Zusammenfassung: Fruchtfliegen nutzen den Neurotransmitter Octopamin, um festzustellen, ob Nahrungserinnerungen langfristig oder kurzfristig gespeichert werden. Dieser durch Energiereserven beeinflusste Prozess beeinflusst das zukünftige Essverhalten.

Hohe Glykogenspiegel führen zu einer stabilen Beibehaltung des Nahrungsgedächtnisses, was zu einer erhöhten Nahrungsaufnahme auch nach dem Fasten führt. Die Forschung legt nahe, dass ähnliche Mechanismen das übermäßige Essen beim Menschen beeinflussen können.

Wichtige Fakten:

• Octopamin in Fruchtfliegen beschließt, auf der Grundlage von Energiereserven ernährungsbezogene Erinnerungen zu speichern.
• Ein hoher Glykogenspiegel führt zu langanhaltenden Essenserinnerungen und einer erhöhten Nahrungsaufnahme.
• Die Studie liefert potenzielle Erkenntnisse über übermäßiges Essen und Fettleibigkeit beim Menschen.

Quelle: Universität zu Köln

In Verhaltensexperimenten mit der Fruchtfliege Drosophila melanogaster untersuchte ein Forscherteam am Institut für Zoologie der Universität zu Köln die Steuerung der Nahrungsaufnahme im Gehirn.

Ähnlich wie beim Menschen regulieren insulinähnliche Moleküle die Nahrungsaufnahme bei Fruchtfliegen. Dies wird unter anderem durch das Neurotransmittersystem beeinflusst, das die Entscheidungsfindung vermittelt.

Das System nutzt den Neurotransmitter Octopamin, ein mit Noradrenalin verwandtes Molekül. Der Neurotransmitter bestimmt, ob Erinnerungen an den Verzehr von Kohlenhydraten im Langzeit- oder Kurzzeitgedächtnis gespeichert werden.

Diese Entscheidung wird abhängig von der Höhe der inneren Energiereserven getroffen, die wiederum entscheidenden Einfluss auf das zukünftige Essverhalten haben.

Die von Professor Dr. Henrik Schulz durchgeführte Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht eLife Unter dem Titel „Octopamin integriert den Zustand der endogenen Energieversorgung in die Bildung ernährungsbezogener Erinnerungen.“

Die Forscher untersuchten, wie moderates Fasten und reduzierte Glykogenspiegel im Fett- und Muskelgewebe die Kohlenhydratwahrnehmung bei Fruchtfliegen beeinflussen. Glykogen, die Speicherform von Glukose, wird im Fettgewebe gespeichert und hauptsächlich als Energie in den Muskeln genutzt.

Informationen über die Energiereserven in diesen Geweben werden durch Octopamin in das Entscheidungssystem integriert und beeinflussen die Biomechanik des Gehirns.

Frühere Studien haben gezeigt, dass übermäßiges Essen bei Tieren und Menschen zu einem erhöhten Glykogenspiegel führen kann. Im Experiment wurden Fruchtfliegen genetisch so verändert, dass sie einen höheren Glykogenspiegel aufwiesen.

Während des Fastens entsteht durch erhöhte Energiereserven ein sehr stabiles Gedächtnis, das bei erneuter Nahrungsaufnahme nicht verschwindet. Dies ist auch dann der Fall, wenn der Nährwert der nächsten Mahlzeit bereits ausreicht, um den durch das Fasten entstandenen Mangel auszugleichen. Das Gedächtnis führt zu einer erhöhten Nahrungsaufnahme.

War der Glykogenspiegel zu hoch, führte der Verzehr von Kohlenhydraten im Experiment lediglich zu einem verminderten Belohnungseffekt im Gehirn. Dieser verringerte Effekt schürte den Wunsch, weiter zu essen.

Bei ausreichender Nahrungsaufnahme bzw. ausreichender Energie im Tier unterdrückt das Entscheidungssystem wiederum die Bildung eines solchen Langzeitgedächtnisses hinsichtlich der Nahrungsquelle.

Dies war unabhängig vom Kohlenhydratgehalt des Lebensmittels oder davon, ob es einen hohen Proteingehalt hatte. Insgesamt hatte der Glykogenspiegel keinen Einfluss darauf, wie Fruchtfliegen proteinreiche Lebensmittel bewerteten.

Kohlenhydratspeicher – einst nützlich, sind jetzt schädlich

Abhängig vom Energieniveau ist Octopamin für die Art des Gedächtnisses verantwortlich, das sich als Reaktion auf die Nahrungsaufnahme bildet: Lebensmittel, die normalerweise einen ausreichenden Nährwert bieten, werden nicht mehr als ausreichend belohnend empfunden. Die Folge kann übermäßiges Essen sein, unabhängig vom Nährwert oder der Art der Nahrung.

„In der Antike, als Nahrung eine begrenzte oder knappe Ressource war, könnte dieser Mechanismus dazu beigetragen haben, Energiereserven aufzubauen, als Nahrung verfügbar war. „In Zeiten des Nahrungsüberschusses könnte das Langzeitgedächtnis an die Kohlenhydratquelle das übermäßige Essen begünstigt haben.“ sagte der leitende Forscher Henrique Schulz. Der Verzehr von Nahrungsmitteln trägt zur Entwicklung von Fettleibigkeit bei.

Es gibt keine Studien, die einen ähnlichen Mechanismus beim Menschen belegen, aber da die beteiligten Moleküle bei Fruchtfliegen und Menschen sehr ähnlich sind, schlägt das Forscherteam vor, dass der Mechanismus auf ähnliche Weise funktioniert.

Die Ergebnisse könnten somit erklären, warum es schwierig ist, Gewicht zu verlieren: Wenn die Erinnerung an die belohnende Wirkung von Nahrungsmitteln länger anhält als die belohnende und sättigende Wirkung des Verzehrs tatsächlicher Nahrung, kann dies zu einer erhöhten Nahrungsaufnahme führen.

„In Zukunft könnte es wichtig sein zu wissen, wie man dieses Langzeitgedächtnis löscht, damit das Abnehmen einfacher wird“, schloss Schultz.

Über Neuigkeiten aus den Neurowissenschaften und der Ernährungsgedächtnisforschung

Autor: Eva Schiesler
Quelle: Universität zu Köln
Kommunikation: Eva Schiesler – Universität zu Köln
Bild: Bildquelle: Neuroscience News

Ursprüngliche Suche: Offener Zugang.
„Octopamin integriert den Zustand der inneren Energieversorgung in die Bildung ernährungsbezogener Erinnerungen„Von Henrik Schulz et al. eLife

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eine Zusammenfassung

Octopamin integriert den Zustand der inneren Energieversorgung in die Bildung ernährungsbezogener Erinnerungen

Das Gehirn reguliert die Nahrungsaufnahme als Reaktion auf den inneren Energiebedarf und die Nahrungsverfügbarkeit. Aber kann die interne Energiespeicherung die Art des erzeugten Speichers beeinflussen?

Wir zeigen, dass die Dauer des Hungers darüber entscheidet, ob… Schwarzbauchfruchtfliege Bildet kurzfristige oder langfristige appetitliche Zwischengedächtnisse.

Die endogene Glykogenspeicherung im Muskel- und Fettgewebe beeinflusst die Dichte der Speicherung von Saccharose-assoziierten Informationen. Insulinähnliche Signale in Octopamin-Belohnungsneuronen integrieren die endogene Energiespeicherung in die Gedächtnisbildung. Octopamin wiederum unterdrückt die Bildung des Langzeitgedächtnisses.

Octopamin ist für das Kurzzeitgedächtnis nicht erforderlich, da Octopamin-defiziente Mutanten abhängig von ihrem inneren Energiezustand im Kurzzeitgedächtnis Appetit auf Saccharose und andere Nährstoffe entwickeln können.

Eine Abnahme der positiv verstärkenden Wirkung von Saccharose bei hohen endogenen Glykogenspiegeln in Kombination mit einer erhöhten Stabilität ernährungsbezogener Erinnerungen aufgrund längerer Hungerperioden kann zu einer erhöhten Nahrungsaufnahme führen.