Ihr Appetit zeigt, wie Ihr Gehirn funktioniert

Du fährst bei deinem lokalen Schnellimbiss. Der Duft von fleischigen Burgern kitzelt Ihre Nase. Wow, das riecht gut! Ich habe Hunger! Du erkennst das bewusst irgendwann – wahrscheinlich einige Sekunden nachdem du einen illegalen Zug von der linken Spur gemacht hast und zum Drive-Through-Fenster hochgepeitscht hast.

"Möchtest du Pommes damit?"

Sie erhalten ein mentales Bild von saftigen, goldbraunen Kartoffeln, die in Ketchup getränkt sind. "Sicher. Warum nicht? Klingt zu gut zum Widerstand. "

Du wirst diesen Impuls vielleicht später bereuen, wenn du versuchst, deinen Hosenbund zu knöpfen, aber es gibt kein Entkommen vor den täglichen Antrieben von Appetit, Hunger und Essverhalten. Sie sind in dein Gehirn fest verdrahtet. Sie haben mehrmals täglich Lust auf Essen, aber die Motivation ist nicht immer dieselbe. Der Geruch von gegrilltem Fleisch kann Ihren Appetit anregen, aber auch der Anblick eines Zuckerkrapfens, die Glocke eines Eiswagens oder einfach die Uhr an der Wand, die sagt, dass es Mittag ist. Hunger entsteht auch intern, lange bevor Sie auf Bauchweh aufmerksam werden. Die abnehmende Konzentration von Glukose im Blut stimuliert den Appetit. Je niedriger Ihr Blutzuckerspiegel fällt, desto hungriger fühlen Sie sich. . . und wenn Sie seit sechs oder acht Stunden nicht mehr gegessen haben, werden Sie sich wahrscheinlich sehr hungrig fühlen.

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Sicher, der Geschmack von Nahrung beginnt mit Nervenimpulsen in deinem Mund, aber es ist dein Gehirn, das süß und salzig wahrnimmt (und vielleicht danach verlangt). Deine Essgewohnheiten, deine Vorliebe für Nahrung und dein Essverhalten entstehen auch in deinem Gehirn, und vielleicht hast du bemerkt, dass dein Gehirn einen eigenen Kopf haben kann, wenn es um Essen geht. Führen Anblicke und Gerüche zu Ihrem Essverhalten? Änderst du dein Essverhalten, wenn du gestresst oder einsam bist? Essen Sie, wenn Sie nicht hungrig sind oder mehr essen, als Sie wissen, dass es gut für Sie ist? Suchst du nach Essen und nicht nach anderen?

Die Antworten auf all diese Fragen liegen in grundlegenderen Fragen darüber, wie das Gehirn organisiert ist. Seit 150 Jahren haben Neurowissenschaftler die Organisation des Gehirns mit der Befehlsstruktur einer militärischen Organisation verglichen, sagt die US Army. Die höheren, in jüngerer Zeit entwickelten Hirnzentren des Neokortex fungieren als Generäle – so die Theorie -, die die Anweisungen übernehmen und erlassen, während die unteren, primitiveren Hirnzentren als Privatpersonen arbeiten, Routineaufgaben ausführen und Befehle von oben nach unten annehmen Die Kette der Befehl. Es klingt alles effizient und ordentlich, aber wie jeder Weight Watcher weiß, erklärt das Top-Down-Befehlsmodell des Gehirns nicht viel, wenn es um die Kontrolle des Appetits geht. Interne Signale und externe Signale lösen unerwünschtes Essverhalten selbst bei entschlossenen Diätenden aus. Willenskraft ist notorisch unzuverlässig, und Neurowissenschaftler untersuchen die Gründe dafür. Dabei konstruieren sie neue, vielleicht genauere Modelle der Gehirnorganisation.

Richard Thompson und Larry Swanson (siehe unten) von USC legen in dieser Woche in den Proceedings der National Academy of Sciences nahe, dass das Gehirn eher dem Internet als der Armee ähnelt. Statt einer Befehlskette von oben nach unten kann das Gehirn in einem System von miteinander verbundenen Schaltkreisen organisiert sein, in dem – auf dem einen oder anderen Weg – alles mit allem anderen verbunden ist und kein zentrales Kommando- und Kontrollzentrum funktioniert. Die strukturelle Konnektivität des Gehirns kann von einem Netzwerk von Schaltkreisen abhängen, was bedeutet, dass praktisch jeder Teil des Gehirns jeden anderen Teil beeinflussen kann.

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Die Internet-Metapher hilft dabei, das System der miteinander verbundenen Schaltkreise zu erklären, das Swanson während der letzten zwölf Jahre bei der Untersuchung der Fütterungs- und Appetitbereiche des Gehirns gefunden hat. Der Nucleus accumbens (NA), der bis vor etwa zehn Jahren wenig bekannt war oder studiert wurde, ist ein wichtiger Teil dieser Schaltung. Es beeinflusst, wie gut ein Essen schmeckt. Seine Aktionen erklären zum Teil, warum Essen besser schmeckt, wenn du hungrig bist, als wenn du satt bist.

In diesem neu veröffentlichten Experiment injizierten Thompson und Swanson Tracer-Chemikalien in eine winzige Region der NA in Rattengehirnen. Die Region ist bekannt als "hedonic hot spot"; seine Wirkung stimuliert das Fressverhalten, vielleicht weil es den Genuss süßer Geschmäcker verstärkt. Die Tracer erlaubten den Forschern, den Wegen zu folgen, auf denen Nervenimpulse durch verschiedene Gehirnstrukturen fließen. Die Aufzeichnungen zeigten, dass Signale zwischen der NA und anderen Regionen des Gehirns wandern, von denen bekannt ist, dass sie Appetit, Stress und Depression kontrollieren.

Für die Anatomen unter euch (siehe Diagramm) enthüllten die Tracer einen neuralen Kreis von vier Knoten einer geschlossenen Schleife: eine winzige Region des Nucleus accumbens (ACBdm); der vordere laterale hypothalamische Bereich (LHAa); die parateralen und paraventrikulären Vorderkerne (PTa / PVTa); und der kortikale infralimbische Bereich (ILA). Einige der Wege waren erregend: Sie lösten Impulse in einem anderen Teil des Gehirns aus. Andere waren inhibitorisch: Sie stoppten Impulse vom Entstehen. Einige der Ausgänge liefern innervierte Hirnregionen, die den Stoffwechsel und das Nahrungsverhalten steuern.]

Rundherum und in einer Reihe von Schleifen reisen Nachrichten in alle Richtungen. Der "Schaltplan" für den Appetit ist also nicht das geradlinige Organigramm einer militärischen Organisation; Es ist ein Feedback-Netzwerk, das im Vergleich zu Computernetzen wie dem Internet am besten ist. Appetit ist nicht die einzige Gehirnfunktion, die in einer Internet-ähnlichen Weise funktionieren kann. "Viele Einflüsse auf das Verhalten sind nicht von oben nach unten", sagt Swanson. "Aufmerksamkeit, Erregung, der Schlaf-Wach-Zyklus – dein Verhaltenszustand – diese Art von Dingen ist auch nicht unter freiwilliger Kontrolle."

Die Verfolgungstechnik könnte verwendet werden, um einen Schaltplan des gesamten Nervensystems zu konstruieren, sagt Swanson. Dieser Gedanke ist der Anstoß für mehrere neu finanzierte Projekte, die es Neurowissenschaftlern ermöglichen werden, für das Gehirn zu tun, was Genetiker für das Genom getan haben: Das Ziel ist die Abbildung des "connectome", also der gesamten Verschaltung des Gehirns. Swanson arbeitet bereits daran, das Connectom der Maus zuzuordnen. Schließlich hoffen er und andere Neurowissenschaftler, die Wege zu finden, durch die jedes der 500 verschiedenen Teile des Gehirns mit allen anderen kommunizieren kann. "Wenn Sie genügend Verbindungen in der Kette haben, kommen Sie überall hin", sagt Swanson, "und sobald Sie in dieses komplizierte Netzwerk geraten, können Sie verschiedene Teile davon ausknocken und es funktioniert immer noch – vielleicht nicht perfekt, aber es gibt alternative Wege sich fortzubewegen. "

Thompson und Swanson hoffen, dass ihre Arbeit neue mathematische Ansätze und neue Denkweisen über die Organisation des Gehirns anregen wird. "Der hierarchische Weg ist die Art und Weise, wie die meisten Leute darüber nachdenken", sagt Swanson, "aber wenn man Schleifen und Schleifen hat, werden die tatsächlichen Definitionen von Feedback und Feed-Forward und Top und Bottom sehr unscharf, und vielleicht sind diese nicht" t das Beste, um zu beschreiben, was passiert. "

Zugegebenermaßen wird das Wissen über die Appetitsysteme des Gehirns dem saftigen Burger keinen Widerstand leisten, aber je besser wir unsere Gehirne verstehen, desto besser werden wir ausgerüstet, um den Kampf der Beule zu bekämpfen. Und wenn man über neue Modelle der Gehirnschaltung nachdenkt, kann das einen Sinn haben – zumindest für eine Weile.

Für mehr Informationen:

Teil 3, "Geschmack", in Brain Sense bietet eine vollständige Diskussion (und einige unterhaltsame Geschichten) über hedonische Krisenherde, Heißhunger und Aversionen und Experimente am Nucleus accumbens.

Das neue Forschungspapier ist Richard H. Thompson und Larry W. Swanson, "Hypothese-gesteuerte strukturelle Konnektivität Analyse unterstützt Netzwerk über hierarchische Modell der Gehirnarchitektur", Proceedings der National Academy of Sciences, 9. August 2010.