Der angeborene Blick in den Kühlschrank

6. Februar 2017
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Die Nahrungssuche wird nicht automatisch durch ein Hungergefühl ausgelöst. Zu dieser Erkenntnis kamen Pharmakologen, die einen neuronalen Schaltkreis entdeckt haben. Dabei stellte sich heraus, dass das Beschaffen von Nahrung ein vom Hunger unabhängiger Prozess ist.

Die Suche nach Nahrung ist ein Urinstinkt von Mensch und Tier. Aber was genau sich dabei im Gehirn abspielt, war bislang unbekannt. Jetzt wurde ein neuronaler Schaltkreis entdeckt, der die Nahrungssuche aktiviert. Spektakulär daran ist, dass die Aktivierung des Signalwegs unabhängig vom Hunger ist.

Dr. Tatiana Korotkova and Dr. Alexey Ponomarenko vom Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) in Berlin und dem Exzellenzcluster NeuroCure konnten damit eine Wissenslücke schließen. Der Fund erlaubt ein völlig neues Verständnis von sowohl biologischen als auch krankhaften Prozessen.

Nach dem Essen ist vor dem Essen

Wenn die Gedanken trotz Sättigungsgefühl ums Essen kreisen, ist das ganz normal. Denn Nahrungssuche ist ein angeborener Instinkt. Während das Jagen und Sammeln für unsere Vorfahren überlebenswichtig war, führt uns das evolutionäre Erbe im 21. Jahrhundert an den Kühlschrank oder in den nächsten Supermarkt. Aus Sicht von Neurowissenschaftlern ist dieser Vorgang hochinteressant, nicht zuletzt weil Probleme in diesem Bereich möglicherweise Essstörungen wie Magersucht erklären können. Doch dafür muss man erst einmal die neuronalen Mechanismen kennen, die der Nahrungssuche zugrunde liegen.

Was während der Nahrungssuche im Kopf passiert

Kognitive Funktionen wie Gedächtnisarbeit, Aufmerksamkeit und geistige Flexibilität werden von rasend schnellen Wellen, die 30 bis 100 Schwingungen pro Sekunde auslösen, unterstützt. Bislang war aber unklar, ob diese Wellen auch bei der Nahrungssuche involviert sind. „Zusammen mit Kollegen aus den USA und Großbritannien konnten wir den Schaltkreis auf verschiedenen Ebenen präzise charakterisieren – von anatomischen Verbindungen bis hin zur Erregung einzelner Zellen“, beschreiben Korotkova und Ponomarenko die Forschungsergebnisse.

Dabei wurde deutlich, dass sogenannte Gamma-Oszillationen diesen Mechanismus im lateralen Hypothalamus organisieren, wo unter anderem das Essverhalten reguliert wird. Dorthin gelangen die Informationen durch Hilfe der blitzschnellen Wellen. Den Code, den die Gamma-Oszillationen dabei für ihre Kommunikation benutzen, konnten die Forscher ebenfalls knacken.

Optogenetik bringt neuronales Geschehen ans Licht

Dem neuronalen Schaltkreis waren die Forscher mithilfe der Optogenetik auf die Spur gekommen, ein Verfahren, das durch Lichteinwirkung etwa die Steuerung spezieller Signalwege im Gehirn erlaubt.

In diesem Fall regte das Licht Mäuse an, nach Futterquellen zu suchen, selbst dann, wenn sie gar nicht hungrig waren. „Es war beeindruckend zu sehen, dass Gamma-Oszillationen im lateralen Hypothalamus so einen starken Effekt auslösten, wo diese Hirnregion doch bisher hauptsächlich für ihr Ansprechen auf chemische und hormonelle Signale bekannt war“, berichtet die Doktorandin Marta Carus.

Nahrungssuche ist unabhängig vom Hunger

Bemerkenswerterweise führte das Auffinden von Futter nicht dazu, dass die Nager mehr fraßen. Diese Beobachtung schien daraufhin zu deuten, dass Nahrungssuche und Essverhalten teilweise über unabhängige Mechanismen gesteuert werden, spätere Experimenten bestätigten dies. „Geeignetes Futter zu finden, ist in der freien Natur ein zeitraubendes Unterfangen“, erklärt Korotkova, „deshalb beginnen Tiere schon damit, bevor sie hungrig sind und es vielleicht zu spät sein könnte.“

Auf den Menschen übertragen bedeutet das: „Wahrscheinlich ist es dieser Schaltkreis, der uns veranlasst, die Restaurants in einer fremden Stadt abzuchecken oder immer wieder einen Blick in den Kühlschrank zu werfen“, sagt die Biologin. „Wir wissen jetzt auch, dass der präfrontale Kortex […] eine wichtige Rolle spielt.“

 Die Trennung zwischen Nahrungssuche und -aufnahme konnten die Forscher unterdessen auf Zellebene belegen.

Während der Gamma-Oszillationen wurden nahrungsassoziierte Zellen getrennt von nicht-nahrungsassoziierten Zellen aktiviert, und zwar mit einem hoch präzisen Timing. „Dass durch die rhythmischen Einwirkungen auf den Hypothalamus nahrungsassoziierte Zellen selektiv beeinflusst wurden, gibt uns einen wunderbaren Einblick in die Interaktion der Strukturen und Funktionen im Gehirn“, betont Ponomarenko. „Wir haben gesehen, dass die Gamma-Oszillationen durch Informationsübermittlung zwischen Hirnregionen und Zelltypen ein überlebenswichtiges Verhalten steuern.“

Grundlage für neue Therapien gegen Essstörungen

Besonders interessant für Neurowissenschaftler ist die Erkenntnis, dass die Nahrungssuche nicht mit dem physiologischen Bedürfnis nach Nahrung gekoppelt ist. Bei Essstörungen scheint dieser Mechanismus jedoch nicht richtig zu funktionieren. Während die einen über den Hunger hinaus essen, meiden andere jeden Kontakt zur Nahrung.

Nach Ansicht der Wissenschaftler wäre es besonders wünschenswert, mit den Forschungsergebnissen Magersüchtigen helfen zu können, da diese Erkrankung einer sehr hohen Sterblichkeitsrate aufweist. 

Das Verständnis der dahinterliegenden neuronalen Mechanismen führt vielleicht nicht zu einem Wundermedikament, kann jedoch laut des Expertenteams den Weg zu innovativen Therapien gegen Essstörungen ebnen.

Originalpublikation:

Gamma oscillations organize top-down signaling to hypothalamus and enable food seeking
Marta Carus-Cadavieco et al.; nature, doi: 10.1038/nature21066; 2017

11 Wertungen (4.18 ø)

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4 Kommentare:

Arzt
Arzt

“Hungergefühl” müsste man schon etwas genauer definieren,
was gar nicht so einfach ist, denn der Wunsch z.B. nach Schokolade kann bis zum “graving” gehen.
Es ist altes “Volkswissen”, dass man nicht wegen Hunger isst :-)
Meine Mutter sagte immer, wenn ich nicht alles schaffte, was ich mir auf den Teller geschaufelt hatte:
“aha, waren die Augen mal wieder größer als der Mund”.
Auf der anderen Seite
führt selbstverständlich echter Hunger auch zur Nahrungssuche.
Eine Minderheit kann das Hungergefühl tatsächlich abtrainieren,
was als Krankheit gilt.

#4 |
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für mich als altgedienter Orthopäde sind die Gamma Oscillationen absolutes Neuland. Und der Satz “Dorthin gelangen die Informationen durch Hilfe der blitzschnellen Wellen – Gamma-Oscillationen -… zu Bereichen , deren Ansprechen hauptsächlich auf chemische und hormonelle Signale bekannt sei”
Die Elektroakupunktur nach Voll ( diagnostisches Verfahren ), die Kinesiologie nach Goodheart oder die Homöopathie harren noch einer Erklärung Ihrer Wirksamkeit. Ob es die gamma Oscillationen sein könnten? Jedenfalls ist hier von Informationen die Rede und nicht von chemisch strukturierten Botenstoffen.

#3 |
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Gast
Gast

Der ständig gefüllte Kühlschrank ist tatsächlich ein Problem für das Essen über den Hunger hinaus. Man guckt rein, fast routinemäßig, und sieht irgendwas Essbares dass einen reizt und dann gedankenlos reingestopft wird.
Ein Trick dagegen ist, alles einzufrieren, was nicht frisches Obst oder Gemüse ist. Selbst Wurst, Käse etc. nur in den Mengen aufgetaut zu lagern, die man zu nächsten Mahlzeit braucht. Wird es vorher gegessen, ist halt zur Mahlzeit nichts mehr da.
Kekse, Süßigkeiten und Ähnliches gar nicht erst kaufen. Bekommt man ohnehin zu oft geschenkt. Die ständige Verfügbarkeit von hochkalorischen Nahrungsmitteln muss schon deshalb unterbunden werden, um nicht erst Magersüchtigen werden zu müssen um weniger zu essen. Alles eine Frage der Gewohnheit auch wenn es anscheinend angeboren ist, ständig nach Nahrung zu suchen. Tiere finden auch nicht ständig was.

#2 |
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Nichtmedizinische Berufe

Magersüchtige haben doch eigentlich kein Problem mit dem physiologischen Bedürfnis nach Nahrung. Sie sind aber in der Lage, ausgelöst durch andere psychische Vorgänge, dieses Bedürfnis zu unterdrücken und zu kontrollieren. Es ist mehr – die Kontrolle des Nahrungsbedürfnis ist Stellvertreter für die Kontrolle der eigenen Autonomie.
Das Verhalten Magersüchtiger besteht also durchaus darin, in den vollgefüllten Supermarkt zu gehen – und nichts zu kaufen bzw. ein opulentes Mahl für die Familie zu kochen – und nichts davon zu essen.
Wesentlich einleuchtender erscheint mir der Ansatz der Studie bei Binge Eating, also dem Essen über den Hunger hinaus, wobei auch große Mengen Nahrungsmittel kurz vor einem Essanfall gekauft bzw. schon früher gehortet werden.
Leider ist Binge Eating wissenschaftlich am schlechtesten untersucht.

#1 |
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