PDF-Oszillationen bei Sammelbienen unter DD (4. Exp.)

Unter LD war in zwei Faserbereichen (siehe 3.1.2.1) eine signifikante PDF-Oszillation ge-funden worden. Ob es sich um eine auch im Dauerdunkel (DD) ablaufende endogene Schwingung oder um eine durch den äußeren Zeitgeber „Licht“ beeinflusste Reaktion handelt, sollte das vierte Experiment eruieren. Der Versuch fand gleich dem dritten

Experiment statt, jedoch unter Ausschluss des Lichts. Die Ergebnisse sind in der Abb. 3.6 auf S. 77 aufgezeichnet. Die verschiedenen Untersuchungsbereiche sind analog der Dia-gramme unter LD dargeboten, sodass gleiche Zeitpunkte untereinander liegen. Der durch-gehend schwarze Balken oben am Seitenanfang, parallel zur x-Achse orientiert, symboli-siert das Dauerdunkel und bezieht sich auf alle darunter abgebildeten Diagramme.

Auch unter Dauerdunkel bleibt die Anzahl der PDF-Neurone im Honigbienengehirn in etwa bei 30 (oberste Grafik in Abb. 3.6) und es ergeben sich keine Signifikanzen. Die Zellen teilen sich auf beide Gehirnhälften gleich auf (15). Es existieren in Bezug auf die circadiane Zeit (CT) und auf die Hemisphären keine Unterschiede. Ein dezentes Maxi-mum erscheint bei CT10 mit genau 31 Somata, das MiniMaxi-mum bei CT22 mit ungerundet 28,7 Zellkörpern. Als Grundlage dienen 5 bis 8 Proben mit einer Ausnahme von 4 Proben bei CT22.

Dagegen zeigt sich bei der PDF-immunreaktiven Färbeintensität ein deutlicher Zyklus (zweite Grafik von oben). Die höchste PDF-Konzentration für beide Gehirnhälften ge-mittelt entspricht 110 ± 14 Pixeln und wird bei CT22 verzeichnet. Schon beim nächsten gemessenen Punkt CT2 ist sie beträchtlich gesunken und erreicht bei CT6 schließlich ihren niedrigsten Wert mit 60 ± 6 Pixeln. Bis CT18 nimmt die Färbeintensität mäßig aber kontinuierlich zu und gipfelt anschließend nach einem steilen Anstieg wieder bei CT22.

Im Gegensatz zur LD- (siehe Kapitel 3.1.2.1) ist die DD-Oszillation – betrachtet für beide Gehirnhälften („both hemispheres“) – signifikant (p = 0,030). Erwähnenswert ist, dass die Signifikanz zwar in der rechten, nicht aber in der linken Hemisphäre auftritt. Die Fehler-bereiche sind relativ groß. Den Daten liegen pro Zeitpunkt sieben bis neun Proben zu-grunde.

Beinahe signifikant mit einem p-Wert von 0,064 erweist sich die circadian zeitliche Entwicklung des

Färbe-indexes in den PDF-Zellen – betrachtet für beide Hemisphären – unter DD (in Abb. 3.6 dritte Grafik von oben). Inte-ressanterweise zeigt sich hier eine Signifikanz in der linken (p = 0,022), nicht aber in der rechten Hemisphäre.

Der Kurvenverlauf, die Tiefst- und Höchstwerte entsprechen denen der eben geschilderten Grafen für die PDF-Färbeintensitäten (siehe Text oben und zweite Grafik („Cells - Intensity“)) bis auf die Tatsache, dass die Zahlenwerte nach unten verschoben sind.

Unter DD erweist sich wie schon unter LD (3.1.2.1) die PDF-Oszillation in den PDF-Neuriten in der Medulla (blaue Linie) als signifikant (p = 0,0097, unters-te Grafik in Abb. 3.6). Die höchsunters-te PDF-Färbeintensität (200 ± 5 Pixel) existiert zu CT22. Daraufhin sinkt sie über CT2 bis zu ihrem Minimum (162 ± 10 Pixel) bei CT6. Das Niveau wird in etwa bis CT14 gehalten, dann steigt die Kurve kontinuierlich wieder bis zu ihrem Höchstwert bei CT22.

Die Fasern, die im „Loop“ (schwarze Linie) entlangziehen, sind im Gegensatz zu LD unter DD nicht mehr signifikant gefärbt. Der Verlauf der PDF-Färbe-intensität hat seinen Peak bei CT18 (213 ± 7 Pixel), senkt sich stetig bis zum niedrigsten Pixelwert von 185 ± 15 bei CT10, wo er erneut bis zu seinem Maximum ansteigt. In der Grafik ist zusätzlich der PDF-Intensitätsverlauf der Fasern zwischen v-Lobus und Calyces (grüne Linie) integriert, aber auch er ist, wie schon unter LD, nicht signifikant. Die Daten

Cells - Index (DD)

between v-lobe and calyces, p = 0,238 between central brain/lobula, p = 0,527 through the medulla, p = 0,010

Abb. 3.6: Die PDF-Oszillationen in Gehirnen von Sam-melbienen unter DD anhand von sechs Zeitpunkten.

Untereinander platziert sind die Anzahl der PDF-Zellen („cellnumber“), die PDF-Färbeintensität („staining inten-sity“) und der Färbeindex („staining index“) des Zyto-plasmas („cells“) sowie die PDF-Färbeintensität („staining intensity“) der PDF-Fasern („fibers“), aufgetragen gegen die circadiane Zeit (CT) unter DD. Die Fehlerbalken ent-sprechen dem SE („standard error of mean“). Eine Be-schreibung der Kurvenverläufe befindet sich im Text.

beruhen wieder auf bis zu acht Tieren pro Zeitpunkt. Da sich andere Faserbereiche unter LD als nicht signifikant herausgestellt hatten sowie aus Zeitgründen, wurden sie unter DD nicht weiter ausgewertet.

Wie schon für LD erfolgte auch für DD der Versuch, die PDF-Neurone in verschiedene Größengruppen zu gliedern (Abb. 3.7 und Abb. 3.8 auf den Seiten 79 und 80). Die Auf-teilung der Größenklassen und die Darstellung der Diagramme entsprechen denen für LD.

Weder die Dreiteilung in kleine (≤ 200 µm², blaue Kurve), mittlere (201-300 µm², (magentafarbene Kurve) und große (> 300 µm², gelbe Kurve) Zellen noch eine der Zweiteilungen (Trennung in kleine (jeweils blau) und große Zellen (jeweils gelb) bei 250, 280 oder 300 µm²) ergeben in ihrer circadianen Entwicklung der Anzahl der Zellen einen signifikanten Fortlauf (p-Werte siehe in den Abbildungen).

Unter der Dreiteilung (Abb. 3.7, linke Spalte) ist die kleinste Fraktion auch die mit der geringsten Anzahl, so existieren bei CT6 nur 5 kleine Zellen, was dem Tiefstwert der Kurve entspricht. Die Anzahl erhöht sich mit zwei Sprüngen zu CT10 und CT22 bis zum Höchstwert beim zweiten Sprung, zwei Stunden vor Licht-an, auf 13 Zellen. Der Tiefpunkt bei CT6 und der Peak bei CT22 stimmen mit dem Mini- und Maximalwert der kleinen Zellen für die Färbeintensität (53 ± 12 Pixel und 103 ± 30 Pixel) sowie des PDF-Färbeindexes (20 ± 7 Pixel bei CT6, 19 ± 6 Pixel bei CT10 und 47 ± 23 Pixel bei CT22) überein. Der Fehlerbalken bei CT22 beträgt allerdings in jede Richtung 30 bzw.

50 Prozent!

Die Anzahl an mittelgroßen Neuronen verändert sich nur geringfügig über die Zeit. So registriert man bei CT22 einen Tiefstwert mit 12 und bei CT6 einen Höchstwert mit

14 Zellen. Der Verlauf der PDF-Färbeintensität weist in etwa die gleichen Extreme auf wie bei der kleinen Zellgruppe, nämlich bei CT6 (57 ± 7 Pixel) und CT22 (102 ± 16 Pixel), wo-bei der Fehlerbereich deutlich geringer ausfällt. Der höchste Zahlenwert für die Berech-nung des PDF-Färbeindexes liegt wie bei der kleinen auch bei der mittleren Zellfraktion bei CT22 und beträgt 59 ± 11 Pixel. Das niedrigste Ergebnis geht dem Peak allerdings direkt voraus und befindet sich demnach bei CT18 mit 38 ± 6 Pixeln.

Die Auszählung der Gruppe großer Zellen ergab wie bei den kleinen Neuronen bei CT6 die geringste Anzahl (9), dagegen kommen die meisten großen Zellen (13 Zellen) bei CT14 vor. Bei den übrigen Zeitpunkten bleibt die Anzahl auf etwa einem Niveau zwischen 11 und 12. Der Fortlauf der PDF-Färbeintensität der großen Zellen ist signifikant

(p = 0,004). Er gipfelt in einem Peak (128 ± 11 Pixel) bei CT22 und schwankt ansonsten zwischen ca. 60 und 95 Pixeln. Sein tiefster Datenpunkt liegt bei CT10 (61 ± 11 Pixel). Die Absolutwerte für die großen Zellen in der PDF-Färbeindex-Grafik entsprechen zeitlich

denen der PDF-Färbeintensitäts-Grafik und erreichen ihren Höchstwert von 56 ± 10 Pixeln bei CT22 und ihren Tiefstwert von 32 ± 9 Pixeln bei CT10.

Bei der ersten Zweiteilung (rechte Spalte in Abb. 3.7) wurden wie schon unter LD die kleinen und mittleren Zellen zusammengefasst und die großen Zellen, die in ihrem PDF-Färbeintensitäts-Verlauf eine Signifikanz aufweisen, belassen. Jedoch führte das nicht zu weiteren Signifikanzen (siehe p-Werte in den Diagrammen). Die gelben Kurven (große Zellfraktion) stimmen infolgedessen mit den gelben Grafen der linken Spalte der ent-sprechenden Abbildung überein, die blauen zeigen den zeitlichen Fortgang der neu definierten kleinen Gruppe. Die Anzahl der kleinen Zellen hat sich logischerweise erhöht, die höchste Zahl wurde wieder bei CT22 gezählt. Die Zeitpunkte für die Minima und Maxima für die PDF-Färbeintensität änderten sich nicht. Der PDF-Färbeindex prägt sich wesentlich deutlicher aus, behält sein Maximum bei CT22 und sein Minimum bei CT6. Es ergaben sich keine neuen Signifikanzen.

Intensity (DD) Cellnumber - 3 groups (DD)

0

Abb. 3.7: Die PDF-Oszillationen in Gehirnen von Sammelbienen unter DD nach Aufteilung der PDF-Neurone in drei Größenklassen (Zellen ≤ 200 µm², 201 bis 300 µm² und > 300 µm², linke Spalte) und in zwei Größen-klassen (Trennung bei 300 µm², rechte Spalte).

Zwei weitere Einteilungen in verschiedene Größengruppen erfolgten mit den Grenzwerten 280 und 250 µm² (Abb. 3.8). In allen Fällen bleibt die Fraktion der als groß definierten Zellen im zeitlichen Verlauf der gemessenen PDF-Färbeintensität signifikant (p-Wert für die Zellfraktion > 280 µm² = 0,004; für > 250 µm² = 0,020), bei der Gruppe mit den kleinen Zellen jedoch nicht. Die Zellanzahl und der Färbeindex ergaben in ihrer circadian zeit-lichen Entwicklung gleichfalls keine Signifikanzen.

Cellnumber - 2 groups (DD)

0 Cellnumber - 2 groups (DD)

0

Abb. 3.8: Die PDF-Oszillationen in Gehirnen von Sammelbienen unter DD nach Aufteilung der PDF-Neurone in jeweils zwei Größenklassen (Trennung bei 280 µm²; 250 µm²). In der linken Spalte sind die PDF-Neurone in

≤ 280 bzw. > 280 µm² getrennt, in der rechten Spalte ≤ 250 und > 250 µm².