenyonzellen liegt eine starke Variabilit{\"a}t der duftevozierten Aktivit{\"a}tsmuster vor, was generelle Interpretationen unm{\"o}glich macht und h{\"o}chstens Vergleiche innerhalb eines Individuums zul{\"a}sst. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Calciumsignale in den Rezeptorneuronen sowie pr{\"a}- und postsynaptisch in den Projektionsneuronen bei Erh{\"o}hung der Konzentration der verschiedenen pr{\"a}sentierten D{\"u}fte {\"u}ber einen Bereich von mindestens drei Gr{\"o}ßenordnungen ansteigen. In den Kenyonzellen des Pilzk{\"o}rper-Calyx und der Pilzk{\"o}rper-Loben ist diese Konzentrationsabh{\"a}ngigkeit weniger deutlich ausgepr{\"a}gt und im Falle der Loben nur f{\"u}r bestimmte D{\"u}fte detektierbar. Eine Best{\"a}tigung des postulierten „sparsed code" der Duftpr{\"a}sentation in den Pilzk{\"o}rpern konnte in dieser Arbeit nicht erbracht werden, was m{\"o}glicherweise daran liegt, dass eine Einzelzellaufl{\"o}sung mit der verwendeten Technik nicht erreicht werden kann. Im zweiten Teil dieser Arbeit sollte durch die Nutzung des lichtabh{\"a}ngigen Kationenkanals Channelrhodopsin-2 der Frage nachgegangen werden, ob bestimmte modulatorische Neurone die verst{\"a}rkenden Eigenschaften eines bestrafenden oder belohnenden Stimulus vermitteln. Die lichtinduzierte Aktivierung von Channelrhodopsin-2 exprimierenden dopaminergen Neuronen als Ersatz f{\"u}r einen aversiven Reiz f{\"u}hrte bei einer olfaktorischen Konditionierung bei Larven zur Bildung eines aversiven assoziativen Ged{\"a}chtnisses. Im Gegensatz dazu induzierte die Aktivierung von Channelrhodopsin-2 in oktopaminergen/tyraminergen Neuronen als Ersatz f{\"u}r einen appetitiven Reiz ein appetitives assoziatives Ged{\"a}chtnis. Diese Ergebnisse zeigen, dass dopaminerge Neurone bei Larven aversives Duftlernen, oktopaminerge/tyraminerge Neurone dagegen appetitives Duftlernen induzieren.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Triphan2009,
  author    = {Triphan, Tilman},
  title     = {The Central Control of Gap Climbing Behaviour in Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-43666},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {In this work, a behavioural analysis of different mutants of the fruit fly Drosophila melanogaster has been carried out. Primarily, the gap climbing behaviour (Pick \& Strauss, 2005) has been assayed as it lends itself for the investigation of decision making processes and the neuronal basis of adaptive behaviour. Furthermore it shows how basic motor actions can be combined into a complex motor behaviour. Thanks to the neurogenetic methods, Drosophila melanogaster has become an ideal study object for neurobiological questions. Two different modules of climbing control have been examined in detail. For the decision making, the mutant climbing sisyphus was analysed. While wild-type flies adapt the initiation of climbing behaviour to the width of the gap and the probability for a successful transition. climbing sisyphus flies initiate climbing behaviour even at clearly insurmountable gap widths. The climbing success itself is not improved in comparison to the wild-type siblings. The mutant climbing sisyphus is a rare example of a hyperactive mutant besides many mutants that show a reduced activity. Basic capabilities in vision have been tested in an optomotor and a distance-estimation paradigm. Since they are not affected, a defect in decision making is most probably the cause of this behavioural aberration. A second module of climbing control is keeping up orientation towards the opposite side of the gap during the execution of climbing behaviour. Mutants with a structural defect in the protocerebral bridge show abnormal climbing behaviour. During the climbing attempt, the longitudinal body axis does not necessarily point into the direction of the opposite side. Instead, many climbing events are initiated at the side edge of the walking block into the void and have no chance to ever succeed. The analysed mutants are not blind. In one of the mutants, tay bridge1 (tay1) a partial rescue attempt used to map the function in the brain succeeded such that the state of the bridge was restored. That way, a visual targeting mechanism has been activated, allowing the flies to target the opposite side. When the visibility of the opposing side was reduced, the rescued flies went back to a tay1 level of directional scatter. The results are in accord with the idea that the bridge is a central constituent of the visual targeting mechanism. The tay1 mutant was also analysed in other behavioural paradigms. A reduction in walking speed and walking activity in this mutant could be rescued by the expression of UAS-tay under the control of the 007Y-GAL4 driver line, which concomitantly restores the structure of the protocerebral bridge. The separation of bridge functions from functions of other parts of the brain of tay1 was accomplished by rescuing the reduced optomotor compensation in tay1 by the mb247-GAL4>UAS-tay driver. While still having a tay1-like protocerebral bridge, mb247-GAL4 rescue flies are able to compensate at wild-type levels. An intact compensation is not depended on the tay expression in the mushroom bodies, as mushroom body ablated flies with a tay1 background and expression of UAS-tay under the control of mb247-GAL4 show wild-type behaviour as well. The most likely substrate for the function are currently unidentified neurons in the fan-shaped body, that can be stained with 007Y-GAL4 and mb247-GAL4 as well.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schmid2010,
  author    = {Schmid, Benjamin},
  title     = {Computational tools for the segmentation and registration of confocal brain images of Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-51490},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Neuroanatomical data in fly brain research are mostly available as spatial gene expression patterns of genetically distinct fly strains. The Drosophila standard brain, which was developed in the past to provide a reference coordinate system, can be used to integrate these data. Working with the standard brain requires advanced image processing methods, including visualisation, segmentation and registration. The previously published VIB Protocol addressed the problem of image registration. Unfortunately, its usage was severely limited by the necessity of manually labelling a predefined set of neuropils in the brain images at hand. In this work I present novel tools to facilitate the work with the Drosophila standard brain. These tools are integrated in a well-known open-source image processing framework which can potentially serve as a common platform for image analysis in the neuroanatomical research community: ImageJ. In particular, a hardware-accelerated 3D visualisation framework was developed for ImageJ which extends its limited 3D visualisation capabilities. It is used for the development of a novel semi-automatic segmentation method, which implements automatic surface growing based on user-provided seed points. Template surfaces, incorporated with a modified variant of an active surface model, complement the segmentation. An automatic nonrigid warping algorithm is applied, based on point correspondences established through the extracted surfaces. Finally, I show how the individual steps can be fully automated, and demonstrate its application for the successful registration of fly brain images. The new tools are freely available as ImageJ plugins. I compare the results obtained by the introduced methods with the output of the VIB Protocol and conclude that our methods reduce the required effort five to ten fold. Furthermore, reproducibility and accuracy are enhanced using the proposed tools.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Jauch2010,
  author    = {Jauch, Mandy},
  title     = {Die Serin/Arginin Proteinkinase 79D (SRPK79D) von Drosophila melanogaster und ihre Rolle bei der Bildung Aktiver Zonen von Synapsen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-53974},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Synapsen als Stellen der Kommunikation zwischen Neuronen besitzen spezialisierte Bereiche - Aktive Zonen (AZs) genannt -, die aus einem hoch komplexen Netzwerk von Proteinen aufgebaut sind und die Maschinerie f{\"u}r den Prozess der Neurotransmitter-Aussch{\"u}ttung und das Vesikel-Recycling beinhalten. In Drosophila ist das Protein Bruchpilot (BRP) ein wichtiger Baustein f{\"u}r die T-f{\"o}rmigen B{\"a}nder („T-Bars") der pr{\"a}synaptischen Aktiven Zonen. BRP ist notwendig f{\"u}r eine intakte Struktur der Aktiven Zone und eine normale Exocytose von Neurotransmitter-Vesikeln. Auf der Suche nach Mutationen, welche die Verteilung von Bruchpilot im Gewebe beeintr{\"a}chtigen, wurde eine P-Element-Insertion im Gen CG11489 an der Position 79D identifiziert, welches eine Kinase kodiert, die einen hohen Grad an Homologie zur Familie der SR Proteinkinasen (SRPKs) von S{\"a}ugern aufweist. Die Mitglieder dieser Familie zeichnen sich durch eine evolution{\"a}r hoch konservierte zweigeteilte Kinasedom{\"a}ne aus, die durch eine nicht konservierte Spacer-Sequenz unterbrochen ist. SRPKs phosphorylieren SR-Proteine, die zu einer evolution{\"a}r hoch konservierten Familie Serin/Arginin-reicher Spleißfaktoren geh{\"o}ren und konstitutive sowie alternative Spleißprozesse steuern und damit auf post-transkriptioneller Ebene die Genexpression regulieren. Mutation des Srpk79D-Gens durch die P-Element-Insertion (Srpk79DP1) oder eine Deletion im Gen (Srpk79DVN Nullmutante) f{\"u}hrt zu auff{\"a}lligen BRP-Akkumulationen in larvalen und adulten Nerven. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass diese BRP-Akkumulationen auf Ultrastruktur-Ebene ausgedehnten axonalen Agglomeraten elektronendichter B{\"a}nder entsprechen und von klaren Vesikeln umgeben sind. Charakterisierung durch Immuno-Elektronenmikroskopie ergab, dass diese Strukturen BRP-immunoreaktiv sind. Um die Bildung BRP-enthaltender Agglomerate in Axonen zu verhindern und damit eine intakte Gehirnfunktion zu gew{\"a}hrleisten, scheint die SRPK79D nur auf niedrigem Niveau exprimiert zu werden, da die endogene Kinase mit verschiedenen Antik{\"o}rpern nicht nachweisbar war. Wie in anderen Arbeiten gezeigt werden konnte, ist die Expression der PB-, PC- oder PF-Isoform der vier m{\"o}glichen SRPK79D-Varianten, die durch alternativen Transkriptionsstart in Exon eins beziehungsweise drei und alternatives Spleißen von Exon sieben zustande kommen, zur Rettung des Ph{\"a}notyps der BRP-Akkumulation im Srpk79DVN Nullmutanten-Hintergrund ausreichend. Zur Charakterisierung der Rescue-Eigenschaften der SRPK79D-PE-Isoform wurde mit der Klonierung der cDNA in einen UAS-Vektor begonnen. Offenbar beruht die Bildung der axonalen BRP-Agglomerate nicht auf einer {\"U}berexpression von BRP in den betroffenen Neuronen, denn auch bei reduzierter Expression des BRP-Proteins im Srpk79DVN Nullmutanten-Hintergrund entstehen die BRP-Agglomerate. In K{\"o}pfen der Srpk79DVN Nullmutante ist die Gesamtmenge an Bruchpilot-Protein im Vergleich zum Wildtyp nicht deutlich ver{\"a}ndert. Auch die auf Protein-Ebene untersuchte Expression der verschiedenen Isoformen der pr{\"a}synaptischen Proteine Synapsin, Sap47 und CSP weicht in der Srpk79DVN Nullmutante nicht wesentlich von der Wildtyp-Situation ab, sodass sich keine Hinweise auf ver{\"a}ndertes Spleißen der entsprechenden pr{\"a}-mRNAs ergeben. Jedes der sieben bekannten SR-Proteine von Drosophila ist ein potentielles Zielprotein der SRPK79D. Knock-down-Experimente f{\"u}r die drei hier untersuchten SR-Proteine SC35, X16/9G8 und B52/SRp55 im gesamten Nervensystem durch RNA-Interferenz zeigten allerdings keinen Effekt auf die Verteilung von BRP im Gewebe. Hinsichtlich der Flugf{\"a}higkeit der Tiere hat die Srpk79DVN Nullmutation keinen additiven Effekt zum Knock-down des BRP-Proteins, denn die Doppelmutanten zeigten bei der Bestimmung des Anteils an flugunf{\"a}higen Tieren vergleichbare Werte wie die Einzelmutanten, die entweder die Nullmutation im Srpk79D-Gen trugen, oder BRP reduziert exprimierten. Vermutlich sind Bruchpilot und die SR Proteinkinase 79D somit Teil desselben Signalwegs. Durch Doppelf{\"a}rbungen mit Antik{\"o}rpern gegen BRP und CAPA-Peptide wurde abschließend entdeckt, dass Bruchpilot auch im Median- und Transvers-Nervensystem (MeN/TVN) von Drosophila zu finden ist, welche die Neuroh{\"a}mal-Organe beherbergen. Aufgabe dieser Organe ist die Speicherung und Aussch{\"u}ttung von Neuropeptid-Hormonen. Daher ist zu vermuten, dass das BRP-Protein neben Funktionen bei der Neurotransmitter-Exocytose m{\"o}glicherweise eine Rolle bei der Aussch{\"u}ttung von Neuropeptiden spielt. Anders als in den Axonen der larvalen Segmental- und Intersegmentalnerven der Srpk79DVN Nullmutante, die charakteristische BRP-Agglomerate aufweisen, hat die Mutation des Srpk79D-Gens in den Axonen der Va-Neurone, die das MeN/TVN-System bilden, keinen sichtbaren Effekt auf die Verteilung von Brp, denn das Muster bei F{\"a}rbung gegen BRP weist keine deutlichen Ver{\"a}nderungen zum Wildtyp auf.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Aso2010,
  author    = {Aso, Yoshinori},
  title     = {Dissecting the neuronal circuit for olfactory learning in Drosophila},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-55483},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {This thesis consists of three major chapters, each of which has been separately published or under the process for publication. The first chapter is about anatomical characterization of the mushroom body of adult Drosophila melanogaster. The mushroom body is the center for olfactory learning and many other functions in the insect brains. The functions of the mushroom body have been studied by utilizing the GAL4/UAS gene expression system. The present study characterized the expression patterns of the commonly used GAL4 drivers for the mushroom body intrinsic neurons, Kenyon cells. Thereby, we revealed the numerical composition of the different types of Kenyon cells and found one subtype of the Kenyon cells that have not been described. The second and third chapters together demonstrate that the multiple types of dopaminergic neurons mediate the aversive reinforcement signals to the mushroom body. They induce the parallel memory traces that constitute the different temporal domains of the aversive odor memory. In prior to these chapters, "General introduction and discussion" section reviews and discuss about the current understanding of neuronal circuit for olfactory learning in Drosophila.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}