TY  - THES
A1  - Lyutova, Radostina
T1  - Functional dissection of recurrent feedback signaling within the mushroom body network of the Drosophila larva
T1  - Funktionelle Analyse einer Rückkopplungsschleife innerhalb der Pilzkörper von Drosophila Larven
N2  - Behavioral adaptation to environmental changes is crucial for animals’ survival. The prediction of the outcome of one owns action, like finding reward or avoiding punishment, requires recollection of past experiences and comparison with current situation, and adjustment of behavioral responses. The process of memory acquisition is called learning, and the Drosophila larva came up to be an excellent model organism for studying the neural mechanisms of memory formation. In Drosophila, associative memories are formed, stored and expressed in the mushroom bodies. In the last years, great progress has been made in uncovering the anatomical architecture of these brain structures, however there is still a lack of knowledge about the functional connectivity. 
Dopamine plays essential roles in learning processes, as dopaminergic neurons mediate information about the presence of rewarding and punishing stimuli to the mushroom bodies. In the following work, the function of a newly identified anatomical connection from the mushroom bodies to rewarding dopaminergic neurons was dissected. A recurrent feedback signaling within the neuronal network was analyzed by simultaneous genetic manipulation of the mushroom body Kenyon cells and dopaminergic neurons from the primary protocerebral anterior (pPAM) cluster, and learning assays were performed in order to unravel the impact of the Kenyon cells-to-pPAM neurons feedback loop on larval memory formation. 
In a substitution learning assay, simultaneous odor exposure paired with optogenetic activation of Kenyon cells in fruit fly larvae in absence of a rewarding stimulus resulted in formation of an appetitive memory, whereas no learning behavior was observed when pPAM neurons were ablated in addition to the KC activation. I argue that the activation of Kenyon cells may induce an internal signal that mimics reward exposure by feedback activation of the rewarding dopaminergic neurons. My data further suggests that the Kenyon cells-to-pPAM communication relies on peptidergic signaling via short neuropeptide F and underlies memory stabilization.
N2  - Eine Anpassung des eigenen Verhaltens an Veränderungen der Umwelt ist unerlässlich für das Überleben der Tiere. Vorhersage über die Konsequenzen der eigenen Handlungen, z.B. belohnt oder bestraft zu werden, erfordert den Vergleich von gemachten Erfahrungen und der aktuellen Situation. Eine solche Vorhersage kann zu einer Verhaltensanpassung führen. Der Prozess der Gedächtnisbildung ist auch bekannt als Lernen. Als hervorragender Modellorganismus zum Erforschen der Lernverhaltensmechanismen hat sich die Drosophila Larve etabliert. In Drosophila werden olfaktorische Gedächtnisse in einer bilateralen Struktur des Protozerebrums gespeichert, den Pilzkörpern. In den letzten Jahren sind erhebliche Fortschritte in der Beschreibung der anatomischen Strukturen der Pilzkörper gemacht worden. Allerdings ist die funktionelle Konnektivität dieser Gehirnstrukturen noch unzureichend verstanden.    
Dopamin spielt eine essentielle Rolle in Lernprozessen. Dopaminerge Neurone vermitteln Informationen über das Vorliegen belohnender oder bestrafender Stimuli. Die Funktion einer vor kurzem beschriebenen anatomischen Verbindung von den Pilzkörpern zu belohnenden dopaminergen pPAM Neuronen wurde in der folgenden Arbeit untersucht, und der rückläufige Signalweg innerhalb des neuronalen Netzwerks wurde mittels simultaner genetischer Manipulation der Pilzkörperneurone, die sog. Kenyon Zellen, und der pPAM Neuronen analysiert. Der Einfluss der Rückkopplungsschleife zwischen Kenyon Zellen und pPAM Neuronen auf das larvale Verhalten wurde durch verschiedene Verhaltensexperimente getestet.
In dieser Arbeit wurden Drosophila Larven darauf trainiert, einen Duft mit optogenetischer Aktivierung der Pilzkörper Neurone zu assoziieren. Dabei konnte die Ausbildung eines positiven Gedächtnisses in Abwesenheit einer physischen Belohnung beobachtet werden. Wurden aber zusätzlich die dopaminergen Neurone des pPAM Clusters ablatiert, so zeigten die Larven keine Expression des Gedächtnisses mehr. Meine Daten zeigten, dass die Aktivierung der Kenyon Zellen in einer Aktivierung der dopaminergen Neurone über der Rückkopplungsschleife resultiert, und dementsprechend einen internen Belohnungssignalweg einleitet. Dadurch wird das Vorhandensein einer „echten“ Belohnung nachgeahmt. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass die Rückkopplung von den Kenyon Zellen zu den pPAM Neurone von peptiderger Natur ist. Die Kenyon Zellen exprimieren das Neuropeptid short neuropeptide F, das an Rezeptoren in den pPAM Neurone bindet und das Lernverhalten beeinflusst. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung der Rückkopplungsschleife eine Auswirkung auf die Stabilität des positiven Gedächtnisses in Richtung nachhaltiger Erinnerungen hat.
KW  - Lernen
KW  - Lernverhalten
KW  - Gedächtnis
KW  - Dopamin
KW  - Drosophila
KW  - learning
KW  - memory
KW  - Drosophila
KW  - dopamine
KW  - short neuropeptide F
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-187281
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schaper, Philipp
T1  - Errors in Prospective Memory
T1  - Fehler im Prospektiven Gedächtnis
N2  - Prospektives Gedächtnis beschreibt die Fähigkeit Intentionen zu einem späteren Zeitpunkt als
Reaktion auf einen Hinweisreiz auszuführen. Derartige Aufgaben finden sich zahlreich in
Alltags- wie auch Arbeitskontexten, waren aber im Gegensatz zum retrospektiven Gedächtnis
lange Zeit nicht im Fokus der Forschung. Erst die Arbeit von Harris (1984) und insbesondere
der Artikel von Einstein and McDaniel (1990) wurden Ausgangspunkte eines sich stetig
vergrößernden Forschungsfeldes. Aufbauend auf dieser Forschung werden im Rahmen dieser
Dissertationsschrift fünf Journal-Artikel präsentiert und verknüpft, die das Verständnis zum
prospektiven Gedächtnis durch die Betrachtung von möglichen Fehlern erweitern.
Die erste Studie beschäftigt sich mit der Frage ob zusätzliche kognitiven Ressourcen
benötigt werden um eine Intention zwischen dem Hinweisreiz und ihrer Ausführung aufrecht
zu erhalten. Die Folgerungen von Einstein, McDaniel, Williford, Pagan, and Dismukes
(2003), die eine derartige Aufrechterhaltung vorschlugen konnten nicht repliziert werden. In
der zweiten Studie konnte gezeigt werden, dass Unterbrechungen zwischen Hinweisreiz und
Ausführung der Intention insbesondere dann negative Folgen zeigen, wenn sie mit einem
Kontextwechsel verbunden sind. In den Studien drei bis fünf stand das irrtümliche Ausführen
von beendeten prospektiven Gedächtnisaufgaben im Zentrum der Untersuchung. Hier konnte
nicht nur gezeigt werden, dass die bisherige Theorie zur Vorhersage derartiger Fehler, die vor
allem auf Unterdrückung der Reaktion beruht (Bugg, Scullin, & Rauvola, 2016), mit den
Ergebnissen speziell zu deren Prüfung entworfener Experimente nicht zu vereinbaren ist.
Darüber hinaus wurde im Rahmen der Untersuchungen eine Modifikation der Theorie
ausgearbeitet, die besser geeignet erscheint sowohl bisherige Ergebnisse als auch die
hinzugekommenen Experimente vorherzusagen.
Über alle fünf Artikel wird zusätzlich verdeutlicht, dass der Moment in dem der
Hinweisreiz präsentiert wird eine noch größere Rolle zu spielen scheint, als durch bisherige
Forschung deutlich geworden ist.
N2  - Prospective memory is the ability to implement intentions at a later point in time in response to a specified cue. Such prospective memory tasks often occur in daily living and workplace situations. However, in contrast to retrospective memory there has been relatively little research on prospective memory. The studies by Harris (1984) and Einstein and MacDaniel (1990) served as a starting point for a now steadily growing area of research. Based on this emerging field of study this dissertation presents and connects and five journal articles, which further explore prospective memory by focusing on its potential errors. 
The first article addresses the question if additional cognitive resources are needed after a prospective memory cue occurs to keep the intention active until it is implemented. The theory by Einstein, McDaniel, Williford, Pagan and Dismukes (2003), which suggested this active maintenance, could not be replicated. The second article demonstrated that interruptions between cue and the window of opportunity to implement the intention reduce prospective memory performance, especially if the interruption is tied with a change of context. Article three to five were focused on the erroneous implementation of a no longer active prospective memory task, so called commission errors. The suggested mechanism for their occurrence, the dual-mechanism account (Bugg, Scullin, & Rauvola, 2016), was not suited to explain the present results. A modification for the dual-mechanism account was formulated, which can account for prior work, as well as for the present data.
The results of all five articles also indicate that the moment of cue retrieval is even more relevant for prospective memory and its errors than previously accounted for.
KW  - Gedächtnis
KW  - Prospektives Gedächtnis
KW  - prospective memory
KW  - commission error
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-175217
ER  -