Zebrafink: Gesangsystem

bio.uni.kl.de

Zebrafink: Gesangsystem

Quelle: www.birdforum.net

Zebrafink: Gesangsystem

Stamm: Chordata

Klasse: Aves

Ordnung: Passeriformes

Unterord.: Oscines

Familie: Estrildidae

Gattung: Taeniopygia

Art: T. guttata


Überblick

� Kommunikation

� Syrinx

� Gesang des Zebrafinken

� Phasen des Gesanglernens

� Auditorische Rückkopplung

Gesangsystem

� Prämotorische Bahn

� Anteriore Vorderhirnschleife

� Geschlechter Dimorphismus


Kommunikation

� Def.: Das Aussenden und Empfangen von

Signalen und die Reaktion auf diese Signale

wird als Kommunikation bezeichnet.

� Tiere kommunizieren mit

� Optischen

� Akustischen

� Chemischen

� Taktilen

� Elektrischen Signalen


Chemische Kommunikation

� Pheromone werden als Geruchs- oder

Geschmacksstoffe übertragen

� Vorteile:

� Lichtunabhängig

� In sehr kl. Mengen wirksam

� Dauersignal

� Bsp.: Bombykol

Seidenspinner (Bombyx mori)

www.wissen.de


Optische Kommunikation

� Bei tagaktiven Tieren verbreitet

� Vorteil:

� Verzögerungsfrei

� Bsp.: Großtrappe

krempelt während der

Balz sein Federkleid um

Großtrappe

www.bnf.de

Balzende Großtrappe

www.abbo-info.de


Akustische Kommunikation

� Bei Arthropoden und Wirbeltieren verbreitet

� Vorteile:

� Höhere Reichweite als visuelle Signale

� Bei Dunkelheit wirksam

� Schrillorgane

� Bsp. Laubheuschrecke

� Blasorgane

� Zufällige Geräusche

Laubheuschrecke

www.gbiu.de


Akustische Kommunikation

� Blasorgane

� Membranen oder Lippen werden durch

strömende Luft in Schwingungen versetzt

� Larynx (Kehlkopf) und Syrinx

www.hno-drschmitt.de

Laubfrosch

www.froschnetz.ch


Stimmorgan der Vögel: Syrinx

www.fortunecity.com

An der Gabelung der Luftröhre

in die Bronchien


Labium internum

Labium externum

www.usm.maine.edu

Syrinx

External typaniform membrane


Gesang des Zebrafinken

www.home.swipnet.se


Wie lernt der Zebrafink seinen Gesang

www.brain.riken.go.jp

Sensitive Phase (1-2)

Sensomotorische Phase (3)

Adultgesang (4-6)


Juvenilgesang

Passives

Zuhören

Zebrafink vs. Kanarienvogel

Plastischer

Gesang

Schablone

Neue Silben Neue Silben

Endgültiger

Gesang

Juvenilgesang

Plastischer

Gesang

Endgültiger

Gesang

Ei Jungvogel Brutsaison Brutsaison

Schlüpfen 1.Jahr 2.Jahr

Adultgesang

Ei Sensitive Phase Sensomotor. Phase Adultgesang

Schlüpfen (bis ca. 35.Lebenstag) (bis ca. 70.-80.Lebenstag)


Aufzucht

Experimentelle Befunde

Gesang vom Band

Von anderer Spezies

Ohne arteigenen Gesang

Auswahl zw. versch.

Tutorgesängen

Akustische Isolation

Gesang/Reaktion

Tutorgesang ähnlich

Artfremde Gesangmuster

Antworten bevorzugt auf

arteigenen Gesang

Arteigener Gesang wird

gelernt

Arteigene Charakteristika

Gesang des Zebrafinken besteht aus angeborenen

und erlernten Anteilen


Verfeinern des Gesangs

� Zugang zur eigenen Vokalisation nötig

� Auditorische Rückkopplung

� Um eigenen Gesang mit der Schablone zu

vergleichen

Sensomotorische

Integration

www.effektive-mikroorganismen.eu


Arcopallium

Cerebellum

Rautenhirn

www.people.eku.edu

Gehirn eines Vogels

Mittelhirn

Nidopallium

Thalamus

Striatum

Pallidium

Hyperpallium

Mesopallium


BioEssays, Bottjer, 1997

Gesangsystem

Prämotorische Bahn:

Kontrolliert Produktion des

stereotypen Gesangs im

erwachsenen Vogel

Anteriore Vorderhirnschleife:

Notwendig für normalen

Gesang in jugendlichen

Vögeln


Prämotorische Bahn

HVC – RA – motorische Zentren im Hirnstamm

www.bio.ilstu.edu

Nucleus nervi hypoglossi (nXII)

Nucleus ambiguus (nAM)

Nucleus retroambigualis (nRAm)

Die Prämotorische Bahn ist das ganze Leben

lang an der Gesangproduktion beteiligt


BioEssays, Bottjer, 1997

Anteriore Vorderhirnschleife

HVC – AreaX – DLM – LMAN – RA

Für das Gesanglernen wichtig

Während der sensiblen Phase:

HVC neue Neurone, mehr synaptische

Verbindungen zum RA

MAN reduzierte synaptische Kontakte mit

RA


HVC

Telencephale Gesangregion im Nidopallium

am Gesanglernen junger Vögel

und an der Gesangproduktion adulter Vögel beteiligt

www.bio.ilstu.edu

� HVC-Volumenabnahme

� HVC-Volumenzunahme

erhält auditorische Informationen

aus dem „field L“


Area X

Im medialen Teil des Striatums

An der Gedächtnisbildung beteiligt

Bisher nur bei � nachgewiesen

www.bio.ilstu.edu

Größtes Kerngebiet des

Gesangsystems bei adulten �


MAN

Nucleus magnocellularis nidopallii anterioris

Fehlt bei Nichtsingvögeln MMAN ist an der

www.bio.ilstu.edu

Gesangproduktion beteiligt

LMAN spielt entscheidende Rolle

beim Gesangerwerb

LMAN adulter � beteiligt an der

Diskriminierung zw. eigenem

Gesang und dem Gesang

eines anderen �


RA

Nucleus robustus arcopallii

Indirekt am Gesanglernen junger Vögel

Und direkt an der Gesangproduktion adulter Vögel beteiligt

www.bio.ilstu.edu

� RA-Volumenabnahme

� RA-Volumenzunahme

Stellt den Ausgang des

Gesangsystems dar

Projiziert in Gebiete des Hirnstammes,

die in die Kontrolle von Syrinx

und Respiration involviert sind


� singen

� singen nicht,

Sexualdimorphismus

äußern angeborene Kontaktrufe

Korrelate auf neuronaler Ebene:

- Ausbildung der Prämotorische Bahn

- Gesangareale (wie HVC und RA) bei � > �

- AreaX bisher nur in � nachgewiesen

! Wirkung von Steroidhormonen

www.innovations-report.de


Zusammenfassung

� Syrinx = Gesangorgan der Singvögel

Zebrafink: „critical period learner“

Gesangsystem:

� Prämotorische Bahn - Gesangproduktion

� Anteriore Vorderhirnschleife - Gesangerwerb

� � und � unterscheiden sich auf

Verhaltensebene und auf neuronaler Ebene

� Steroidhormone spielen eine Rolle


Gesangsystem

www.bio.ilstu.edu


www.uni-kiel.de

Gesangsystem

100 µm thick sagittal vibratome section counterstained with a mixture of Toluidineblue and Methyleneblue


Brain Behav Evol, Farries, 2001

Gesangsystem


HVC

Area-X

DLM

LMAN

RA

nXII

Gesangareale:

Lokalisation und Funktion

Lokalisation

Nidopallium

Striatum

anteriorer

Thalamus

anteriores

Nidopallium

Arcopallium

Hirnstamm

Funktion

beteiligt am Gesangslernen und der Gesangs-

produktion; steuert zeitl. Abfolge der einzelnen

Silben & Motive

beteiligt an der Gedächtnisbildung

beteiligt am frühen Gesangserwerb

beteiligt am frühen Gesangserwerb und an der

auditorischen Rückkopplung

beteiligt an der Gesangsproduktion; steuert

Motoneurone für Respiration & Vokalisation

innerviert die Syrinx


www.8e.devbio.com

Sexualdimorphismus


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