Forscher der Universität Konstanz haben mit japanischen Wissenschaftlern die Geruchswahrnehmung der nachtaktiven amerikanischen Schabe untersucht und dabei herausgefunden: Über ihre vier bis fünf Zentimeter langen Antennen können die Tiere die Welt um sie herum räumlich wahrnehmen.

Registrieren die Duftsensoren ihrer Antennen beispielsweise einen Sexuallockstoff, dann erzeugen die Neuronen in ihrem Gehirn aus diesen Informationen eine dreidimensionale Duftkarte. Möglich wird dies, weil die Neuronen des Geruchssinns im Hirn von Schaben eine räumliche Struktur bilden, wie die Forscher der Universität Konstanz im Fachmagazin "Current Biology" berichten. Mit ihren körperlangen Antennen nimmt die Schabe demnach aufeinander folgende Stichproben von Düften aus der Umgebung auf. Zu diesem Zweck befinden sich auf den Antennen Geruchsrezeptoren, die jeweils mit ganz speziellen Duftmolekülen interagieren. Über die Position der Rezeptoren auf den Antennen erhalten die Insekten Informationen über die räumliche Position eines Duftstoffes.

Ein Blick in das Hirn einer Schabe

Die Forscher untersuchten für ihre Studie, wie das Schabenhirn auf den Duftstoff des weiblichen Sexualpheromons reagiert und wie der für dessen Wahrnehmung zuständige Nervenknoten, der Makroglomerulus, strukturiert ist. Mit bildgebenden Verfahren kartierten sie so das Hirn der Schabe. Wie die Wissenschaftler feststellten, spiegelt der Makroglomerulus die räumliche Anordnung der Antennensensoren für die Sexualpheromone wider – eine Punkt-für-Punkt-Zuordnung. So regen Rezeptorneuronen vom entfernteren Teil der Antenne den mittleren Teil des Makroglomerulus an, während Rezeptorneuronen vom näheren Teil der Antenne einen seitlicheren Teil aktivieren. Rezeptoren, die sich auf der Antenne nebeneinander befinden, sind im Makroglomerulus ebenfalls nebeneinander angeordnet.

Dreidimensionale Geruchswelt

Die Forscher haben damit demonstriert, dass es einen "olfaktorischen Homunkulus" gibt, eine im Gehirn eingebaute Orientierungshilfe für Gerüche im Raum. Die Studie beschreibt damit die erste neuronale Architektur, die in der Lage ist, Gerüche zu kartieren. Gleichzeitig ist es ein erster Hinweis, dass Schaben ihre Außenwelt räumlich wahrnehmen – allerdings als dreidimensionale Geruchswelt.

An der Universität Konstanz wird nun daran weiter geforscht, inwiefern sich die Ergebnisse der Studie auf andere Insekten, wie Fliegen und Bienen, übertragen lassen, die sehr kurze Antennen haben. Am Ende geht es immer aber auch um grundsätzliche Mechanismen der Informationsverarbeitung im Hirn – auch des Menschen.