Wissenschaftler der University of Florida kartiert Gehirnreaktionen auf Nahrung

Wissenschaftler der University of Florida kartiert Gehirnreaktionen auf Nahrung
Wissenschaftler der University of Florida kartiert Gehirnreaktionen auf Nahrung
Anonim

GAINESVILLE, Florida - - Die meisten von uns haben schon einmal gegessen und gegessen, bis wir plötzlich so vollgestopft sind, dass wir kaum noch vom Tisch zur Couch watscheln können.

Nun haben Wissenschaftler der University of Florida und der University of Texas zum ersten Mal genau bestimmt, wie lange es dauert, bis das menschliche Gehirn signalisiert, dass es satt ist, und welche Bereiche des Gehirns am Essen beteiligt sind. Wie sich herausstellt, sind 10 Minuten im Allgemeinen alles, was nahrhaft zufrieden von übermäßig vollgestopft trennt.

Dieses Wissen könnte der Schlüssel zur Diagnose und Behandlung von Fettleibigkeit und damit verbundenen Erkrankungen sein.

Durch die Kartierung von Änderungen des Blutflusses und der Sauerstoffversorgung mithilfe einer Technik namens funktionelle Magnetresonanztomographie, die als fMRI bezeichnet wird, konnten die Forscher Aktivitätsänderungen in den Neuronen aufzeichnen, um festzustellen, wo im Gehirn, und was noch wichtiger ist, wann die physiologischen Reaktionen auf Nahrungsmittel auftreten, berichten die Wissenschaftler in der Zeitschrift Nature vom 29. Juni.

"Der Hypothalamus ist seit vielen Jahren als mit der Regulierung des Essens verbunden bekannt, aber dies ist die erste Studie am Menschen, die direkt zeigen kann, dass er als Ergebnis dynamischen und physiologischen Veränderungen unterliegt", sagte der Hauptforscher Yijun Liu, Assistenzprofessor in der Abteilung für Psychiatrie des UF College of Medicine.

"Am wichtigsten ist, dass diese Studie mithilfe einer nicht-invasiven Technik feststellte, dass es einen Zusammenhang zwischen den Veränderungen gibt, die im menschlichen Gehirn nach dem Essen auftreten, und den traditionellen biochemischen Indikatoren im Körper, die ein Anstieg des Glukosespiegels und Insulin im Blut", sagte Liu, die auch mit Evelyn F.und William L. McKnight Brain Institute der University of Florida.

Die Ergebnisse könnten Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, wie das Gehirn auf Essen und Essen reagiert. Dies hat wichtige Implikationen für ein besseres Verständnis der Gehirnmechanismen, die an der Entwicklung von Fettleibigkeit und fettleibigkeitsbedingtem Diabetes beteiligt sind, und für die Entwicklung und Erprobung von Medikamenten zur späteren Behandlung der Erkrankungen.

Fast ein Viertel der amerikanischen Erwachsenen sind fettleibig und die Zahl wächst stetig. Adipositas, ein ungewöhnlich hoher Anteil an Körperfett, erhöht das Risiko von Herzerkrankungen und Tod und trägt laut den National Institutes for He alth zu mindestens der Hälfte aller chronischen Krankheiten in der westlichen Gesellschaft bei.

Liu führte das Experiment zusammen mit Dr. Peter T. Fox, Jia-Hong Gao und Ho-Ling Liu am University of Texas He alth Science Center in San Antonio durch. Es ist eine Erweiterung früherer Forschungen von Yijun Liu, Fox und anderen, die herausfanden, dass die Reaktion des Gehirns auf Nahrung bei fettleibigen Menschen im Vergleich zu schlanken Teilnehmern signifikant verzögert und verringert ist.Die Ergebnisse zeigten, dass das Gehirn, insbesondere der Hypothalamus, bei dünnen Menschen anders funktioniert als bei dicken. Dieser Unterschied könnte durch Fettleibigkeit verursacht werden, sagten die Forscher.

Wie im Nature-Artikel berichtet, fasteten 18 Teilnehmer 12 Stunden lang und wurden dann 48 Minuten lang einem kontinuierlichen Gehirnscan unterzogen. Der fMRT-Scan zeichnet in einer Reihe von hochauflösenden Bildern die Aktivität des Gehirns als Reaktion auf innere und äußere Reize wie Essen oder Trinken auf.

Zehn Minuten nach Beginn des Scannens erhielten die Teilnehmer eine Wasserlösung mit 75 Gramm Dextrose, einer Zuckerart, die über eine orale Sonde verabreicht wurde. Gleichzeitig wurden Blutproben zum Testen der Plasmaglukose- und Insulinspiegel entnommen. Als Kontrolle wurden acht der Teilnehmer an einem separaten Tag auch einem fMRT-Scan unterzogen, nachdem sie eine entsprechende Menge destilliertes Wasser zu sich genommen hatten.

Mit einer neuen Methode, die Liu entwickelt hat und die als zeitliche Clusteranalyse bezeichnet wird, waren die Forscher in der Lage, zeitliche Veränderungen der Gehirnaktivität abzubilden. Liu stellte die neue Technik im April auf der Jahrestagung der International Society of Magnetic Resonance in Medicine vor.

Nach der Einnahme von Glukose wurden zwei Spitzen in der Gehirnreaktion festgestellt. Einer war etwa 90 Sekunden später, was laut Liu mit dem Schlucken und anderen Aspekten des Essvorgangs selbst zusammenhängt. Die Aktivität wurde im Kleinhirn und mehreren anderen Regionen des Gehirns gefunden. Es hing wahrscheinlich mit Geschmack, Geruch oder anderen Nahrungsaufnahmeprozessen zusammen, sagte Liu.

Der wichtigere und nachh altigere Höhepunkt begann etwa 10 Minuten nach der Einnahme und war das Signal des Gehirns, dass es körperlich voll war, sagte Liu. Der Peak dauerte etwa zwei Minuten und korrespondierte direkt mit einem Anstieg des Zucker- und Insulinspiegels im Blut. Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler verfolgen, dass die Gehirnveränderungen zum Zeitpunkt des zweiten Höhepunkts hauptsächlich im Hypothalamus stattfanden, was wahrscheinlich zeigt, dass dies mit der Regulierung des Blutzuckerspiegels zusammenhängt, sagte er.

Die Gehirnaktivität in der Kontrollgruppe war über die Zeit gleichmäßiger verteilt und zeigte keine Spitzen nach der Glukose.

Das Sättigungssignal beim Menschen wurde in etwa der Hälfte der erwarteten Zeit ausgelöst. Frühere Untersuchungen auf der Grundlage von Studien an Ratten ergaben, dass es 20 Minuten dauerte, bis das Sättigungssignal einsetzte.

Eine der Einschränkungen der Studie besteht darin, dass Scans nur von einem einzigen Hirnschnitt gemacht wurden. Auswirkungen auf das gesamte Gehirn, die Liu untersuchen will, könnten komplizierter sein.

Es gab eine Reihe neuartiger Konzepte in Bezug auf die Forschung, aber Lius zeitliche Clustering-Analysetechnik hat die breiteste Anwendung, sagte Fox, Mitforscher und Direktor des Research Imaging Center an der University of Texas.

"Dies bietet die Möglichkeit, über relativ lange Zeiträume von bis zu einer Stunde nach Ereignissen im Gehirn zu suchen", sagte Fox. "Dies gibt uns eine sehr wirkungsvolle Sichtweise auf das Essen und verbessert unsere Fähigkeit, andere Interventionen und Techniken zur Behandlung von Fettleibigkeit zu entwickeln."

In der Zwischenzeit sagte Fox jedoch, dass die Studienergebnisse das langjährige Sprichwort zu untermauern scheinen: Verschlinge dein Essen nicht. Langsames Essen kann mehr Zeit für das Auftreten des Völlegefühls bieten, insbesondere bei Fettleibigen, deren Völlegefühl langsamer und schwächer ist, sagte er.

Anthony Comuzzie, ein Experte, der die Genetik von Fettleibigkeit an der Southwest Foundation for Biomedical Research, einer gemeinnützigen wissenschaftlichen Einrichtung in San Antonio, untersucht, sagte, die Ergebnisse der Studie seien ein aufregender Fortschritt.

Die Arbeit liefert eine einzigartige Reihe neuer beobachtbarer Merkmale für die Untersuchung von Fettleibigkeit, sagte er, "die uns helfen sollten, der grundlegenden Regulierung der Nahrungsaufnahme näher zu kommen."

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