Die Bedeutung der Mikrotubuli-Integrität für das olfaktorische Lernen und Gedächtnis der Honigbiene (Apis mellifera)

Abstract

Die vorliegende Arbeit zeigt die Bedeutung der Mikrotubuli-Integrität für das olfaktorische Lernen und Gedächtnis der Honigbiene. Die Desintegration verursachte schwere assoziative Lern- und damit zusammenhängend Gedächtnisdefizite, die lediglich nach starkem Training mit kurzem Inter-Trial-Intervall auftraten. Die Stabilisierung der Mikrotubuli hingegen förderte unabhängig von den Trainingsparametern sowohl assoziatives Lernen als auch die Gedächtnisbildung. Nicht-assoziatives Lernen blieb jeweils unbeeinflusst. Wider Erwarten bewirkte eine veränderte Integrität bereits während des Trainings Akquisitionseffekte, denen schnelle Prozesse im Minutenbereich zugrundeliegen müssen. Die Auswirkung auf die Aktivität von Ca2+-Kanälen oder der Acetylcholin Esterase konnte hierbei ausgeschlossen werden. Mit der Integrität veränderte sich ebenso die Acetylierung des Alpha-Tubulins, die zur Effizienz intrazellulärer Transportprozesse beiträgt. Dies deutet daher auf einen veränderten intrazellulären Transport während der Akquisition hin. Weitere die Akquisition beeinflussende Faktoren veränderten ebenfalls die Acetylierung des Alpha-Tubulins. Damit liefert diese Arbeit erste Hinweise für die Beteiligung der Tubulin-Acetylierung sowie die Notwendigkeit der Mikrotubuli-Integrität während assoziativem Lernen und der Gedächtnisbildung bei spezifischen Trainingsparametern.

The present work shows the importance of microtubule integrity on olfactory learning and memory in the honeybee. The disintegration caused severe deficits in associative learning and related memory only after a strong training with short inter-trial-interval. Pharmacological stabilization of microtubules promoted both associative learning and memory formation regardless of the training parameters. Non-associative learning remained unaffected. Unexpectedly, an altered integrity induced acquisition effects already during training. Acquisition is driven by fast processes in the range of minutes. Effects on the activity of Ca2+-channels or on acetylcholine esterase could be excluded. Together with the integrity the acetylation of Alpha-tubulin changed. Latter contributes to the efficiency of intracellular transport processes. A change in intracellular transport during acquisition therefore seems likely. Other factors affecting acquisition in addition changed the acetylation of Alpha-tubulin. Thus this work provides first evidence of the involvement of tubulin acetylation and the necessity of microtubule integrity during associative learning and memory formation at specific training parameters.