Hunger-Neuronen im Gehirn kontrollieren Verhalten und filtern Schmerzempfinden.
Wien. Ein leerer Magen knurrt, spannt den Geduldsfaden, macht kribbelig, vielleicht nervös oder gar grantig. Warum fühlen wir uns bei Hungergefühlen verändert? Wie beeinflusst Nahrung, oder besser ihre Abwesenheit, die Gehirnaktivität? Sind wir bei Hunger bloß unrund, weil der Zuckerspiegel im Blut abfällt?
Fragen wie diesen ist die US-Neurowissenschafterin Amber Alhadeff nachgegangen. Zusammen mit ihren Kollegen des Monell Chemical Senses Center in Philadelphia im US-Staat Pennsylvania und des Instituts für Klinische Ophthalmologie in Basel, Schweiz, hat sie neurologische Mechanismen untersucht, die kontrollieren, wie Hunger die Wahrnehmung verändert. Über die Ergebnisse berichtet das Team im Fachjournal "Science".
Das Nervensystem liefert dem Körper laufend Updates zum Zustand des Körpers. Die Forschenden wollten die Signale der Interzeption besser verstehen. Dabei handelt es sich um diejenigen Komponenten der Wahrnehmung, die Informationen nicht über die Außenwelt, sondern aus und über eigene Körperabschnitte erfassen. Untersucht wurde, wie diese Signale aus dem Inneren Gehirnaktivitäten beeinflussen, die mit der Nahrungsaufnahme zu tun haben.
Wie die Ernährung den Körper beeinflusst
"Diese Komponente wurde bisher eher wenig beachtet", schreibt Alhadeff in einem "Science-Artikel zur Studie: "Ich wollte die Gehirn-Verschaltungen für Hunger mit anderen Signalen des Körpers in Verbindung bringen. Wir wollten wissen, ob es gewisse Neuronen gibt, die für Hunger codieren, inwiefern sie vom Speiseplan beeinflusst werden und ob ein solcher Einfluss das menschliche Verhalten modifizieren könnte."
Zunächst prüfte das Team, wie Mäuse mit leerem Magen auf verschiedene Sinnesreize reagierten. Im Experiment legten hungrige Tiere weniger Schmerzempfinden oder Empfänglichkeit für Juckreiz an den Tag als satte Artgenossen, reagierten jedoch auf thermische und mechanische Reize gleich wie sie. "Hunger kann Sinnesinformationen, selbst über Schädliches, zielgerichtet wegfiltern", so die Autoren. Zum Beweis untersuchten sie die neuronalen Verschaltungen, die dem Schmerzempfinden die Auswirkungen von Nahrungsmangel vermitteln.
Im Gehirn kontrollieren Neuronen, die ein spezielles Eiweiß namens AgRP (Hypothalamic agouti-related Protein) hervorbringen, die Nahrungsaufnahme. Wenn Mäuse Hunger haben, sind diese Neuronen ganz besonders aktiv. Daraus schlossen die Forschenden, dass sie etwas mit dem Zusammenhang zwischen Hunger und Schmerz zu tun haben müssten. Als sie AgRP genetisch aktivierten, wiederholten diese Neuronen den Effekt, den Hunger auf den Körper hat, indem sie einen Entzündungsschmerz abblockten, der eine Injektion in die Pfoten der Mäuse ausgelöst hatte.
Weiters analysierten sie neuronale Untergruppen von AgRP in verschiedenen Gehirnregionen. Das Team entdeckte eine kleine Population von 300 AgRP-Neuronen, die ihre Signale an eine Region namens Parabrachialer Kern im Hinterhirn senden, was das Schmerzempfinden vorübergehend auf Eis legt. Überlebensstrategien konzentrieren sich dann einzig und allein auf die Suche und Aufnahme von Nahrung. Weiters konnten Alhadeff und ihre Kollegen zeigen, dass AgRP ein schmerzstillendes Neuropeptid Y (NPY) abgibt, was künftig für die Schmerztherapie relevant werden könne.
Und wie ist es umgekehrt? Warum verändert Hunger das Verhalten, wie es scheint, auf mehreren Ebenen? Wie beeinflusst die Sinneswahrnehmung "leerer Verdauungstrakt" den Hunger-Kreislauf im Gehirn? Die Forscher konnten dazu zeigen, dass Kalorien im Körper die Aktivität der AgRP-Neuronen regulieren. Nährstoff-Infusionen in die Mägen der Mäuse reichten, um das Schmerzempfinden zu normalisieren. Und während Fett-Signale über den Vagus an die AgRP-Neuronen weitergegeben werden, nutzt Zucker afferente (zu einem Organ hinführende) Nervenzellen im Rückenmark, um mit den Hunger-Neuronen im Hypothalamus zu kommunizieren.
Bisher unbekannter Hirn-Darm-Pfad entdeckt
"Diese unerwartete Verbindung zwischen Hirn und Verdauung könnte in weiterer Folge Aufschluss geben, ob verschiedene Nährstoffe das Gehirn unterschiedlich beeinflussen", fasst Alhadeff zusammen. Unter Umständen ließen sich Stimmungen, Fähigkeiten und die Wahrnehmung der Welt ja sogar übers Essen beeinflussen.