Verständnisfragen Flashcards
(19 cards)
Was ist mit der Unterscheidung zwischen proximaten Mechanismen und ultimaten Ursachen gemeint, warum ist diese wichtig? Beispiel
a. Proximate Mechanismen- sind die Mechanistische Aspekte, die das Verhalten erklären. Sie beschreiben wie irgendwas im Verhalten funktioniert, d.h die direkten, unmittelbaren Mechanismen eines Verhaltens. Biologische Funktionen zählen dazu. Diese Mechanismen werden in der molekularen, systematischen, und Verhaltensbiologie untersucht.
Ultimate Ursachen- (auch ultimate Mechanismen genannt) erklären, warum diese Mechanismen in der Evolution entstanden sind, und werden in der Evolutionsbiologie betrachtet. Es ist wichtig die ultimaten Ursachen zu kennen, weil alle biologische Funktionen ein Resultat der Evolution sind. Die sind Darstellungen der Erfahrungen und Umgebungen der Vorfahren. Zum besseren Verständnis der heutigen Eigenschaften ist es wichtig zu wissen, warum und wie sie entstanden sind.
b. Beispiele der Proximate Mechanismen: Verschaltung von Neuronen im Hirn, Hormonspiegel, Interaktion mit der Umwelt (biotisch und abiotisch), sensorische Wahnehmung, Muskelaktivität.
c. Beispiele der ulimaten Ursachen: Selektionsvorteile
Labelled line code (Ortskode) vs. population coding (Populationscode), Prinzip, je ein Beispiel
Labelled line Coding- die Wahrnehmung eines Reizes durch einer spezifischer Zelle, wie z.B die Geschmacksrezeptoren. Jedes Geschmack hat sein eigenes Rezeptor – Süßigkeiten schmecken süß, weil nur die süß wahrnehmende Rezeptoren aktiviert werden. (eine Geschmackkonspe enthält einen Geschmackrezeptor für jede Geschmacksrichtung). Experimentel kann es mithilfe des Mäuseneperiments erklärt werden: Rezeptoren für Bitter wurden in eine andere Rezeptorzelle (süß) verpflanzt -> Maus schmeckt süß obwohl sie einen bitterste frisst.
Population Coding- die Wahrnehmung, wie die Rezeptoren relativ zueinander aktiviert werden, wie z.B beim Farbensehen. Es gibt 3 Zapfen mit unterschiedlichen Absorptionsspektren (Blau, Grün, Rot). Man kann mehr als 3 Farben unterscheiden, da die Stärke der Aktivierung der drei Rezeptoren bzw. der folgenden Neuronen ermittelt wird.
Kettenreflexe und zentrale Mustergeneratoren (CPG)
Es gibt 2 mögliche Motorikorganisationen:
1. Kettenreflexe- ein komplexes Verhaltenssequenz besteht aus mehreren individuellen Reflexkomponenten, indem das Endprodukt eines Reflexes den nächsten Reflex auslöst. Das wird dadurch ermöglicht, indem alle Elemente naheinander liegen, damit nach der Anschaltung des ersten Komponents können die nächsten passiv durchgeführt werden.
- Eine alternative Hypothese wird als das zentrale Mustergenerator bezeichnet. Sie beschreibt ein rhythmisches Aktivitätsmuster, das durch den Schaltungen in dem ZNS generiert, ohne dass dafür sensorische Information benötigt wird (Beispiele dafür sind laufen, atmen, kauen, fliegen (Heuschrecken)). Der Rhythmus der Mustern könnte durch Schrittmacher erzeugt werden: Ein oder mehrere Neuronen arbeiten zusammen als ein Kernoszillator, der Neuronen zu einem rhythmischen Motormuster zwingt (z.B bei dem Atmen). Ein einfaches Rhythmus kann durch einem Halb-Zentrum Oszillator erzeugt werden, indem zwei Neuronen sich reziprok inhibieren. Wenn diese Neuronen isoliert sind, feuren sie nicht stoßweise (in bursts) aber wenn sie zusammen sind, stellen sie alternierende Aktivitätsmuster her.
Wie würden sie experimentell prüfen, ob eine rhythmische Bewegungsweise eines Tieres durch einen Kettenreflex oder einen CPG für gesteuert wird ?
Ein gutes Beispiel für eine rhythmische Bewegung ist die Aktivierung von den Flugheber- und -senkermuskeln bei dem Flug einer Heuschrecke. Es gibt eine fixierte (festgelegte?) temporale Beziehung zwischen den Motorneuronen in den jeweiligen Muskeln. Der Unterschied zwischen der Auslösung einer durch einen Kettenreflex gesteuerten Bewegung und einer durch einen CPG gesteuerten Bewegung ist, dass die Bewegung im Abwesenheit eines sensorischen Inputs immer noch ausgelöst werden kann, wenn es durch einen CPG gesteuert wird. Um es experimentell zu prüfen, ob die Aktivierung von den Heber- und Senkermuskeln in einer Heuschrecke durch einen Kettenreflex oder einen CPG gesteuert wird, kann man den Kopf und Abdomen einer Heuschrecke abschneiden, um das Zentralnervensystem von sensorischen Inputs zu trennen. Wenn die Muskeln immer noch rhytmisch arbeiten könnten und noch mit der temporalen Beziehung, kann man ausschließen, dass sie durch einen CPG gesteuert sind.
Was ist ein Kommandosystem ? Wo tritt es auf, was kontrolliert es ?
a. Ein Kommandoneuron beschreibt das Konzept, dass einzelne Neurone oder kleine Populationen spezifische, natürlich vorkommende Verhaltensweisen befehligen können. Komplexe Information wäre durch die Aktivität eines Neurons kodiert. Ein Kommandosystem wäre eine ganze Gruppe von Nervenzellen, die involviert sind. Dieses Konzept ist dem Konzept einer Großmutterzelle ähnlich: es gibt eine Zelle, die zur Erkennung der Großmutter (oder eines jeweiliegen Mensches) dient. Ein Kommandosystem spielt bei dem Fluchtverhalten eine wichtige Rolle (determiniert das Fluchtverhalten?). Dieses Verhalten ist für ein Tier so wichtig, dass es zuverlässig ausgelöst werden kann, messbar ist, und eine exakte Verzögerung hat.
b. Stimulus → Sense Organ → Decision Stage → Escape Response
i. Das Kommandoneuron tritt bei dem Decision Stage auf
c. Kommando-Neuron, Steuerungs-Neuron, E command neuron, eine hypothetische Nervenzelle, die notwendig und hinreichend für die Auslösung ganz bestimmter Verhaltensweisen (Verhalten) ist. Bei Wirbellosen und auch bei Fischen gibt es Hinweise auf solche Neurone, die viele eingehende Erregungen verrechnen und ein spezifisches motorisches Programm aktivieren bzw. hemmen. Meist haben aber ganze Gruppen von Nervenzellen eine solche Kommando-Funktion; außerdem spielt der Verhaltenskontext dabei eine Rolle. In der Regel sind die motorischen Leistungen jedoch mehr oder weniger flexibel und komplex, können von unterschiedlichen Nervenverbänden aktiviert werden und meist nicht nur eine bestimmte Reaktion auslösen (Parallelität anstelle einer strengen Hierarchie); zudem erlauben Rückkopplungen in den Verschaltungen Korrekturen. Dies illustriert deutlich, daß eine monokausale, lineare Betrachtungsweise des komplexen Nervensystems in der Regel nicht ausreichen kann.
Beispiele für Kommunikation, die nur für Sender oder Empfänger vorteilhaft sind ?
a. Wenn eine Beute versucht, das Räubersignal zu stören (jamming), ist die Kommunikation nur für den Sender vorteilhaft. Aber auch ein Räuber kann seine Beute betrügen: Male fatale sind Räuber, die die weibliche Antwort auf das Signal eines Männchens nachmachen können.
b. Das Männchen Signale ausgeben müssen könnnte für sie ein Nachteil sein. Räuber könnten die Signals lauschen und so die Beute besser detektieren. Hier ist die Kommunikation für den Empfänger vorteilhaft.
c. Sexuelle Kommunikation (Erkennung und Lokalisierung eines Männchens/Weibchens) wäre sowohl für Sender als auch für Empfänger vorteilhaft. Das Ignorieren oder die Vernachlässigung des Signals wäre für beiden ein Nachteil.
Bilden Kommentkämpfe als Teil aggressiven Verhaltens ein Kommunikationssystem und sind diese vorteilhaft für Sender und Empfänger ? warum ?
Das Ziel von Kommunikation ist die erfolgreiche Informationsübertragung vom Sender zum Empfänger. Kommunikation muss nicht nur akustisch sein: sie kann auch über visuellen, olfaktorischen, physikalischen, und gustatorischen Signalen geschehen. Kommentkämpfe dienen dem Festlegen der Rangordnung innerhalb einer Gruppe von Tieren (Wiki), ohne eine Verletzungsgefahr. Kommentkämpfe sind oft hoch ritualisiert und abgestuft. Am Beispiel von Grillen ist jede Stufe aggressiver, jedoch sollte zu keinen Verletzungen komment. Während eines Kommentkampfes können die Tieren ihre relativen Größen und Fitness feststellen, dadurch dass sie miteinander kommunizieren. Kommentkämpfe sind adaptiv, weil sie es den Gegnern erlauben, den Kontrahenten einzuschätzen und zu einer Entscheidung zu kommen, ohne sich zu verletzen bzw. zu töten. (Spektrum). So stellen Kommentkämpfe ein vorteilhaftes Kommunikationssystem für sowohl den Sender als auch den Empfänger.
Welche Vorteile bieten neuronale Karten in Nervensystemen ?
a. Neuronale Karten sind die Gruppierung von Neuronen, deren Eigenschaften systematisch mit der Umwelt oder mit den Aktivitäten anderen Neuronen verbunden sind. Die Systematizität wird durch eine topographischen Karte erschafft, indem nahliegenden Positionen der Input Space (Wahrnehmungsbereich?) (oder Output Space für Motorik Karten) mit nahliegenden Positionen auf der neuronalen Karte korrespondieren.
b. Vorteile der Neuronen Karten sind:
Die kurze Wege einer Karte ermöglichen schnellere lokale Verarbeitung, sparen an Platz, und ermöglichen eine bessere direkte Blutversorgung in die aktiven Regionen im Hirn. Topographie zeigt eine Kontruierbarkeit in der Entwicklung und kann leichter erhaltet werden.
Wie würden Sie testen, ob ein Verhalten angeboren ‚gekonnt‘ oder erlernt wird ?
a. Zwei Merkmale eines angeborenen Verhaltens sind eine Erbkoordination (Instinktbewegung) und ein angeborener Auslösermechanismus (AAM).
i. Angeborener Auslösemechanismus (AAM): neurale Mechanismen (informationsverarbeitendes Teilsystem des Zentralnervensystems), die Schlüsselreize identifizieren bzw. interpretieren und ein adäquates Verhalten erzeugen. Viele Neugeborenen Tieren sind sofort in der Lage auf Schlüsselreize zu reagieren. ein Bsp. dafür wäre Nahrungsaufnahme bei Küken, die sofort wissen was Futter ist und wie sie es aufnehmen sollen.
Angeborener Auflösungsmechanismen haben 3 charakteristische Eigenschaften:
- Schlüsselreiz-Erkennung und die folgende Verhaltensweise ist angeboren und artspezifisch.
- ohne AAM-> keine Reaktion auf Schlüsselreize
- Jeder Schlüsselreiz hat ein eigener AAM (Reaktion auf Reiz ist stereotyp)
ii. Erbkoordination (fixed action pattern): ausgelöst durch AAM; stereotypes Bewegungsmuster, das bis zum Ende durchgeführt wird, wenn es einmal aktiviert wurde, auch wenn der Schlüsselreiz entfernt wird (z.B. Eirollbewegung bei der Graugans) Des Weiteren muss die Antwort auf den Reiz sich in allen Individuen einer Art befinden, auch bei isolierten Exemplaren dieser Art, ohne vorherige Ausübung des Verhaltens.
b. Zwei Merkmale eines erlerntes Verhaltens sind Flexibilität und Kosten und eine sensible Phase
i. Sensible Phase: ein Zeitfenster, wo alles/vieles erlernt wird; Prägung
c. Nach der Wegnahme eines sensorischen Signals wird ein erlerntes Verhalten abgebrochen. Demgegenüber wird ein angeborenes Verhalten trotzdem vollständig durchgeführt.
Welche Betrachtungsebenen für das Verständnis von Nervensystemen kennen Sie ? Warum ist es wichtig, diese Ebenen zu trennen ?
Die drei Betrachtungsebenen für das Verständnis von Nervensystemen sind: Ziel, Algorithmus, und Implementierung. Jede Ebene stellt ein analytisches Niveau dar, das für ein jeweiliges System verstanden werden muss. Die Ziel Ebene beschreibt die Funktion eines Systems und eben der Grund seiner Funktion. Die Algorithmus Ebene beschreibt wie das System seine Funktion erfüllt: was wird dafür benutzt und manipuliert, um das Ziel zu erreichen. Die Implementation Ebene beschreibt wie das System physikalisch realisiert wird (Am Beispiel von Sehen: welche neuronale Strukturen und Aktivitäten implementierent das visuelle System)
Nennen Sie die 5 erforderlichen Leistungen in abstrakter Form, die ein Organismus für sein Überleben und seine Fortpflanzung erbringen muss. Sind Sie anderer Meinung ? Warum ?
Die 5 erforderlichen Leistungen für das Überleben und Fortpflanzung eine Organismus sind:
a. Objekterkennung/wiedererkennung: Sensorik
b. Zielgerichteter Bewegungsablauf: Motorik
c. Navigation: in Abhängigkeit von Reichweite
d. Gedächtnis: in Abhängigkeit von Lebensdauer
e. Entscheidungsfindung: in Abhängigkeit von Motivation
f. relevante Sinnesmodalitäten: artspezifische Weltbilder
g. Artspezifische Sensomotorik und motorische Intelligenz
Warum gibt es eine “jamming avoidance response” bei schwach-elektrischen Fischen?
a. Schwach-elektrischen Fischen erzeugen einen elektrischen Feld über ihre Haut, um durch Veränderungen im Feld ihre Umgebung wahrzunehmen und mit anderen schwach-elektrischen Fischen ihres Arts zu kommunizieren.
(((b. Kurze Einleitung- Antwort JAR ist im Teil c: Ein schwach elektrischer Fisch ist in der Lage einen Strom entlang seines Körpers zu erzeugen, mittels seines von Muskeln abgeleiteten elektrischen Organs (EO), welches sich in seinem Schwanz befindet. Dieser Strom produziert ein elektrisches Feld um dem Fisch, welches die Kommunikation und Elektrolokalisierung dient. Jede Entladung des elektrischen Organs (EOD) ist das Produkt von hunderten bis tausenden synchronisierten Aktionspotentiale von seriell oder parallel geschalteten Zellen. Elektrorezeptoren, die über die Haut des Fisches verteilt sind, können das Feld des eigenen Fisches und von nah schwimmenden Fischen wahrnehmen. Die Wahrnehmung seines eigenen Feldes hilft bei der Elektrolokalisierung. Ein Fisch kann die Größe, die Entfernung, die Gestalt und das Material eines nahegelegenen Objektes anhand seines Einflusses auf das elektrische Feld des Fisches bestimmen. Ein Objekt projiziert elektrische Bilder auf die elektrorezeptive Haut einfach durch seinen Gegenwart im Feld.)))
c. Wenn zwei Fische mit ähnlichen Grundfrequenzen nah beieinander schwimmen, würden ihre EODs eine Schwebungsfrequenz induzieren, was die elektrosensorischen Systeme der Fische stört. Um das zu vermeiden kann der Fisch mit der höheren Frequenz sein EOD erhöhen (Amplitude Modulation AM) bis der Frequenzunterschied zwischen den beiden Fischen groß genug ist . Dieses Verhalten wurde “jamming avoidance response” oder “JAR” genannt. Einige schwach elektrische Fische, wie z.B. Eigenmannia virescens, können ihre EOD sowohl erhöhen als auch erniedrigen, um das Jamming zu vermeiden
Warum kämpfen Tiere ? Wie kämpfen Tiere?
a. Eine der am häufigsten in der Natur auftretenden Verhaltensarten ist die Aggression von Tieren. Die Aggression ist darauf zurückzuführen, dass nicht alle Tiere ihre Bedürfnisse mit den in der Natur vorhandenen Ressourcen decken können. Vor allem der „Kampf ums Dasein“ ist zwischen zwei Individuen einer Art am stärksten, weil sie um dieselbe Nahrung, Unterkunft, Paarungspartner sowie dasselbe Territorium konkurrieren.
b. Kämpfe könnten Kommentkämpfe oder Beschädigungskämpfe sein. Der Kommentkampf findet nur gegenüber Sozialpartnern (nie gegen Freßfeinde oder ähnliche) Anwendung und besteht in Verhaltensweisen, die ernsthafte Beschädigungen durch Hörner, Zähne, Giftzähne, Hufe usw. ausschließen. Sie sind oft hoch ritualisiert und abgestuft, worin die nächste Stufe aggressiver ist als die vorherigen. Kommentkämpge werden durch längeres Drohverhalten eingeleitet und können beim Schlagen enden. Trotz der Aggression sollte bei Kommentkämpfe zu keinen Verletzungen kommen. Beschädigungskampf, aggressive Auseinandersetzung, die auf Verletzung oder Tötung des Gegners zielt, im Gegensatz zum Kommentkampf, der nach erblich festgelegten Regeln verläuft, die ernste Verletzungen verhindern. Der Beschädigungskampf ist bei vielen Tierarten in sozialen Auseinandersetzungen häufig oder ist zumindest gelegentlich zu beobachten.
Warum und wie können z.B. bei Grillen und Hirschen verschiedene Kampfstufen unterschieden werden ?
a. Die verschiedene Kampfstufen von Grillen- und Hirschenkämpfe können unterschieden werden, anhand von physiologischen und akkustischen Merkmalen. Nach einem Antennenkontakt wird entschieden, ob der Kampf weitergeführt wird oder ob er schon abgebrochen wird, entweder durch einem Mutual Avoidance oder nach einem Siegesgesang eines Männchens.
(Mögliche Gründe für Kampfunterbrechung sind: Risikoabschätzung durch eigene Körpergröße/Kampfstärke, gegenrische Kampfstärke; Wert der Ressourcen; Kommentkampf; niedrige Motivation. ?) Die unterschiedlichen Kampfstufen bei Grillen und Hirschen können unterschieden werden, weil jede Stufe durch ein bestimmtes Verhalten/bestimmte Interaktion charakterisiert ist, und das eingehen in die weitere Stufe ergibt Informationen über die Motivation, die Gründe für den Kampf, die Körperstärke und andere Eigenschaften des Verhaltens zw. Individuen derselben Art.
b. Wenn keine Grille flieht, verläuft der Kampf in weiteren Stufen, infolgedessen eine Grille (Stufe 3) oder beide Grillen gleichzeitig (Stufe 4) ihre Mandibeln weit auseinander spreizen. Die Stufe 5 veranschaulicht das Mandibelsperren. Dabei verhaken sich zwei Grillen mittels ihren Mandibeln miteinander und schubsen einander in verschiedenen Richtungen. Die Stufe 6 bildet das Ringen – die letzte und höchste Stufe des Grillenkampfes. Es kann dazu kommen, dass die Grillen sich trennen und gleich wieder einander angreifen. Außerdem kann es passieren, dass eine Grille auf ihrem Rücken während des Kampfes landet und der andere sie beißt.
Warum ist sensorische Rückkopplung bei der Lokomotion wichtig ?
a. Durch die sensorische Rückkopplung kann die Bewegung kontrolliert werden. Ein Tier kann seine Bewegung nach der Wahrnehmung eines Reizes entsprechend anpassen.
b. Sensorische Information muss in der passenden Weise mit motorischer Aktivität rekombiniert werden, um adaptives Verhalten hervorzubringen. Fast alle zielorientierten lokomotorischen Aktivitäten werden durch sensorische Information steuernd modifiziert. Das ist für ein Tier wichtig, denn Kursabweichungen müssen detektiert und korrigiert werden. Die relevante Information von allen entsprechenden Sinnesorganen wird im Gehirn konvergent auf eine Gruppe von absteigenden Abweichungsdetektorneuronen zusammengeschaltet. Jeder dieser Abweichungsdetektoren ist auf Grund seines spezifischen sensorischen Eingangs darauf programmiert, eine ganz bestimmte Art von Kursabweichung zu signalisieren. Die Aktivität dieser Abweichungsdetektoren stellt eine Fehlermeldung dar, die mit der Aktivität der richtigen Motorneuronen integriert werden muss, um eine ausgleichende Steuerreaktion zu erzeugen.
Welche Eigenschaften zeigen die Neurone, die Elemente eines zentralen Mustergenerators bilden ?
Excitable Membranes with Ca2+ Ion Channels (nacharbeiten?)
Was sind betrugssichere Merkmale, warum sind diese wichtig ?
a. Betrugssichere Merkmale sind Merkmale, die nicht gefälscht werden können. Beispiele dafür sind die Ausdauer eines männlichen Frosches beim Singen und die Gesangsrepertoire eines Vögels. Singen ist für ein Frosch energetisch teuer, dehalb muss ein Männchen gut ernährt und fit sein, um lang zu singen . Der Ernährungsstatus lässt sich nicht kaschienen. Es gibt sogar ein Zusammenhang zwischen der Pulsrate und dem Paarungserfolg: je höher die Pulsrate, desto größer ist der Energieaufwand. Weibliche Vögeln achten auf die Größe des Gesangsrepertoires. Mehr Strophen bedeuten für das Weichben bessere Gene für Entwicklung+Neurogenese und Lernfähigkeit+Gedächtnis.
b. Betrugssichere Merkmale sind für die sexuelle Selektion wichtig, da sie auf einen direkten Vorteil hinweisen, nämlich gute Gene des Paarungspartners. diese vereinfachen die Auswahl und führen nach der Paarung zu besseren, stärkeren Nachkommen (also Verbesserung der Art).
Welche neuronalen Komponenten sind an der Pulsratenerkennung von Grillengesängen im Grillengehirn bekannt ?
a. Gläserne Grille
i. In erstem Ganglion: wenige Neuronen, die an Hören beteiligt sind
b. AN2: ein Kommandoneuron für Ausweichbewegungen bei Ultraschall; Burt-Kodierung und Merkmalserkennung
i. Muskelableitung, Schallsignalgegeber, einige Muskeln kontrahieren sich stärker
c. Gesangserkennung
i. Information von AN1 geht zu LN3 (lokales Neuron)
∞ AN1 macht viel, kodiert Schallpulsen
∞ LN2 erzeugt wenige Spikes
∞ LN3 feuert, hat eine längere Latenz, wenige Spikes
∞ LN4 (Erkennungsneuron) erkennt nicht nach einer Pulsrate (wird aber aktiviert)
Was ist der Zusammenhang zwischen Kampfkraft und Motivation ?
a. Je größer die Motivation zum Kämpfen, desto höher ist die Kampfkraft.
b. Es gibt zwei Faktoren, die den Kampf beeinflussen können: Kampfstärke und Motivation. Die physikalischen Eigenschaften, wie die Größe, Muskelstärke, Waffen und das Gewicht, beeinflussen die Kampfstärke. Die Motivation hängt davon ab, ob eine Grille über genug Ressourcen (Nahrung, Paarungspartner usw.) verfügt und ob sie kürzlich in einen Kampf getreten ist. Für die Motivation der Grille spielen die Hormonen ebenso eine große Rolle. Bei Niederlage werden die Hormone Serotonin und Stickoxid produziert, aufgrund derer die Grille bei dem darauffolgenden Kampf die Tendenz zur Flucht zeigt. Beim Sieg wird dagegen das Hormon Octopamine produziert, welches bei dem nächsten Kampf zur größeren Kampfbereitschaft führt. Die unterschiedliche Kampfbereitschaft von Grillen lässt sich durch die Wirkung von Hormonen erklären.
