Spezialisierte Nervenzellen für Essen und Trinken

Bereits frühere Untersuchungen am Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz zeigten, dass Nervenzellen im zentralen Kern der Amygdala Nahrung mit Gefühlen verknüpfen. Schmackhaftes Essen wird positiv bewertet, während unangenehme Geschmäcker Abneigung hervorrufen. Zudem regulieren diese Nervenzellen den Appetit und können diesen bei Übelkeit unterdrücken. Das Team um Rüdiger Klein konnte in früheren Experimenten nachweisen, dass eine gezielte Veränderung der Aktivität dieser Nervenzellen das Verhalten beeinflusst – Mäuse fraßen selbst dann, wenn sie eigentlich satt oder unwohl waren.

In der aktuellen Studie identifizierten die Forschenden nun verschiedene Gruppen von Nervenzellen in derselben Hirnregion, die entweder Hunger oder Durst steuern. „Eine dieser Nervenzellgruppen reguliert ausschließlich das Bedürfnis zu trinken. Es ist die erste 'Durst-Nervenzelle', die in der Amygdala identifiziert wurde“, erklärt Federica Fermani, Erstautorin der Studie. „Als wir diese Nervenzellen aktivierten, tranken die Mäuse mehr, und als wir ihre Aktivität unterdrückten, tranken sie weniger. Außerdem haben wir in derselben Region eine weitere Gruppe von Nervenzellen gefunden: Sie ist ebenfalls für Durst zuständig, spielt aber auch eine Rolle bei der Regulierung des Hungergefühls. Es gibt also Nervenzellen mit einer bemerkenswerten Spezialisierung für bestimmte Verhaltensweisen und andere, die allgemeinere Aufgaben bei der Ernährung erfüllen.“

Gehirnaktivität gezielt steuern

Um zu verstehen, wie diese Nervenzellen das Ess- und Trinkverhalten regulieren, setzten die Forschenden verschiedene genetische Methoden ein. Eine zentrale Rolle spielte dabei die Optogenetik – eine Technik, bei der lichtempfindliche Proteine und Laser verwendet werden, um gezielt Nervenzellen an- oder auszuschalten. So ließ sich beobachten, welche Effekte eine Aktivierung oder Hemmung dieser Zellen auf das Verhalten der Mäuse hatte.

Zusätzlich kombinierten die Forschenden diese Methode mit einer neuen bildgebenden Technik, die es ermöglicht, einzelne Nervenzellen in unterschiedlichen Hirnregionen zu verfolgen. Dadurch konnte das Team nachverfolgen, woher diese Nervenzellen ihre Informationen erhalten und mit welchen anderen Regionen des Gehirns sie kommunizieren.

Geschmack und Vorlieben beeinflussen

Eine entscheidende Erkenntnis der Studie betrifft die Wechselwirkung zwischen Geschmack und neuronaler Aktivität. Die Kartierung der Nervenzell-Verbindungen zeigte, dass diese mit Hirnregionen verbunden sind, die sensorische Informationen zu Nahrung und Wasser verarbeiten – etwa mit dem parabrachialen Komplex.

Besonders aufschlussreich war ein Experiment, in dem ein zuvor gemiedener Geschmack durch gezielte Stimulation bestimmter Nervenzellen in der Amygdala zu einem bevorzugten Getränk wurde. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Emotionen und neuronale Signale unser Ess- und Trinkverhalten maßgeblich beeinflussen und sich sogar Vorlieben gezielt verändern lassen. Da die Amygdala bei Menschen eine ähnliche Struktur aufweist wie bei Mäusen, könnten diese Erkenntnisse helfen, unser eigenes Ernährungsverhalten besser zu verstehen.

Bedeutung für die Ernährungsforschung

„Grundlegende Triebe wie Durst und Hunger sorgen dafür, dass wir zur richtigen Zeit essen und trinken – die Grundvoraussetzung dafür, dass unser Körper die überlebensnotwendige Flüssigkeit und Nahrung erhält“, erklärt Rüdiger Klein. „Dieselben neuronalen Schaltkreise können aber auch zu Über- oder Unterernährung beitragen, je nachdem, auf welche Signale sie im Gehirn treffen. Durch die Erforschung dieser Prozesse können wir vieles besser verstehen: Wie das Gehirn Essen und Trinken emotional bewertet; wie es lernt, sie mit Freude oder Abneigung zu verknüpfen; und wie die neuronale Entwicklung sowohl angeborenes als auch erlerntes Verhalten prägt.“

Diese Forschung eröffnet neue Fragestellungen: Wie balanciert das Gehirn konkurrierende Bedürfnisse wie Hunger, Durst und Emotionen aus? Woher wissen wir, wann wir zu viel oder zu wenig Nahrung oder Flüssigkeit aufgenommen haben? Und inwiefern sind diese neuronalen Schaltkreise bei Krankheiten wie Übergewicht, Magersucht oder Alkoholabhängigkeit beeinträchtigt? Zukünftige Studien könnten Antworten auf diese Fragen liefern – und damit neue Perspektiven für die medizinische Forschung eröffnen.

Originalpublikation:
Fermani, F., Chang, S., Mastrodicasa, Y., Peters, C., Gaitanos, L., Alcala Morales, P. L., Ramakrishnan, C., Deisseroth, K., & Klein, R. (2025). Food and water intake are regulated by distinct central amygdala circuits revealed using intersectional genetics. Nature Communications, 16, Article 3072. DOI/10.1038/s41467-025-58144-3

Quelle: Max-Planck-Gesellschaft