von Lars Wöhlbrand ; Marvin Dörries ; Roberto Siani ; Arturo Medrano-Soto ; Vanessa Schnaars ; Julian Schumacher ; Christina Hilbers ; Daniela Thies ; Michael Kube ; Richard Reinhardt ; Michael Schloter ; Milton H. Saier ; Michael Winklhofer ; Ralf Rabus
It is widely accepted that birds possess two systems for orientation and navigation: a compass and a map. One hypothesis for these mechanisms is that birds possess tiny magnets (magnetite particles) that respond to the magnetic field. The existence of this particles can be tested by a strong but brief magnetic field pulse. Thus, we performed simulated pulse studies where we were able to reproduce some results from literature and make some predictions for future experiments. Also, we tested the bird’s navigational ability using the inclination compass in a reinforcement learning setting. In these studies, the learning agent was able to successfully navigate and show experimentally discovered properties of navigation, such as extrapolation.
Es ist allgemein anerkannt, dass Vögel über zwei Systeme zur Orientierung und Navigation verfügen: einen Kompass und eine Karte. Eine Hypothese zu diesen Mechanismen ist, dass Vögel winzige Magnete (Magnetitpartikel) besitzen, die auf Magnetfelder reagieren. Die Existenz dieser Partikel lässt sich durch einen starken, aber kurzen Magnetfeldimpuls nachweisen. Daher führten wir simulierte Impulsstudien durch, in denen wir einige Ergebnisse aus der Literatur reproduzieren und Vorhersagen für zukünftige Experimente treffen konnten. Außerdem testeten wir die Navigationsfähigkeit des Vogels mithilfe des Neigungskompasses in einer Umgebung mit bestärkendem Lernen. In diesen Studien konnte der lernende Agent erfolgreich navigieren und experimentell entdeckte Navigationseigenschaften wie Extrapolation zeigen.
von Thiemo Karwinkel ; Michael Winklhofer ; Dario Allenstein ; Vera Brust ; Paula Christoph ; Richard A. Holland ; Ommo Hüppop ; Jan Steen ; Franz Bairlein ; Heiko Schmaljohann
von Somayeh Souri ; Daniel Timmer ; Daniel C. Lünemann ; Naby Hadilou ; Katrin Winte ; Antonietta De Sio ; Martin Esmann ; Franziska Curdt ; Michael Winklhofer ; Sebastian Anhäuser ; Michele Guerrini ; Ana M. Valencia ; Caterina Cocchi ; Gregor Witte ; Christoph Lienau
Magnetorezeption; Konditionierung; Immediate early genes (IEG); Neuronale Nachverfolgung; Hochschulschrift
This study examines magnetic conditioning in rainbow trout through operant conditioning to assess magnetosensitivity in a controlled lab setting. A shuttle box setup was developed to reinforce movement between compartments by training trout to respond to magnetic stimulus (S+) changes. This method showed that trout could distinguish magnetic stimuli and retain the discrimination ability without reinforcement. For the neuroanatomical investigation, previous studies in birds and fish suggest that trigeminal brain areas may mediate magnetic perception. A DiI stain was applied to the trigeminal nerve to track its brain projections, identifying regions potentially sensitive to magnetic stimuli through immediate early gene (IEG) expression. Within the present study, cFos antibodies were validated for trout, histochemical staining was optimized, and an ELISA cortisol assay was utilized to measure stress during stimulation. Behavioral and cortisol data confirmed that low-stress conditions were maintained, supporting clear observation of neural activity in response to magnetic stimuli.
Diese Studie untersucht die Magnetosensitivität bei Regenbogenforellen mithilfe einer operanten Konditionierung. Es wurde eine Shuttle box entwickelt, um die Bewegung zwischen den Kammern zu verstärken, wenn ein konditionierter magnetischer Reiz (S+) auftrat, indem die Forellen darauf trainiert wurden, auf vertikale und horizontale Magnetfeldänderungen zu reagieren. Diese Methode zeigte, dass die Forellen magnetische Reize unterscheiden und die Fähigkeit zur Unterscheidung auch ohne Verstärkung beibehalten konnten. Für die neuroanatomische Untersuchung deuten frühere Studien bei Vögeln und Fischen darauf hin, dass trigeminale Hirnareale die magnetische Wahrnehmung verarbeiten können. Der Trigeminusnerv wurde mit einer DiI-Färbung markiert, um seine Hirnprojektionen zu verfolgen und Regionen zu identifizieren, die durch die Expression von immediate early gene (IEG) möglicherweise auf magnetische Reize reagieren. Verhaltens- und Cortisoldaten bestätigten, dass die Bedingungen für geringen Stress aufrechterhalten wurden, was die eindeutige Beobachtung neuronaler Aktivität als Reaktion auf magnetische Stimuli unterstützt.
