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Appetitzügelnde Hirnströme bei Mäusen können Stressessen erklären
Stress kann einen großen Einfluss auf Appetit und Essverhalten haben. Mit Hilfe eines Mausmodells untersucht eine neue Forschung, wie das Gehirn den Appetit steuert, sowie den Zusammenhang zwischen Appetit und positiven und negativen Emotionen.
Die Forschung untersucht die Schaltung des Gehirns, die für das Stressessen verantwortlich ist.
Stress kann unseren Appetit auf verschiedene Arten beeinflussen. Kurze Stressperioden können unseren Appetit hemmen, aber auf lange Sicht kann zu viel Stress sie erhöhen, Heißhunger auslösen und Gewichtszunahme verursachen.
Unter Verwendung eines Mausmodells untersucht eine neue Forschung die Neurowissenschaft hinter Stressessen mit einem Fokus auf die Amygdala des Gehirns.
Die Forschung wurde von Wissenschaftlern am Tonegawa Lab in Cambridge, MA durchgeführt. Das Labor, das von Susumu Tonegawa geleitet wird, ist dem RIKEN-MIT-Zentrum für Neuronale Schaltkreis-Genetik angeschlossen - eine Kooperation zwischen dem japanischen RIKEN und dem Massachusetts Institute of Technology.
Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Neuron.
Die Funktion der Amygdala des Gehirns
Die Amygdala - eine kleine, mandelförmige Region - ist das emotionale Kontrollzentrum des Gehirns. Die Struktur der Amygdala koordiniert Emotionen, Verhalten und Motivation und ist entscheidend für die Fähigkeit einer Person, ihre eigenen Emotionen zu verarbeiten und sie auch bei anderen Menschen zu erkennen.
Die Emotionen, die hauptsächlich von der Amygdala kontrolliert werden, scheinen viel mit dem Überleben zu tun zu haben. Die Amygdala erzeugt die "Kampf-oder-Flucht" -Reaktion, wenn wir mit Gefahr konfrontiert werden, aber sie kann auch andere emotionale Reaktionen auslösen, wenn wir mit hilflosen Kindern, potentiellen Sexualpartnern oder Nahrungsmitteln konfrontiert werden.
Zusätzlich ist die Amygdala am Gedächtnis beteiligt. Die kleine Struktur kombiniert Input aus verschiedenen Bereichen, kombiniert Gefühl mit Erinnerung, um angenehme Erinnerungen an eine Belohnung oder unangenehme Erinnerungen an ein traumatisches Ereignis zu schaffen.
Die neue Forschung von Tonegawa und Kollegen zeigt, dass zwei gegensätzliche Wege in der Amygdala dazu dienen, den Appetit anzutreiben und zu unterdrücken sowie Reaktionen auf angstauslösende Reize zu erzeugen.
Tonegawa und sein Team führten kürzlich eine weitere Studie durch, in der sie Neuronen in der Amygdala identifizierten, die mit positiven und negativen Erinnerungen verbunden sind.
Die Forscher konnten sehen, dass die Amygdala die Reaktion auf positive und negative Reize in einer "Push-Pull-Manier" steuert.
Für diese neue Forschung nutzten die Wissenschaftler die Optogenetik, um die Interaktionen zwischen sieben genetisch unterschiedlichen Arten von Neuronen in der zentralen Amygdala zu untersuchen und identifizierten neuronale Schaltkreise, die über die basolateralen und zentralen Bereiche der Amygdala verlaufen.
Optogenetik ist eine Technik, bei der Zellen genetisch so modifiziert werden, dass sie für Licht einer bestimmten Frequenz empfindlich sind. Mit dieser Technik können Forscher das Verhalten dieser Zellen verfolgen.
"Positive" und "negative" Neuronen fördern oder unterdrücken den Appetit
Die neue Studie zeigt, dass diese Projektionen im limbischen System der kortikostriatalen Schaltung in der motorischen Funktion sehr ähnlich sind. Die kortikostriatalen Neuronenprojektionen wurden mit Belohnung, Kognition und Motivation in Verbindung gebracht.
"Unsere Daten legen nahe, dass die primäre Funktion der [zentralen Amygdala] eher für belohnungsbezogene Verhaltensweisen als für angstbezogenes Verhalten ist, wie es in vielen früheren Studien angenommen wurde."
Susumu Tonegawa
In der neuen Studie fanden Tonegawa und Kollegen heraus, dass die zuvor identifizierten Neuronen, die auf positive und negative Stimuli in der basolateralen Amygdala reagieren, auch in drei andere zentrale Bereiche in der Amygdala projizieren. Es wurde festgestellt, dass die Kommunikation zwischen diesen verschiedenen Neuronen in der zentralen Amygdala belohnungsorientiertes Verhalten bei Mäusen fördert oder unterdrückt.
Zusätzlich fand die Studie verschiedene Aktivierungsmuster als Antwort auf entgegengesetzte Reize. Zum Beispiel testeten die Wissenschaftler appetitive im Vergleich zu bedrohlichen Reizen - wie zum Beispiel, dass sie den Mäusen Nahrung spendieren oder sie verhungern oder ihnen elektrische Fußschocks geben, im Gegensatz zu Schocks.
Die Neuronen, die in den früheren Arbeiten der Wissenschaftler als "positiv" und "negativ" charakterisiert wurden, zeigten nun Wege, die das appetitive Verhalten verstärken oder stoppen. Die genetische Expression dieser Neuronen wurde in den Ppp1r1b- bzw. Rpso2-Genen gefunden.
Darüber hinaus identifizierten die Wissenschaftler die genetischen Ausdrücke anderer Neuronen, die das Verhalten regulieren. Das Prkcd-Gen spielte eine Schlüsselrolle bei der Kontrolle des Abwehrverhaltens. Diese Neuronen dienten dazu, die Einfrierreaktion als Reaktion auf elektrische Schocks zu starten oder zu stoppen.
Drd1-exprimierende Neuronen in der zentralen Amygdala spielten ebenfalls eine entscheidende Rolle beim Füttern und Trinken.
In dieser Studie wurde gezeigt, dass der basolateral-zu-zentrale Amygdalaweg strukturell ähnlich dem kortikostriatalen Kreislauf ist. Darüber hinaus fand die Studie heraus, dass die gleichen genetischen Marker über entgegengesetzte Schaltungen in der Amygdala wirken.
Dies deutet darauf hin, dass verschiedene Teile des Gehirns in ähnlicher Weise organisiert sind und dass die gleiche Schaltung in der Amygdala, die dafür bekannt ist, defensive Reaktionen auf Angst zu steuern, auch für die Regulierung des appetitiven Verhaltens verantwortlich ist.
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