Hirnstammaufnahmen zeigen, dass unsere Geschmacksknospen die erste Verteidigungslinie gegen zu schnelles Essen sind. Zu verstehen, wie es geschieht, kann zu neuen Wegen zum Abnehmen führen.
Sequentielle Unterdrückung des Appetits durch orale und viszerale Rückmeldung an den Hirnstamm. Zusammenfassung Der Abschluss einer Mahlzeit wird durch spezifische neuronale Schaltkreise im kaudalen Hirnstamm gesteuert. Eine zentrale Herausforderung besteht darin, zu verstehen, wie diese Schaltkreise die bei der Einspeisung erzeugten sensorischen Signale in eine dynamische Verhaltenssteuerung umwandeln. Der kaudale Nucleus tractus solitarius (cNTS) ist die erste Stelle im Gehirn, an der viele mahlzeitbezogene Signale erkannt und integriert werden. Es ist jedoch unbekannt, wie der cNTS das Feedback zur Nahrungsaufnahme während des Verhaltens verarbeitet. Hier beschreiben wir, wie Prolaktin-Releasing-Hormon (PRLH) und GCG-Neuronen , zwei Haupttypen von cNTS-Zellen, die ein nicht-aversives Sättigungsgefühl fördern , während der Einnahme reguliert werden. PRLH-Neuronen zeigten eine anhaltende Aktivierung durch viszerale Rückmeldung, wenn Nährstoffe in den Magen infundiert wurden, diese anhaltenden Reaktionen wurden jedoch bei oraler Einnahme erheblich reduziert. Stattdessen wechselten die PRLH-Neuronen zu einem phasischen Aktivitätsmuster, das zeitlich auf die Nahrungsaufnahme beschränkt und mit dem Geschmack der Nahrung verknüpft war. Optogenetische Manipulationen ergaben, dass PRLH-Neuronen die Dauer von Nahrungsausbrüchen auf Zeitskalen von Sekunden steuern, was einen Mechanismus aufdeckte, durch den orosensorische Signale zurückgekoppelt werden, um die Geschwindigkeit der Nahrungsaufnahme zu verlangsamen . Im Gegensatz dazu wurden GCG-Neuronen durch mechanisches Feedback aus dem Darm aktiviert, wodurch die aufgenommene Nahrungsmenge verfolgt und ein Sättigungsgefühl gefördert wurde, das mehrere zehn Minuten anhielt. Diese Ergebnisse zeigen, dass aufeinanderfolgende negative Rückkopplungssignale aus Mund und Darm unterschiedliche Schaltkreise im kaudalen Hirnstamm aktivieren, die wiederum Elemente des Fressverhaltens steuern, die auf kurzen und langen Zeitskalen wirken. |
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Wenn Sie sich sehnsüchtig nach einem lang ersehnten Abendessen sehnen, halten Signale von Ihrem Magen an Ihr Gehirn Sie davon ab, so viel zu essen, dass Sie es später bereuen werden, so wird angenommen. Diese Theorie wurde nie direkt überprüft, bis sich kürzlich ein Team von Wissenschaftlern der University of California in San Francisco mit der Frage befasste.
Es stellt sich heraus, dass das Bild etwas anders ist.
Das Team unter der Leitung von Zachary Knight, PhD, einem UCSF-Professor für Physiologie am Kavli Institute for Fundamental Neuroscience, fand heraus, dass es unser Geschmackssinn ist, der uns davon abhält, an einem hungrigen Tag Essen einzuatmen. Angeregt durch die Geschmackswahrnehmung wird eine Reihe von Neuronen (eine Art Gehirnzelle) fast sofort aktiviert, um unsere Nahrungsaufnahme zu reduzieren .
„Wir haben eine Logik entdeckt, die das Stammhirn nutzt, um zu steuern, wie schnell und wie viel wir essen, und zwar mithilfe zweier verschiedener Arten von Signalen , eines, das aus dem Mund kommt , und eines, das viel später aus dem Darm kommt “, sagte Knight außerdem Forscher am Howard Hughes Medical Institute und Mitglied des UCSF Weill Institute for Neurosciences. „Diese Entdeckung gibt uns einen neuen Rahmen für das Verständnis, wie wir unsere Ernährung kontrollieren.“
Die Nature- Studie könnte dabei helfen, genau aufzudecken, wie Medikamente zur Gewichtsreduktion wirken und wie man sie wirksamer machen kann.
Neue Ansichten des Hirnstamms
Pawlow schlug vor mehr als einem Jahrhundert vor, dass das Aussehen, der Geruch und der Geschmack von Lebensmitteln wichtig für die Regulierung der Verdauung sind. Neuere Studien aus den 1970er und 1980er Jahren deuten ebenfalls darauf hin, dass der Geschmack von Nahrungsmitteln die Geschwindigkeit unserer Nahrungsaufnahme einschränken könnte. Es war jedoch unmöglich, die relevante Gehirnaktivität während des Essens zu untersuchen, da sich die Gehirnzellen, die diesen Prozess steuern, tief im Hirnstamm befinden Dies macht es schwierig, auf sie zuzugreifen oder sie bei einem wachen Tier aufzuzeichnen. Im Laufe der Jahre sei die Idee in Vergessenheit geraten, sagte Knight.
Neue Techniken, die vom Hauptautor Truong Ly, PhD, einem Doktoranden in Knights Labor, entwickelt wurden, ermöglichten es erstmals, eine für das Sättigungsgefühl entscheidende Hirnstammstruktur, den Nucleus tractus solitarius oder NTS, bei einer wachen Maus abzubilden und aufzuzeichnen . Mit diesen Techniken untersuchte er zwei Arten von Neuronen, von denen seit Jahrzehnten bekannt ist, dass sie bei der Nahrungsaufnahme eine Rolle spielen.
Das Team fand heraus, dass, wenn sie der Maus Nahrung direkt in den Magen gaben, Gehirnzellen namens PRLH ( Prolaktin-Releasing-Hormon ) durch Nährstoffsignale aus dem Magen-Darm-Trakt aktiviert wurden, was mit traditioneller Denkweise und Ergebnissen früherer Studien übereinstimmt.
Als sie den Mäusen jedoch erlaubten, das Futter wie gewohnt zu fressen, traten diese Darmsignale nicht auf . Stattdessen wechselten die PRLH-Gehirnzellen zu einem neuen Aktivitätsmuster, das vollständig durch Signale aus dem Mund gesteuert wurde .
„Es war eine völlige Überraschung, dass diese Zellen durch die Geschmackswahrnehmung aktiviert wurden “, sagte Ly. „Das zeigt, dass es noch andere Komponenten des Appetitkontrollsystems gibt , über die wir nachdenken sollten.“
Auch wenn es kontraintuitiv erscheinen mag, dass unser Gehirn das Essen verlangsamt, wenn wir hungrig sind, nutzt das Gehirn den Geschmack von Lebensmitteln tatsächlich auf zwei verschiedene Arten gleichzeitig. Ein Teil besteht darin, zu sagen: „Das schmeckt gut, iss mehr“, und ein anderer Teil besteht darin, darauf zu achten, wie schnell du isst und zu sagen: „Langsamer, sonst wirst du krank .“ „Das Gleichgewicht zwischen beiden besteht darin, wie schnell du es isst. "sagte Ritter.
Die Aktivität von PRLH-Neuronen scheint den Geschmack von Futter für Mäuse zu beeinflussen, sagte Ly. Das passt zu unserer menschlichen Erfahrung, dass Essen weniger appetitlich ist, wenn man erst einmal satt ist .
Gehirnzellen, die Medikamente zur Gewichtsabnahme inspirieren
Die durch das PRLH-Neuron induzierte Verlangsamung ist auch zeitlich sinnvoll. Der Geschmack von Lebensmitteln bewirkt, dass diese Neuronen ihre Aktivität in Sekundenschnelle ändern, von der Steuerung des Darms bis hin zur Reaktion auf Signale aus dem Mund.
In der Zwischenzeit dauert es viele Minuten, bis eine andere Gruppe von Gehirnzellen, sogenannte CGC-Neuronen, auf Signale aus Magen und Darm reagiert. Diese Zellen wirken auf viel langsamere Zeitskalen (zig Minuten) und können den Hunger über einen viel längeren Zeitraum zurückhalten .
„Zusammen bilden diese beiden Neuronensätze eine Rückkopplungsschleife“, sagte Knight. „Der eine nutzt den Geschmack, um die Dinge zu verlangsamen und vorherzusehen, was kommt. Der andere nutzt ein viszerales Signal, um zu sagen: „Das habe ich wirklich gegessen. Ok, ich bin jetzt satt!“
Die Reaktion der CGC-Gehirnzellen auf Dehnungssignale aus dem Darm besteht in der Freisetzung von GLP-1, dem Hormon, das von einigen Medikamenten zur Gewichtsreduktion (Semaglutid) nachgeahmt wird.
Diese Medikamente wirken in derselben Region des Hirnstamms, die Forscher dank Lys Technologie endlich untersuchen konnten. „Wir haben jetzt eine Möglichkeit herauszufinden, was im Gehirn passiert, das diese Medikamente wirken lässt“, sagte sie.
Ein tieferes Verständnis darüber, wie Signale aus verschiedenen Teilen des Körpers den Appetit steuern, würde die Tür für die Entwicklung von Diäten zur Gewichtsreduktion öffnen, die auf die individuellen Essgewohnheiten der Menschen zugeschnitten sind und die Interaktion der Signale der beiden Gruppen von Gehirnzellen optimieren. , sagten die Forscher.
Das Team plant, diese Wechselwirkungen zu untersuchen, um besser zu verstehen, wie Geschmacksreize von Lebensmitteln mit dem Feedback des Darms interagieren, um unseren Appetit während einer Mahlzeit zu unterdrücken.
