Unsere inneren ZustÀnde wie Hunger oder Durst beeinflussen weit mehr als nur unser Verlangen zu essen oder zu trinken. Sie können unsere Entscheidungen verÀndern, selbst in Situationen, die nichts mit ErnÀhrung zu tun haben. In einer in Nature Communications veröffentlichten Studie zeigen Wissenschaftler, wie diese ZustÀnde bei der Fruchtfliege Drosophila auf bestimmte Gehirnschaltkreise einwirken und das Verhalten in Gefahrensituationen beeinflussen.
Wenn Hunger unsere Reaktion auf Gefahr verÀndert
Es ist heute gut belegt, dass unser ErnĂ€hrungszustand nicht nur unseren Appetit bestimmt, sondern auch andere Entscheidungen wie Risikobereitschaft beeinflussen kann. So kann Hunger dazu fĂŒhren, dass man selbst in riskanten Situationen mutiger handelt. Die Mechanismen, durch die externe Signale wie Hunger oder Durst unser Gehirn und unser Verhalten verĂ€ndern, sind jedoch noch wenig verstanden.
Um dies besser zu verstehen, mĂŒssen Wissenschaftler in der Lage sein, die Verbindungen zwischen den Neuronen im Gehirn zu kartieren, ihre Funktion und Wechselwirkungen aufzuzeichnen und zu sehen, wie sie durch interne Signale wie zirkulierende Hormone oder MolekĂŒle, die je nach Zustand des Organismus im Gehirn freigesetzt werden, moduliert werden. AnschlieĂend muss die Auswirkung dieser Variationen auf das Verhalten gemessen werden. Die direkte Untersuchung am Gehirn von SĂ€ugetieren ist sehr komplex, und es fehlen experimentelle Verfahren.
Die ErnÀhrung beeinflusst das Verhalten der Fruchtfliege Drosophila
Um diese Hindernisse zu umgehen, haben sich Wissenschaftler in einem in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichten Artikel fĂŒr ein viel einfacheres Modell entschieden: die Drosophila oder Essigfliege, genauer gesagt ihre Larve, deren kompaktes Gehirn sehr zugĂ€nglich ist und die detaillierte Untersuchung neuronaler Schaltkreise ermöglicht.
Mithilfe einer Karte, die alle Verbindungen zwischen allen Neuronen im Gehirn der Drosophila-Larve darstellt und aus elektronenmikroskopischen Bildern gewonnen wurde, konnten die Wissenschaftler die Neuronen identifizieren, die Informationen ĂŒber den inneren Zustand (wie Hunger) ĂŒbertragen, von denen, die defensives Verhalten wie Erschrecken oder Flucht steuern.
Dank einer Bildgebungstechnik, mit der die AktivitĂ€t der Neuronen an der lebenden Larve verfolgt werden kann, konnten sie zeigen, dass diese durch den ErnĂ€hrungszustand beeinflusst wird: Wenn die Larven hungrig sind, nimmt die AktivitĂ€t der Neuronen, die das Erschrecken auslösen, ab, wĂ€hrend die der Neuronen, die die Flucht begĂŒnstigen, zunimmt.
Diese VerÀnderung macht die Larven eher fluchtbereit als schreckhaft, was zeigt, dass ihr innerer Zustand ihre Strategie in Gefahrensituationen lenkt.
Die Wissenschaftler zeigten auch, dass diese Modulation teilweise durch Neuropeptide reguliert wird, also kleine Proteine, die von Neuronen produziert werden und der InformationsĂŒbertragung von einem Neuron zum anderen dienen. Diese sind homolog zum Neuropeptid Y, das beim ErnĂ€hrungsverhalten von SĂ€ugetieren einschlieĂlich des Menschen eine Rolle spielt.
Durch die Manipulation der AktivitĂ€t dieser Neuronen konnten die Wissenschaftler deutliche VerhaltensĂ€nderungen bei den Larven nachweisen. Dies zeigt auch, dass einige Neuronen, die in Schaltkreisen gegenseitiger Hemmung organisiert sind (bei denen sich Neuronen gegenseitig hemmen), in der Lage sind, Informationen aus der Umwelt und dem inneren Zustand des Organismus zu kombinieren, um zwischen verschiedenen Verhaltensweisen zu entscheiden. Diese Organisation ermöglicht es dem Gehirn, flexibel die am besten geeignete Reaktion fĂŒr die jeweilige Situation auszuwĂ€hlen.
Insgesamt hat diese Arbeit auf molekularer und zellulĂ€rer Ebene entschlĂŒsselt, wie Hunger Verhaltensweisen beeinflussen kann, die nicht direkt mit ErnĂ€hrung zusammenhĂ€ngen.