Hunger, der hohle Schmerz, der sich tief in Ihrem Bauch einnistet, entsteht als Erinnerung daran, Ihren Körper voll mit Energie zu versorgen. Die Wissenschaft hat schon seit einiger Zeit über verschiedene Hormone Hinweise darauf, wie die Mechanismen des Hungers funktionieren, aber bis vor kurzem blieben die Prozesse, die zu diesem Motivationssignal führen – der „Black Box“des Hungers, wie sie oft genannt wird – ein Rätsel.
Wissenschaftler wissen seit Jahren, dass zwei Hormone, Ghrelin und Leptin, eine Schlüsselrolle dabei spielen, dass sich Ihr Gehirn entweder hungrig oder satt anfühlt. Wenn Forscher jedes Hormon in das Gehirn von Ratten injizieren, beginnen die Tiere entweder, sich nach Nahrung zu sehnen oder sie abzulehnen, selbst wenn ihr derzeitiger Zustand das Gegenteil vermuten lässt. Aber diese Studien können nicht erfassen, behaupten Forscher einer neuen Studie, wie sich Hunger tatsächlich manifestiert. Warum sehnen wir uns zum Beispiel nach einer Mahlzeit nach bestimmten Lebensmitteln wie Eis über Brokkoli, obwohl wir scheinbar satt sind? Und welche Teile des Gehirns übernehmen welche Aufgaben? Die Lösung dieser Geheimnisse könnte Einblicke in die Rolle von übermäßigem Essen und Hunger bei Fettleibigkeit geben.
„Psychologen haben erklärt, wie Signale aus der Umwelt und dem Körper interagieren, und haben gezeigt, dass Nahrung und Reize, die mit Nahrung verbunden sind [wie ein McDonald’s-Zeichen] lohnend sind und daher den Hunger fördern“, erklärte der Neuroendokrinologe Dr. Bradford Lowell in einer Erklärung. Sie wissen zum Beispiel, dass Fasten die kognitive Verbindung des Hungers mit den Belohnungszentren des Gehirns stärkt – so viel ist klar. Aber was sich in den neuronalen Schaltkreisen selbst befindet, ist immer noch verschwommen.
Also zielten Lowell und seine Kollegen auf bestimmte Signalwege im Gehirn von Mäusen ab, um das Innenleben des Hungers besser zu verstehen. In ihrer früheren Forschung hat das Team zwei Techniken verwendet, um in das Gehirn zu blicken - Tollwut-Schaltungskartierung und Kanalrhodopsin-unterstützte Schaltungskartierung, die es den Wissenschaftlern beide ermöglichen, die Gehirnaktivität auf Neuron-für-Neuron-Basis zu analysieren. „Durch den Einsatz dieser neuen Technologien sind wir in der Lage, den Synapsen, den Axonen zu folgen und zu sehen, wie alles funktioniert“, sagte Lowell.
Für die vorliegende Studie stützte sich das Team ausschließlich auf die Kartierung des Tollwutkreislaufs. Es ist eine Technik, bei der ein einzelnes Neuron mit einer modifizierten Version des Tollwutvirus infiziert wird. In diesem Fall zielten sie auf das Agouti-Peptid (AgRP) ab, das Neuronen exprimiert – ein Neuronenfeld im Hypothalamus des Gehirns, das in früheren Studien bei einem Kaloriendefizit aktiviert wurde. Mäuse, deren AgRP-Neuronen (entweder natürlich oder künstlich) stimuliert werden, suchen nach Nahrung, selbst wenn sie vorher keinen Hunger hatten, als hätten sie wochenlang nichts gegessen.
„Wir wollten von all den Millionen Neuronen in einem Mausgehirn wissen, die den AgRP-Neuronen Input lieferten“, sagte Lowell. "Und das schockierende Ergebnis war, dass nur zwei Stellen im Gehirn beteiligt waren - der dorsale mediale Hypothalamus und der paraventrikuläre Nucleus, wobei sich der Input der paraventrikulären Neuronen als extrem stark erwies."
Diese beiden Regionen führten die Forscher zu der Annahme, dass eine andere Untergruppe von Neuronen, die die Hormone Thyrotropin-Releasing-Hormon (TRH) und Hypophysen-Adenylat-Cyclase-aktivierendes Polypeptid (PACAP) freisetzten, entweder für das Ein- oder Ausschalten der AgRP-Neuronen verantwortlich war. Dies überraschte das Team, denn wenn sie bestimmte Teile selektiv stimulierten, zeigten Mäuse, die normalerweise hungrig waren, jetzt keine Motivation zum Fressen, während die gesättigten Mäuse hungrig wirkten.
„Dies hat uns zur Entdeckung eines neuen, bisher unbekannten Mittels geführt, um AgRP-Neuronen zu aktivieren und Hunger zu erzeugen“, erklärt Lowell. "Überraschenderweise wurden diese Hunger-auslösenden Neuronen in einer Region des Gehirns gefunden, von der lange angenommen wurde, dass sie die gegenteilige Wirkung hat – nämlich Sättigung." Während die Ergebnisse des Teams vielleicht genauso verworren erscheinen wie die von ihnen untersuchten neuronalen Bahnen, haben Wissenschaftler jetzt ein besseres Verständnis dafür, welche Wege der Hunger im Gehirn nimmt.
Mit diesem Wissen gewappnet zu sein, erleichtert nicht nur Studien an Mäusen; Es eröffnet die Möglichkeit zu erfahren, warum Menschen mit Essstörungen, entweder übermäßiges Essen oder Hungern, ihr spezielles Hungerniveau verkörpern. Wissenschaftler wie Lowell können sich die Nervenbahnen ansehen und sehen, wo die Geschwindigkeitsschwellen liegen, was den Verkehr verursacht.
„Wir kommen der Fertigstellung unseres Schaltplans immer näher und je näher wir verstehen, wie alles funktioniert“, schloss Lowell, „desto besser sind unsere Chancen, Fettleibigkeit und Essstörungen, die Folgen abnormalen Hungers, behandeln zu können."
