@phdthesis{Ernst1999,
  author    = {Ernst, Roman},
  title     = {Visuelle Mustererkennung und Parameterextraktion bei Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-1156},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {1999},
  abstract  = {In operanten Konditionierungsexperimenten im Flugsimulator werden vier Parameter gefunden die Drosophila melanogaster aus visuellen Mustern extrahieren kann: Musterfl{\"a}che, vertikale Position des Musterschwerpunkts, Verteiltheit und Musterausrichtung in horizontaler und vertikaler Richtung. Es ist nicht auszuschliessen, dass die Fliege weitere Musterparameter extrahieren kann. Spontane Musterpr{\"a}ferenzen und konditionierte Pr{\"a}ferenzen zeigen unterschiedliche Zusammenh{\"a}nge mit den Musterparametern. Aus r{\"a}umlich getrennten Musterelementen zusammengesetzte Muster werden von der Fliege wie ein Gesamtmuster behandelt. Retinaler Transfer wird auch bei der Pr{\"a}sentation von Mustern an zwei verschiedenen vertikalen Trainingspositionen nicht beobachtet. Muster werden generalisiert, wenn die Schwerpunkte korrespondierender Muster zwischen Training und Test ungef{\"a}hr an der gleichen Position liegen aber keine retinale {\"U}berlappung von Trainings- und Testmustern besteht. Retinotopie des Musterged{\"a}chtnisses liegt in diesem Fall nicht auf der Ebene der Bildpunkte, jedoch m{\"o}glicherweise auf der Ebene des Parameters 'Musterschwerpunkt' vor. Fliegen k{\"o}nnen nicht trainiert werden bestimmte Musterpaare zu diskriminieren die sich nur durch die vertikale Position ihres Musterschwerpunktes unterscheiden. Dennoch bevorzugen sie beim Lerntest mit anderen Mustern mit korrespondierenden Schwerpunktspositionen die zuvor nicht bestrafte Schwerpunktsposition. F{\"u}r die Modellierung der Extraktion von Musterschwerpunkt und Musterfl{\"a}che wird ein einfaches k{\"u}nstliches neuronales Filter pr{\"a}sentiert, dessen Architektur auf einem Berechnungsalgorithmus f{\"u}r den gemeinsamen Schwerpunkt mehrerer Teilelemente beruht.},
  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{Gruber2010,
  author    = {Gruber, Franz Andreas},
  title     = {Untersuchung zur Regulation der Expression des zuckerkonditionierten Verhaltens bei Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48802},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {In dieser Doktorarbeit habe ich die Regulation der Expression des zuckerbelohnten Verhaltens durch den F{\"u}tterungszustand bei Drosophila melanogaster untersucht. Die Fliegen k{\"o}nnen w{\"a}hrend einer Trainingsphase mit Hilfe einer Zuckerbelohnung auf einen bestimmten Duft konditioniert werden. Nach dem Training k{\"o}nnen die Fliegen dann auf das olfaktorische Ged{\"a}chtnis getestet werden. Die Bereitschaft das zuckerkonditionierte Ged{\"a}chtnis im Test zu zeigen wird vom F{\"u}tterungszustand kontrolliert, wie ich in {\"U}bereinstimmung mit den Ergebnissen fr{\"u}herer Arbeiten demonstrierte (Tempel et al. 1983; Gruber 2006; Krashes et al. 2008). Nur nicht gef{\"u}tterte Fliegen exprimieren das Ged{\"a}chtnis, w{\"a}hrend F{\"u}tterungen bis kurz vor dem Test eine reversibel supprimierende Wirkung haben. Einen {\"a}hnlichen regulatorischen Einfluss {\"u}bt der Futterentzug auch auf die Expression anderer futterbezogener Verhaltensweisen, wie z.B. die naive Zuckerpr{\"a}ferenz, aus. Nachdem ich den drastischen Einfluss des F{\"u}tterungszustands auf die Auspr{\"a}gung des zuckerkonditionierten Verhaltens gezeigt bzw. best{\"a}tigt hatte, habe ich nach verhaltensregulierenden Faktoren gesucht, die bei einer F{\"u}tterung die Ged{\"a}chtnisexpression unterdr{\"u}cken. Als m{\"o}gliche Kandidaten untersuchte ich Parameter, die zum Teil bereits bei verschiedenen futterbezogenen Verhaltensweisen unterschiedlicher Tierarten als „S{\"a}ttigungssignale" identifiziert worden waren (Marty et al. 2007; Powley and Phillips 2004; Havel 2001; Bernays and Chapman 1974; Simpson and Bernays 1983; Gelperin 1971a). Dabei stellte sich heraus, dass weder die „ern{\"a}hrende" Eigenschaft des Futters, noch ein durch Futteraufnahme bedingter Anstieg der internen Glukosekonzentration f{\"u}r die Suppression des zuckerkonditionierten Ged{\"a}chtnisses notwendig sind. Die Unterdr{\"u}ckung der Ged{\"a}chtnisexpression kann auch nicht durch Unterschiede in den aufgenommenen Futtermengen, die als verhaltensinhibitorische Dehnungssignale des Verdauungstrakts wirken k{\"o}nnten, oder mit der St{\"a}rke des s{\"u}ßen Geschmacks erkl{\"a}rt werden. Die Suppression des zuckerbelohnten Verhaltens folgte den Konzentrationen der gef{\"u}tterten Substanzen und war unabh{\"a}ngig von deren chemischen Spezifit{\"a}t. Deshalb wird die Osmolarit{\"a}t des aufgenommenen Futters als ein entscheidender Faktor f{\"u}r die Unterdr{\"u}ckung der zuckerkonditionierten Ged{\"a}chtnisexpression angenommen. Weil nur inkorporierte Substanzen einen Unterdr{\"u}ckungseffekt hatten, wird ein osmolarit{\"a}tsdetektierender Mechanismus im K{\"o}rper 67 postuliert, wahrscheinlich im Verdauungstrakt und/oder der H{\"a}molymphe. Die H{\"a}molymphosmolarit{\"a}t ist als „S{\"a}ttigungssignal" bei einigen wirbellosen Tieren bereits nachgewiesen worden (Bernays and Chapman 1974; Simpson and Raubenheimer 1993; Gelperin 1971a; Phifer and Prior 1985). Deshalb habe ich mit Hilfe genetischer Methoden und ohne die Fliegen zu f{\"u}ttern, versucht {\"u}ber einen k{\"u}nstlich induzierten Anstieg der Trehaloseund Lipidkonzentrationen die Osmolarit{\"a}t der H{\"a}molymphe in Drosophila zu erh{\"o}hen. Eine solche konzentrationserh{\"o}hende Wirkung f{\"u}r Lipide und die Trehalose, dem Hauptblutzucker der Insekten, ist bereits f{\"u}r das adipokinetische Hormon (AKH), das von Zellen der Corpora cardiaca exprimiert wird, nachgewiesen worden (Kim and Rulifson 2004; Lee and Park 2004; Isabel et al. 2005). Es stellte sich heraus, dass die k{\"u}nstliche Stimulierung AKH-produzierender Neurone das zuckerkonditionierten Verhalten tempor{\"a}r, reversible und selektiv unterdr{\"u}ckt. Gleiche Behandlungen hatten keinen Effekt auf ein aversiv konditioniertes olfaktorisches Ged{\"a}chtnis oder ein naives Zuckerpr{\"a}ferenzverhalten. Wie aus dieser Arbeit hervorgeht, stellt wahrscheinlich die Osmolarit{\"a}t des Verdauungstrakts und der H{\"a}molymphe oder nur der H{\"a}molymphe ein physiologisches Korrelat zum F{\"u}tterungszustand dar und wirkt als unterdr{\"u}ckendes Signal. Dass F{\"u}tterungen das zuckerkonditionierte Verhalten und die Zuckerpr{\"a}ferenz supprimieren, die k{\"u}nstliche Stimulation AKH-produzierender Zellen aber selektiv nur die zuckerbelohnte Ged{\"a}chtnisexpression unterdr{\"u}ckt, deutet auf mindestens zwei unterschiedliche „S{\"a}ttigungssignalwege" hin. Außerdem macht es deutlich wie uneinheitlich futterbezogene Verhaltensweisen, wie das zuckerbelohnte Verhalten und die naive Zuckerpr{\"a}ferenz, reguliert werden.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Riemensperger2006,
  author    = {Riemensperger, Thomas},
  title     = {Untersuchung pr{\"a}diktiver Eigenschaften des dopaminergen Systems von Drosophila melanogaster mittels genetisch kodierter Calcium Sensoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-19041},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Die Technik des optischen Imaging unter Verwendung DNA-codierter Sensoren erm{\"o}glicht es, Messungen neuraler Aktivit{\"a}ten in genetisch definierten Populationen von Neuronen durchzuf{\"u}hren. In der Vielzahl der verschiedenen entwickelten Sensoren konnten die Calciumsensoren bisher das beste Verh{\"a}ltnis zwischen Signal und Rauschen und die beste zeitliche Aufl{\"o}sung aufzeigen. Hierbei handelt es sich in erster Linie um zwei Typen von Sensoren, zum einen ratiometrische Sensoren, deren Signal auf einem Fluoreszenz Resonanz Energie Transfer (FRET) basiert, und zum anderen um zirkul{\"a}r permutierte Sensoren, die auf einem modifizierten GFP-Molek{\"u}l basieren, wobei das Signal auf einer ver{\"a}nderten Protonierung des Chromophors beruht. Beide Arten dieser Sensoren wurden schon erfolgreich zum Messen neuraler Aktivit{\"a}ten in Nervensystemen verschiedener Tierarten verwendet. Ein Teil dieser Arbeit bestand darin, zu untersuchen, welche Sensoren sich f{\"u}r die Messung an einem lebenden Organismus am besten eignen. Hierf{\"u}r wurden die Eigenschaften von vier verschiedenen FRET basierten Sensoren und zwei der zyklisch permutierten Sensoren nach Expression im zentralen Nervensystem von Drosophila charakterisiert. Die Sensoren wurden in Neuronen zweiter und dritter Ordnung des olfaktorischen Signalwegs exprimiert und ihre Antworten auf physiologische Duftstimulation oder artifiziell induzierte Depolarisation des Gehirns untersucht. W{\"a}hrend die calciumabh{\"a}ngigen Signale der zyklisch permutierten Sensoren in der Regel gr{\"o}ßer waren als die der FRET basierten Sensoren, zeichneten sich letztere durch ein besseres Signal zu Rausch-Verh{\"a}ltnis aus, wenn Bewegungen der fluoreszierenden Strukturen nicht zu vermeiden waren. Dies war auch der ausschlaggebende Grund f{\"u}r die Verwendung eines FRET basierten Sensors im anschließenden Teil der Arbeit. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Effekt untersucht, den die Paarung eines neutralen Stimulus mit einem bestrafenden Stimulus auf dopaminerge Neurone hat. Eine solche Paarung kann zu einer klassischen Konditionierung f{\"u}hren, einer einfachen Form des Lernens, in welcher das Tier einem urspr{\"u}nglich neutralen Stimulus einen Wert zuordnet, und dadurch sein Verhalten dem Stimulus gegen{\"u}ber {\"a}ndert. Die olfaktorische klassische Konditionierung in Drosophila wird seit vielen Jahren intensiv untersucht, um die molekularen und neuronalen Grundlagen von Lernen und Ged{\"a}chtnis zu charakterisieren. Dabei hat sich gezeigt, dass besonders die Pilzk{\"o}rper von essentieller Bedeutung f{\"u}r die Ausbildung eines olfaktorischen Ged{\"a}chtnisses sind. W{\"a}hrend das olfactorische System bei Insekten bereits detailiert analysiert wurde, ist {\"u}ber die Neurone, die den bestrafenden Stimulus vermitteln, nur sehr wenig bekannt. Unter Anwendung des funktionellen optischen Calcium Imaging konnte im Rahmen der Arbeit gezeigt werden, dass die Projektionen von dopaminergen Neuronen im Bereich der Loben der Pilzk{\"o}rper schwach auf die Pr{\"a}sentation eines Duftes, jedoch sehr stark auf eine Stimulation durch einen Elektroschock antworten. Nach mehrmaliger Paarung eines Duftes mit einem Elektroschock w{\"a}hrend eines Trainings, verl{\"a}ngert sich die Aktivit{\"a}t dieser dopaminergen Neurone auf den bestraften Duft hin im Test ohne Elektroschock drastisch, w{\"a}hrend die Antwort auf den Kontrollduft keine signifikanten Ver{\"a}nderungen aufweist. W{\"a}hrend bei S{\"a}ugetieren belohnende Reize bei appetitiven Lernvorg{\"a}ngen {\"u}ber dopaminerge Neurone vermittelt werden, spielen bei Drosophila diese Neurone offensichtlich eine Rolle bei der aversiven Konditionierung. Jedoch blieb, auch wenn sich die Rolle des Dopamins im Laufe der Evolution ge{\"a}ndert zu haben scheint, die F{\"a}higkeit dieses Neuronentyps, nicht nur auf einen eintreffenden verst{\"a}rkenden Stimulus zu reagieren, sondern diesen auch vorhersagen zu k{\"o}nnen, zwischen S{\"a}ugern und Drosophila erhalten.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Michels2008,
  author    = {Michels, Birgit},
  title     = {Towards localizing the Synapsin-dependent olfactory memory trace in the brain of larval Drosophila},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36338},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Animals need to adapt and modify their behaviour according to a changing environment. In particular, the ability to learn about rewarding or punishing events is crucial for survival. One key process that underlies such learning are modifications of the synaptic connection between nerve cells. This Thesis is concerned with the genetic determinants of such plasticity, and with the site of these modifications along the sensory-to-motor loops in Drosophila olfactory learning. I contributed to the development and detailed parametric description of an olfactory associative learning paradigm in larval fruit flies (Chapter I.1.). The robustness of this learning assay, together with a set of transgenic Drosophila strains established during this Thesis, enabled me to study the role for Synapsin, a presynaptic phosphoprotein likely involved in synaptic plasticity, in this form of learning (Chapter I.2.), and to investigate the cellular site of the corresponding Synapsin-dependent memory trace (Chapter I.3.). These data provide the first comprehensive account to-date of the neurogenetic bases of learning in larval Drosophila. The role for Synapsin was also analyzed with regard to pain-relief learning in adult fruit flies (Chapter II.1.); that is, if an odour precedes an electric shock during training, flies subsequently avoid that odour ('punishment learning'), whereas presentation of the odour upon the cessation of shock subsequently leads to approach towards the odour ('relief larning'). Such pain-relief learning was also the central topic of a study concerning the white gene (Chapter II.2.), which as we report does affect pain-relief as well as punishment learning in adult flies, but leaves larval odour-food learning unaffected. These studies regarding pain-relief learning provide the very first hints, in any experimental system, concerning the genetic determinants of this form of learning.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Jenett2007,
  author    = {Jenett, Arnim},
  title     = {The Virtual Insect Brain Protocol : development and application of software for the standardization of neuroanatomy},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-22297},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Since the fruit fly Drosophila melanogaster entered the laboratories as a model organism, new genetic, physiological, molecular and behavioral techniques for the functional analysis of the brain rapidly accumulated. Nowadays this concerted assault obtains its main thrust form Gal4 expression patterns that can be visualized and provide the means for manipulating -in unrestrained animals- groups of neurons of the brain. To take advantage of these patterns one needs to know their anatomy. This thesis describes the Virtual Insect Brain (VIB) protocol, a software package for the quantitative assessment, comparison, and presentation of neuroanatomical data. It is based on the 3D-reconstruction and visualization software Amira (Mercury Inc.). Its main part is a standardization procedure which aligns individual 3D images (series of virtual sections obtained by confocal microscopy) to a common coordinate system and computes average intensities for each voxel (volume pixel). The VIB protocol facilitates direct comparison of gene expression patterns and describes their interindividual variability. It provides volumetry of brain regions and helps to characterize the phenotypes of brain structure mutants. Using the VIB protocol does not require any programming skills since all operations are carried out at a (near to) self-explanatory graphical user interface. Although the VIB protocol has been developed for the standardization of Drosophila neuroanatomy, the program structure can be used for the standardization of other 3D structures as well. Standardizing brains and gene expression patterns is a new approach to biological shape and its variability. Using the VIB protocol consequently may help to integrate knowledge on the correlation of form and function of the insect brain. The VIB protocol provides a first set of tools supporting this endeavor in Drosophila. The software is freely available at http://www.neurofly.de.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schindelin2005,
  author    = {Schindelin, Johannes},
  title     = {The standard brain of Drosophila melanogaster and its automatic segmentation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15518},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {In this thesis, I introduce the Virtual Brain Protocol, which facilitates applications of the Standard Brain of Drosophila melanogaster. By providing reliable and extensible tools for the handling of neuroanatomical data, this protocol simplifies and organizes the recurring tasks involved in these applications. It is demonstrated that this protocol can also be used to generate average brains, i.e. to combine recordings of several brains with the same features such that the common features are emphasized. One of the most important steps of the Virtual Insect Protocol is the aligning of newly recorded data sets with the Standard Brain. After presenting methods commonly applied in a biological or medical context to align two different recordings, it is evaluated to what extent this alignment can be automated. To that end, existing Image Processing techniques are assessed. I demonstrate that these techniques do not satisfy the requirements needed to guarantee sensible alignments between two brains. Then, I analyze what needs to be taken into account in order to formulate an algorithm which satisfies the needs of the protocol. In the last chapter, I derive such an algorithm using methods from Information Theory, which bases the technique on a solid mathematical foundation. I show how Bayesian Inference can be applied to enhance the results further. It is demonstrated that this approach yields good results on very noisy images, detecting apparent boundaries between structures. The same approach can be extended to take additional knowledge into account, e.g. the relative position of the anatomical structures and their shape. It is shown how this extension can be utilized to segment a newly recorded brain automatically.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{LuiblneeHermann2014,
  author    = {Luibl [n{\´e}e Hermann], Christiane},
  title     = {The role of the neuropeptides NPF, sNPF, ITP and PDF in the circadian clock of Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-93796},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Organisms have evolved endogenous clocks which allow them to organize their behavior, metabolism and physiology according to the periodically changing environmental conditions on earth. Biological rhythms that are synchronized to daily changes in environment are governed by the so-called circadian clock. Since decades, chronobiologists have been investigating circadian clocks in various model organisms including the fruitfly Drosophila melanogaster, which was used in the present thesis. Anatomically, the circadian clock of the fruitfly consists of about 150 neurons in the lateral and dorsal protocerebrum, which are characterized by their position, morphology and neurochemistry. Some of these neurons had been previously shown to contain either one or several neuropeptides, which are thought to be the main signaling molecules used by the clock. The best investigated of these neuropeptides is the Pigment Dispersing Factor (PDF), which had been shown to constitute a synchronizing signal between clock neurons as well as an output factor of the clock. In collaboration with various coworkers, I investigated the roles of three other clock expressed neuropeptides for the generation of behavioral rhythms and the partly published, partly unpublished data are presented in this thesis. Thereby, I focused on the Neuropeptide F (NPF), short Neuropeptide F (sNPF) and the Ion Transport Peptide (ITP). We show that part of the neuropeptide composition within the clock network seems to be conserved among different Drosophila species. However, the PDF expression pattern in certain neurons varied in species deriving from lower latitudes compared to higher latitudes. Together with findings on the behavioral level provided by other people, these data suggest that different species may have altered certain properties of their clocks - like the neuropeptide expression in certain neurons - in order to adapt their behavior to different habitats. We then investigated locomotor rhythms in Drosophila melanogaster flies, in which neuropeptide circuits were genetically manipulated either by cell ablation or RNA interference (RNAi). We found that none of the investigated neuropeptides seems to be of equal importance for circadian locomotor rhythms as PDF. PDF had been previously shown to be necessary for rhythm maintenance in constant darkness (DD) as well as for the generation of morning (M) activity and for the right phasing of the evening (E) activity in entrained conditions. We now demonstrate that NPF and ITP seem to promote E activity in entrained conditions, but are clearly not the only factors doing so. In addition, ITP seems to reduce nighttime activity. Further, ITP and possibly also sNPF constitute weak period shortening components in DD, thereby opposing the effect of PDF. However, neither NPF or ITP, nor sNPF seem to be necessary in the clock neurons for maintaining rhythmicity in DD. It had been previously suggested that PDF is released rhythmically from the dorsal projection terminals. Now we discovered a rhythm in ITP immunostaining in the dorsal projection terminals of the ITP+ clock neurons in LD, suggesting a rhythm in peptide release also in the case of ITP. Rhythmic release of both ITP and PDF seems to be important to maintain rhythmic behavior in DD, since constantly high levels of PDF and ITP in the dorsal protocerebrum lead to behavioral arrhythmicity. Applying live-imaging techniques we further demonstrate that sNPF acts in an inhibitory way on few clock neurons, including some that are also activated by PDF, suggesting that it acts as signaling molecule within the clock network and has opposing effects to PDF. NPF did only evoke very little inhibitory responses in very few clock neurons, suggesting that it might rather be used as a clock output factor. We were not able to apply the same live-imaging approach for the investigation of the clock neuron responsiveness to ITP, but overexpression of ITP with various driver lines showed that the peptide most likely acts mainly in clock output pathways rather than inter-clock neuron communication. Taking together, I conclude that all investigated peptides contribute to the control of locomotor rhythms in the fruitfly Drosophila melanogaster. However, this control is in most aspects dominated by the actions of PDF and rather only fine-tuned or complemented by the other peptides. I assume that there is a high complexity in spatial and temporal action of the different neuropeptides in order to ensure correct signal processing within the clock network as well as clock output.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Cook2012,
  author    = {Cook, Mandy},
  title     = {The neurodegenerative Drosophila melanogaster AMPK mutant loechrig},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72027},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {In dieser Doktorarbeit wird die Drosophila Mutante loechrig (loe), die progressive Degeneration des Nervensystems aufweist, weiter beschrieben. In der loe Mutante fehlt eine neuronale Isoform der γ- Untereinheit der Proteinkinase AMPK (AMP-activated protein kinase). Die heterotrimere AMPK (auch als SNF4Aγ bekannt) kontrolliert das Energieniveau der Zelle, was st{\"a}ndiges Beobachten des ATP/AMP- Verh{\"a}ltnis erfordert. AMPK wird durch niedrige Energiekonzentrationen und Beeintr{\"a}chtigungen im Metabolismus, wie zum Beispiel Sauerstoffmangel, aktiviert und reguliert mehrere wichtige Signaltransduktionswege, die den Zellmetabolismus kontrollieren. Jedoch ist die Rolle von AMPK im neuronalen {\"U}berleben noch unklar. Eines der Proteine, dass von AMPK reguliert wird, ist HMGR (hydroxymethylglutaryl-CoA- reductase), ein Schl{\"u}sselenzym in der Cholesterin- und Isoprenoidsynthese. Es wurde gezeigt, dass wenn die Konzentration von HMGR manipuliert wird, auch der Schweregrad des neurodegenerativen Ph{\"a}notyps in loe beeinflusst wird. Obwohl die regulatorische Rolle von AMPK auf HMGR in Drosophila konserviert ist, k{\"o}nnen Insekten Cholesterin nicht de novo synthetisieren. Dennoch ist der Syntheseweg von Isoprenoiden zwischen Vertebraten und Insekten evolution{\"a}r konserviert. Isoprenylierung von Proteinen, wie zum Beispiel von kleinen G-Proteinen, stellt den Proteinen einen hydophobischen Anker bereit, mit denen sie sich an die Zellmembran binden k{\"o}nnen, was in anschließender Aktivierung resultieren kann. In dieser Doktorarbeit wird gezeigt, dass die loe Mutation die Prenylierung von Rho1 und den LIM-Kinasesignalweg beeinflusst, was eine wichtige Rolle im Umsatz von Aktin und axonalem Auswachsen spielt. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Mutation in LOE, Hyperaktivit{\"a}t des Isoprenoidsynthesewegs verursacht, was zur erh{\"o}hten Farnesylierung von Rho1 und einer dementsprechend h{\"o}heren Konzentration von Phospho- Cofilin f{\"u}hrt. Eine Mutation in Rho1 verbessert den neurodegenerativen Ph{\"a}notyp und die Lebenserwartung von loe. Der Anstieg vom inaktiven Cofilin in loe f{\"u}hrt zu einer Zunahme von filament{\"o}sen Aktin. Aktin ist am Auswachen von Neuronen beteiligt und Experimente in denen loe Neurone analysiert wurden, gaben wertvolle Einblicke in eine m{\"o}gliche Rolle die AMPK, und dementsprechend Aktin, im Neuronenwachstum spielt. Des Weiteren wurde demonstriert, dass Neurone, die von der loe Mutante stamen, einen verlangsamten axonalen Transport aufweisen, was darauf hinweist dass Ver{\"a}nderungen, die durch den Einfluss von loe auf den Rho1 Signalweg im Zytoskelettnetzwerk hervorgerufen wurden, zur St{\"o}rung des axonalen Transports und anschließenden neuronalen Tod f{\"u}hren. Es zeigte außerdem, dass Aktin nicht nur am neuronalen Auswachsen beteiligt ist, sondern auch wichtig f{\"u}r die Aufrechterhaltung von Neuronen ist. Das bedeutet, dass {\"A}nderungen der Aktindynamik zur progressiven Degeneration von Neuronen f{\"u}hren kann. Zusammenfassend unterstreichen diese Ergebnisse die wichtige Bedeutung von AMPK in den Funktionen und im {\"U}berleben von Neuronen und er{\"o}ffnen einen neuartigen funktionellen Mechanismus in dem {\"A}nderungen in AMPK neuronale Degeneration hervorrufen kann.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Eck2016,
  author    = {Eck, Saskia},
  title     = {The impact of thermogenetic depolarizations of specific clock neurons on Drosophila melanogaster's circadian clock},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-137118},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {The rotation of the earth around its own axis determines periodically changing environmental conditions, like alterations in light and temperature. For the purpose of adapting all organisms' behavior, physiology and metabolism to recurring changes, endogenous clocks have evolved, which allow the organisms to anticipate environmental changes. In chronobiology, the scientific field dealing with the investigation of the underlying mechanisms of the endogenous clock, the fruit fly Drosophila melanogaster serves as a beneficial model organism. The fruit fly's circadian clock exhibits a rather simple anatomical organization, but nevertheless constitutes homologies to the mammalian system. Thus also in this PhD-thesis the fruit fly was used to decipher general features of the circadian clock's interneuronal communication. Drosophila melanogaster's circadian clock consists of about 150 clock neurons, which are located in the central nervous system of the fly. These clock neurons can be subdivided regarding to their anatomical position in the brain into the dorsal neurons (DN1s, DN2s, DN3s), as well as into the lateral neurons (LPNs, LNds, s-LNvs, l-LNvs). Functionally these clock neuron clusters can be classified as Morning- and Evening oscillators (M- and E- oscillators), driving different parts of the fly's locomotor activity in light-dark conditions (LD). The Morning-oscillators are represented by the s-LNvs and are known to be the main pacemakers, driving the pace of the clock in constant conditions (constant darkness; DD). The group of Evening-oscillators consists of the LNds, the DN1s and the 5th s-LNv and is important for the proper timing of the evening activity in LD. All of these clock neurons are not functionally independent, but form complex neuronal connections, which are highly plastic in their response to different environmental stimuli (Zeitgebers), like light or temperature. Even though a lot is known about the function and the importance of some clock neuron clusters, the exact interplay between the neurons is not fully known yet. To investigate the mechanisms, which are involved in communication processes among different clock neurons, we depolarized specific clock cells in a temporally and cell-type restricted manner using dTrpA1, a thermosensitive cation channel, which allows the depolarization of neurons by application of temperature pulses (TP) above 29°C to the intact and freely moving fly. Using different clock specific GAL4-driver lines and applying TPs at different time points within the circadian cycle in DD enabled us with the help of phase shift experiments to draw conclusions on the properties of the endogenous clock. The obtained phase shifts in locomotor behavior elicited by specific clock neuronal activation were plotted as phase response curves (PRCs). The depolarization of all clock neurons shifted the phase of activity the strongest, especially in the delay zone of the PRC. The exclusive depolarization of the M oscillators together with the l-LNvs (PDF+ neurons: s-LNvs \& l-LNvs) caused shifts in the delay and in the advance zone as well, however the advances were severely enhanced in their temporal occurrence ranging into the subjective day. We concluded that light might have inhibitory effects on the PDF+ cells in that particular part of the PRC, as typical light PRCs do not exhibit that kind of distinctive advances. By completely excluding light in the PRC-experiments of this PhD-thesis, this photic inhibitory input to the PDF+ neurons is missing, probably causing the broadened advance zone. These findings suggest the existence of an inhibitory light-input pathway to the PDF+ cells from the photoreceptive organs (Hofbauer-Buchner eyelet, photoreceptor cells of compound eyes, ocelli) or from other clock neurons, which might inhibit phase advances during the subjective day. To get an impression of the molecular state of the clock in the delay and advance zone, staining experiments against Period (PER), one of the most important core clock components, and against the neuropeptide Pigment Dispersing Factor (PDF) were performed. The cycling of PER levels mirrored the behavioral phase shifts in experimental flies, whereas the controls were widely unaffected. As just those neurons, which had been depolarized, exhibited immediate shifted PER oscillations, this effect has to be rapidly regulated in a cell-autonomous manner. However, the molecular link between clock neuron depolarization and shifts in the molecular clock's cycling is still missing. This issue was addressed by CREB (cAMP responsive element binding protein) quantification in the large ventrolateral neurons (l-LNvs), as these neurons responded unexpectedly and strongest to the artificial depolarization exhibiting a huge increase in PER levels. It had been previously suggested that CREB is involved in circadian rhythms by binding to regulatory sequences of the period gene (Belvin et al., 1999), thus activating its transcription. We were able to show, that CREB levels in the l-LNvs are under circadian regulation, as they exhibit higher CREB levels at the end of the subjective night relative to the end of the subjective day. That effect was further reinforced by artificial depolarization, independently of the time point of depolarization. Furthermore the data indicate that rises in CREB levels are coinciding with the time point of increases of PER levels in the l-LNvs, suggesting CREB being the molecular link between the neuronal electrical state and the molecular clock. Taking together, the results indicate that a temporal depolarization using dTrpA1 is able to significantly phase shift the clock on the behavioral and protein level. An artificial depolarization at the beginning of the subjective night caused phase delays, whereas a depolarization at the end of the subjective night resulted in advances. The activation of all clock neurons caused a PRC that roughly resembled a light-PRC. However, the depolarization of the PDF+ neurons led to a PRC exhibiting a shape that did not resemble that of a light-mediated PRC, indicating the complex processing ability of excitatory and inhibitory input by the circadian clock. Even though this experimental approach is highly artificial, just the exclusion of light-inputs enabled us to draw novel conclusions on the network communication and its light input pathways.},
  subject      = {Chronobiologie},
  language  = {en}
}