Manche Lebewesen kommen ganz ohne Gehirn aus, doch das Denkorgan hat sich als evolutionärer Hit erwiesen. Aber warum ist das so? Und was passiert, wenn das Gehirn nicht genügend Energie hat?
Die Evolution des Nervensystems: Vom Einzeller zum komplexen Gehirn
Die ersten Lebewesen kommunizierten über chemische Signale zwischen Zellen. Doch für vielzellige Lebewesen war diese Art der Kommunikation zu langsam. Als evolutionäre Antwort entstanden vor rund 700 Millionen Jahren die ersten Nervensysteme. Zentralisierte Nervensysteme verarbeiten Sinnesreize und erzeugen angemessene Reaktionen. Chemische Synapsen ermöglichen es, die Reizweiterleitung gezielt zu stärken oder zu schwächen - die Grundlage für Lernen und Gedächtnis. Der Cortex der Säugetiere erlaubt es, die Umwelt in Objekte und Prozesse zu kategorisieren. Der Mensch ist Träger des komplexesten Organs im bekannten Universum, das ihm erlaubt zu sprechen, zu denken und seine Umwelt zu erforschen.
Neben chemischen Synapsen gibt es auch elektrische Synapsen. Bei dieser elektrischen Kommunikation spielen sogenannte "gap junctions" eine Rolle - Kanäle aus Proteinen, die die Zellflüssigkeiten von zwei Neuronen verbinden. So können elektrische Signale (Ionenströme) ohne Umwege direkt von Zelle zu Zelle weitergegeben werden. „Mit gap junctions kann man viele Zellen über eine größere Entfernung miteinander synchronisieren“, sagt Nils Brose, Direktor der Abteilung für Molekulare Neurobiologie am Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin. „Wenn eine Zelle ein Signal erhält, dann geht das gleich auf die anderen Zellen über, da sie wie Stecker und Steckdose miteinander verbunden sind.“ Das mobilisiert in kürzester Zeit größere Nervenzellgruppen. Diese rein elektrische Form der Weiterleitung kommt eher bei einfacher entwickelten Tieren wie Krebsen vor, wo sie zum Beispiel schnelle Fluchtreaktionen steuern.
Wer nur zu Hause sitzt, braucht eigentlich kein Gehirn. Das zeigt das Beispiel der Seescheide. Als Larve schwimmt sie munter durch die Felsenlandschaften im Küstenwasser. Wird sie aber größer, sucht sie sich ein Plätzchen und verwandelt sich in eine Röhre, die Plankton aus dem Meerwasser filtert. Da diese Aufgabe nicht viel Grips verlangt, absorbiert sie während der Verwandlung das eigene Gehirn.
Dennoch hat sich die Entwicklung komplexer Nervenzellverbünde im Zuge der Evolution bei Lebewesen durchgesetzt. Sonst würden wir sie nicht in allen ökologischen Nischen der Erde finden.
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Einzeller haben definitionsgemäß kein Nervensystem. Doch bereits in diesen primitivsten Lebensformen kann man erkennen, welche Fähigkeiten die Überlebenschancen verbessern. Bakterien erkennen mit spezifischen Rezeptoren auf ihrer Oberfläche chemische Lockstoffe in ihrer Umgebung. Bindet der Lockstoff an den Rezeptor, löst dies im Inneren des Bakteriums eine Kaskade molekularer Signale aus. Bei einigen Bakterien bringt das innere Signal das Flagellum, eine Art Propeller am Hinterteil, so zum Rotieren, dass es die Zelle auf den Lockstoff zusteuert. Einzeller schicken sich auch gegenseitig chemische Botschaften. Schon bei den ersten Bewohnern unseres Planeten zeichnen sich die großen Herausforderungen des Überlebenskampfes ab: Wahrnehmen, Reagieren und Kommunizieren. Wer am schnellsten zur Nahrung schwimmt und Fressfeinde erkennt, hat bessere Chancen zu überleben und die eigenen Gene an die nächste Generation weiterzugeben.
Chemische Signale sind aber nicht besonders schnell. Ein Zuckermolekül braucht in stillem Wasser bei Zimmertemperatur rund 27 Stunden, um einen einzigen Zentimeter voranzukommen. Elektrische Erregungsleitung über „Kabelbahnen“ hingegen geht in Millisekunden. Der Nachteil: Die Signalstärke nimmt mit zunehmender Entfernung ab. Eine solche passive elektrische Erregung würde also bei kleinen Tieren gut gelingen. Sind aber zwischen den Gliedmaßen große Distanzen zu überwinden, funktioniert auch sie nicht. Deshalb spezialisierten sich bereits vor rund 700 Millionen Jahren einige Zellen in den ersten Vielzellern zu aktiven Erregungsleitern, die Reize aus der Außenwelt mit Rezeptoren auffangen und über lange Leitungen, so genannte Axone, mit Hilfe eines elektrischen Impulses an andere Regionen ihrer Kolonie verschicken: Die Nervenzelle war geboren.
Das neue Prinzip der Erregungsweiterleitung bot den Vielzellern gegenüber der rein chemischen Zellkommunikation einen enormen Geschwindigkeitsvorteil - und damit einen evolutionären Vorsprung gegenüber Lebewesen ohne Nervenzellen. Zwar haben sich seither auch die chemischen Signaloptionen weiterentwickelt, zum Beispiel zu effizienten Hormonsystemen in Wirbellosen und Säugetieren. Doch ohne die millisekundenschnellen Signale der Nervenzellen wäre es Tieren nicht möglich, rechtzeitig auf Fressfeinde, Artgenossen oder Beute und andere Nahrungsquellen zu reagieren.
Die frühesten Nervenzellen entstanden wahrscheinlich in Nesseltieren, zu denen heute unter anderem Seeanemonen, Medusen, Hydras und die gemeine Ostsee-Urlaubs-Qualle gehören. Die meisten Nesseltiere besitzen noch heute lediglich simple Netze aus Nervenzellen, mit denen sie sich, ohne etwas davon zu wissen, an Rentnerehepaaren und planschenden Kindern vorbeischieben. Ein solches dezentrales Nervensystem kann aber nur recht simple Reflexe erzeugen, für eine klügere Interpretation verschiedener Sinnesdaten dagegen reicht ein Nervennetz nicht.
Einige Vorfahren der heutigen Quallen waren zudem die Protagonisten einer weiteren evolutionären Première: Vor mindestens 580 Millionen Jahren schlossen sich Nervenzellen auf der Körperoberfläche der Nesseltiere erstmals zu Augen, Riech- und Gleichgewichtsorganen zusammen. Nur 10 Millionen Jahre später betraten dann erstmals Wesen die Bühne der Urmeere, die sich anschickten, klüger zu sein als die Ahnen der Qualle. Anders als ihre Nesseltier-Verwandten waren diese Tiere spiegelsymmetrisch aufgebaut. Diese so genannten „Zweiseiter” oder „Bilateria“ sind die Vorfahren aller spiegelsymmetrischen Tiere, inklusive der Wirbeltiere, also auch uns Menschen. Als erste Lebewesen hatten sie ein Kopfende mit Augen und einem kleinen Gehirn, Ganglion genannt, und einen verlängerten Körper, durch den Nervenstränge bis zum Hinterteil liefen. Mit einem zentralen Nervensystem konnten die Zweiseiter erstmals Sinnesdaten auf vielfältige Weise verrechnen und so sinnvolle Reaktionen auf Reize entwickeln. Über die Nervenstränge, die den Körper durchzogen, steuerte zudem erstmals ein zentraler Taktgeber Muskelgruppen zielgenau an - es entwickelten sich komplexe Motorprogramme, die den Körper je nach Situation angemessen steuern konnten wie ein Dirigent sein Orchester.
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Zum echten Game-Changer aber wurden zentrale Nervensysteme aus einem anderen Grund: Die besonders effiziente Weiterleitung der Erregungen. Nervenzellen sind nicht direkt aneinander gekoppelt. Am Ende ihrer langen Leitung übertragen sie ihre Impulse auf die nachgeschalteten Neurone über einen winzigen Spalt. In diesem Spalt, der so genannten „Synapse”, springt meist kein elektrischer Funke über. Stattdessen schüttet die erste Nervenzelle chemische Botenstoffe in die Synapse, so genannte Neurotransmitter. Diese verbreiten sich von der ersten Zelle über die zweite Neurotransmitter - Botenmoleküle im Gehirn. Der Clou dieser „synaptischen Transmission” ist, dass damit die Informationsverarbeitung relativ simpel geregelt werden kann: Je mehr Botenstoffe in die Synapse ausgeschüttet werden, desto stärker wird die empfangende Zelle aktiviert.
Stritten sich bisher nur genetisch vererbte Reflexe im evolutionären Rennen, so begann mit dem Zeitalter der zentralen Nervensysteme der Kampf um das schnellste und sinnvollste Lernprogramm. Schon der simple durchsichtige Fadenwurm C. Elegans, dessen Nervensystem nur 302 Neuronen hat, kann sich erstaunlich viele Dinge merken. Deswegen ist er auch ein beliebtes Versuchstier der Hirnforscher. Zum Beispiel „erschrickt“ der Wurm mit der Zeit immer weniger, wenn neugierige Forscher andauernd gegen seine Petrischale klopfen - zumindest zuckt er weniger zurück. Diese Gewöhnung geht ins Langzeitgedächtnis im Mini-Gehirn der Würmer über. Sie merken sich sogar die Farbe des Umgebungslichtes, bei der ihnen Forscher ein paar Algen zu futtern gegeben haben: ein Beispiel für assoziatives Lernen.
Je komplexer das Nervensystem, desto feiner sind die Unterscheidungen von Sinnesreizen, die ein Lebewesen leisten - und desto ausgefeilter die Reaktionen, die es lernen kann. Und desto vielseitiger werden auch die motorischen Fertigkeiten. Das komplexeste Nervensystem, in der Tat das komplexeste Objekt im bekannten Universum, tragen Säugetiere wie Sie und ich in unserem Schädel herum. Hat der Fadenwurm C. Elegans nur 302 Nervenzellen, so sind es im Säugetierhirn viele Milliarden, und beim Menschen rund 90 Milliarden. Jede einzelne Nervenzelle sendet seine Signale an bis zu Zehntausend Empfänger. Manche Neurone aktivieren nachgeschaltete Zellen, andere hemmen sie; je nachdem, welcher der über einhundert möglichen Neurotransmitter die Synapse nutzt. Bei einer derartigen Komplexität verwundert es nicht, dass zahlreiche Säugetiere auch komplexe Vorstellungen über ihre Lebenswelt haben. In der hohen Anzahl der verfügbaren Nervenzellen und der besonderen Architektur des Cortex liegt ihr evolutionäres Erfolgsrezept. Es erlaubt Säugetieren, aber auch Vögeln und zum Beispiel Tintenfischen, Objekte zu erkennen und zu kategorisieren - Nahrung oder Gift, Freund oder Feind -, mit Artgenossen zu kommunizieren und ziemlich schwierige Rätsel zu lösen. Und ein Bewusstsein zu entwickeln.
Zu solchen Erkenntnissen über die eigene Lebenswelt kommt beim Menschen - und zumindest in rudimentärer Form auch bei einigen Tieren wie etwa Elefanten und Menschenaffen - noch eine Vorstellung hinzu: die vom Selbst oder Ich. Wir haben ein Bild von uns, unseren Stärken und Schwächen, unseren Vorlieben und Abneigungen. Menschen mit Hirnverletzungen lassen vermuten, dass die Persönlichkeit, also die Art, wie wir mit Handlungen, Ideen und Emotionen auf unsere Umwelt reagieren, im Frontallappen des menschlichen Cortex angesiedelt ist. Und wie alle anderen Vorstellungen nicht in Hirn „gemeißelt“ sein muss. Nicht nur Verletzungen des Frontallappens zeigen, dass unser Selbst ein wandelbares Konstrukt ist. Drogen, Lebensereignisse, hormonelle Veränderungen - etliche Einflüsse auf die Informationsverarbeitung in unserem Gehirn verändern, wie wir die Welt und uns selbst wahrnehmen. Auch Sie sind nicht mehr dieselbe Person, die sie in der ersten Grundschulklasse waren. Und wenn Sie diesen Artikel aufmerksam genug gelesen haben, ist ihr Gehirn schon jetzt nicht mehr dasselbe wie vor wenigen Minuten. Ob unsere Vorstellungen von der Welt und unseres Selbst die Wirklichkeit angemessen widerspiegeln, kann man allerdings bezweifeln. Wir haben keine Intuition für die vierdimensionale Raumzeit, die Einstein als Wesenszug dem Universum nachwies. Wir können mit der mysteriösen Uneindeutgkeit der Quantenphänomene nichts anfangen. Selbst in allzu banalen Alltagssituationen zeigt sich, dass unser so komplexes Gehirn regelmäßig überfordert ist und auf archaischere Reaktionsmuster zurückgreift: Bei Stau auf dem Weg von der Arbeit nach Hause verhalten sich manche von uns wie Paviane während der Paarungszeit. Und trotz besseren Wissens locken unnachgiebig unsere Laster.
Der hohe Energiebedarf des Gehirns
Das Gehirn ist ein sehr hungriges Organ. Obwohl es nur etwa 2 % unseres Körpergewichts ausmacht, verbraucht es etwa 20 % der Energie, die wir zu uns nehmen, hauptsächlich in Form von Zucker. Das bedeutet, dass der Zucker, den Ihr Gehirn jeden Tag isst, etwa so viel wiegt wie eine volle Dose Limonade! All diese Energie fließt in die Kommunikation zwischen den Gehirnzellen. Jede unserer 100 Milliarden Gehirnzellen ist mit Tausenden anderer Zellen an etwa 100 Billionen Synapsen verbunden. Synapsen sind einfach die Verbindungspunkte zwischen zwei Gehirnzellen. Es ist die Energie, die für diese unglaublich große Menge an Geplapper zwischen Gehirnzellen benötigt wird, die den größten Teil des Zuckers verbraucht, den das Gehirn verbraucht.
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Überraschenderweise arbeitet unser Gehirn selbst dann, wenn wir uns ausruhen und es sich anfühlt, als würden wir nicht viel tun, fast mit maximaler Kapazität. Wenn wir anfangen, intensiv über ein Problem nachzudenken oder eine bestimmte Aufgabe zu erledigen, werden verschiedene Teile unseres Gehirns beansprucht, aber da oben ist immer viel los.
Wissenschaftler können diesen riesigen Zuckerfluss ins Gehirn für eine andere Art von Gehirnscan nutzen, die Positronen-Emissions-Tomographie oder PET-Scans genannt wird. PET-Scans sind toll, weil sie es uns ermöglichen, mit einem Tracer-Molekül die chemische Aktivität bestimmter Teile des Gehirns zu betrachten, während wir den Rest des Gehirns ignorieren. Einer der einfachsten Tracer, die Wissenschaftler bei PET-Scans verwenden, wird ’18FDG‘ genannt (18-Fluorodeoxyglucose, für die Geeks). 18FDG ist fast identisch mit Glukose, der Art von Zucker, die von unserem Gehirn gegessen wird, mit dem Zusatz eines chemischen Tags, der es Wissenschaftlern ermöglicht, zu sehen, wohin er geht.
Was passiert bei Energiemangel? Kannibalismus im Gehirn?
Wenn der Körper nicht genug Energie zur Verfügung stellt, kannibalisieren sich die Gehirnzellen gegenseitig, um die Versorgung aufrechtzuerhalten. Das Gehirn frisst sich zur Not selbst. Diese Aussage ist jedoch stark vereinfacht und bedarf einer differenzierteren Betrachtung.
Autophagie: Ein zellulärer Recyclingprozess
Der Prozess, der hier angesprochen wird, ist die Autophagie. Autophagie ist ein zellulärer Prozess, bei dem Zellen eigene Bestandteile abbauen und recyceln, um Energie zu gewinnen oder beschädigte Zellstrukturen zu entfernen. Dieser Prozess ist lebensnotwendig für das Überlebens der Zelle und wird durch verschiedene Stressfaktoren ausgelöst, darunter auch Energiemangel.
Autophagie im Gehirn
Auch im Gehirn spielt die Autophagie eine wichtige Rolle. Sie hilft, beschädigte Proteine, Zellorganellen und andere zelluläre Abfälle zu entfernen, die sich im Laufe der Zeit ansammeln können. Dieser Prozess ist wichtig für die Aufrechterhaltung der neuronalen Funktion und die Verhinderung von neurodegenerativen Erkrankungen.
Kannibalismus? Eine Frage der Perspektive
Ob man die Autophagie als "Kannibalismus" bezeichnen kann, ist Ansichtssache. Fakt ist, dass die Zelle eigene Bestandteile abbaut, um zu überleben. Dies kann man als eine Art "Selbstverdauung" interpretieren. Allerdings ist die Autophagie ein hochregulierter Prozess, der nicht dazu führt, dass die Zelle sich selbst zerstört. Vielmehr dient sie dazu, die Zelle am Leben zu erhalten und ihre Funktion aufrechtzuerhalten.
Huntington-Krankheit: Ein Beispiel für veränderten Energieverbrauch
Die Huntington-Krankheit (HD) ist eine neurodegenerative Erkrankung, die durch Veränderungen im Energieverbrauch des Gehirns gekennzeichnet ist. Ein Team um David Eidelberg vom Feinstein Institute for Medical Research hat die Muster des Energieverbrauchs im Gehirn von Menschen mit der HD-Mutation untersucht. Veränderungen in der Zuckermenge, die das Gehirn verbraucht, werden bereits vor den ersten physischen Veränderungen des Gehirns festgestellt, was darauf hindeutet, dass dies eine nützliche Sache sein könnte, um sie in klinischen HD-Studien zu verfolgen.
Bei HD-Patienten beobachteten die Wissenschaftler, dass einige Hirnregionen weniger Zucker verbrauchen, während andere Regionen mehr verbrauchen. Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass die Regionen mit höherem Zuckerverbrauch die Schäden in anderen Teilen des Gehirns kompensieren und härter arbeiten, um die Lücke zu schließen. Dies ist ein Hinweis darauf, dass das Gehirn in der Lage ist, Schäden zu kompensieren und alternative Wege zu finden, um seine Funktion aufrechtzuerhalten.
Biomarker für die Huntington-Krankheit
Um klinische Studien effizienter zu gestalten, sind HD-Wissenschaftler auf der Suche nach Biomarkern. Ein Beispiel für einen erfolgreichen Biomarker ist die Messung des Blutdrucks, die es Ärzten ermöglicht, das Risiko von Herzinfarkt und Schlaganfall abzuschätzen. Wir wissen jetzt, dass Medikamente, die den Blutdruck senken, helfen, Herzinfarkte und Schlaganfälle zu verhindern. Das beschleunigt die Entwicklung neuer Medikamente, weil man nicht warten muss, bis die Menschen tatsächlich einen Herzinfarkt erleiden. Wir hätten gerne eine ähnliche Messung bei HD-Patienten. Anstatt einer großen Gruppe von Menschen Medikamente zu geben und viele Jahre zu warten, um zu sehen, ob das Fortschreiten von HD langsamer ist, möchten wir Messungen haben, mit denen wir schnell testen können, ob eine HD-Therapie positive Auswirkungen hat.
Viele Menschen mit der Huntington-Krankheit haben die eine oder andere Art von „Gehirnscan“ gehabt, entweder im Rahmen der Forschung oder um ihrem Arzt zu helfen, zu verfolgen, was mit ihrem Gehirn geschieht. Alle Gehirnscans haben das Ziel, ein Bild des Gehirns zu erstellen, aber sie verwenden unterschiedliche Technologien, um unterschiedliche Merkmale des Hirngewebes zu sehen. Das ist ein bisschen so, wie ein Foto und eine Tuschezeichnung desselben Dings unterschiedlich aussehen können, obwohl es sich um Bilder desselben Objekts handelt.
Am häufigsten werden Menschen mit HD Gehirnscans mit einem Gerät namens Magnetresonanztomographie oder MRT-Gerät durchführen lassen. Die MRT verwendet starke Magnete, um die genaue Form und Struktur des Gehirns zu zeigen. Bei HD wollen wir dies tun, damit wir das Gehirn von HD-Patienten mit dem von Menschen ohne die Mutation vergleichen können oder um die Scans von jemandem vor und nach einer medikamentösen Behandlung zu vergleichen. Dies könnte uns helfen, Medikamente zu finden, die den Verlust von Hirngewebe, der im Verlauf von HD beobachtet wird, verlangsamen oder stoppen. Viele Wissenschaftler glauben, dass diese Formveränderungen, die mit der MRT festgestellt werden, zu unseren größten Hoffnungen gehören, HD-Biomarker zu produzieren. Aber es gibt auch andere Arten von Scans, die das Bild ergänzen könnten.
Ernährung und Gehirn: Eine komplexe Wechselwirkung
Unser Gehirn ist das übergeordnete Stoffwechselorgan unseres Körpers. Wie jede andere Zelle in unserem Körper benötigen Nervenzellen Energie, die sie aus der Nahrung beziehen. Bestimmte Nervenzellen messen den Gehalt an Glukose und Fettsäuren in unserem Blutkreislauf und passen ihre Aktivität daraufhin gezielt an. Das ist, neben der hormonellen Kontrolle unseres Essverhaltens, wichtig, um Stoffwechselvorgänge in Bauchspeicheldrüse, Leber und dem Magen-Darm-Trakt zentral überwachen und nachjustieren zu können.
Wird ständig zu viel Energie in Form von Zucker und Fett aufgenommen, können im Körper Schäden entstehen. Die Regelkreise in unserem Gehirn sind im Lauf der Evolution darauf ausgelegt worden, energiereiche Lebensmittel zu bevorzugen. Heutzutage steht extrem energiereiche Nahrung mit einem enorm hohen Zucker- und Fettgehalt in vielen Ländern günstig und einfach zur Verfügung. Künstliche Nahrungsbestandteile sind evolutionär nicht vorgesehen. Normaler Kristallzucker aktiviert unser Belohnungssystem. Zuckerersatzstoffe tun dies nicht, obwohl sie teilweise bis zu 500-mal süßer schmecken als Kristallzucker. Wichtige Feedback-Reaktionen nach einer Mahlzeit, wie z.B. Wie Geschmacksverstärker auf die Regelkreise im Gehirn wirken, ist bislang nicht klar. Auch was die Auswirkungen von Nebenprodukten und Schadstoffen der modernen Lebensmittelindustrie auf unsere Regelkreise im Gehirn angeht, steht die Forschung noch ganz am Anfang.
Gehirngesunde Ernährung: Was braucht das Gehirn?
Das Gehirn braucht natürlich als stoffwechselaktives Organ bestimmte Nährstoffe, vor allem Mikronährstoffe (Vitamine, Spurenelemente, mehrfach ungesättigte Fettsäuren), ohne die eine normale Funktion nicht möglich ist. Bei neurodegenerativen Erkrankungen sind z. B. bestimmte Vitamine unterversorgt. Eine Ernährung, die gesund für das Gehirn ist, unterscheidet sich nicht von einer Ernährung, die gesund für den gesamten Organismus ist.
Es gibt verschiedene hormonelle und nicht-hormonelle Wege, die unser Gehirn über unsere Nahrung beeinflussen. Wir finden immer neue Faktoren, die ursprünglich gedacht, völlig andere Funktionen hatten. Was wir wissen ist z. B., dass es Insulinrezeptoren im Gehirn gibt, auf die unsere Nahrung über die Insulinproduktion und die Rezeptoraktivierung einen direkten Einfluss hat. Zudem wird die Gut-Brain-Axis immer weiter erforscht, speziell in diesem Zusammenhang z. B., wie mikrobielle Abbauprodukte bestimmte Reaktionen im Gehirn beeinflussen können. Zusätzlich gibt es natürlich noch eine andere Ebene: Geschmacksempfinden, Lern- und Erziehungsprozesse über Nahrungspräferenzen und natürlich auch gesellschaftliche Strukturen, z. B. bei der ethischen Bewertung von tierischen Lebensmitteln. Solche Faktoren beeinflussen unsere Nahrungsauswahl und damit auch wieder die Nahrungszusammensetzung.
Das Gehirn hat unabhängig von der eigenen Nährstoffversorgung bestimmte regulative Belohnungssysteme. Essen ist nicht nur Nährstoffaufnahme, sondern auch ein soziales Event und Erlebnis. Wenn ich dieses Erlebnis positiv gestalten möchte, wähle ich entsprechend bestimmte Nahrungsmittel aus. Ein klassisches Beispiel ist Schokolade - diese führt über eine Endorphinausschüttung dazu, dass ich Zufriedenheit empfinde. Wir erforschen am DIfE, warum wir bestimmte Nahrungsmittel auswählen - häufig auch wider besseren Wissens. Es gibt viele Einflussfaktoren - Gewohnheit, Erziehung, finanzielle Mittel und die Steuerung aus dem Gehirn. Diese ist biologisch noch nicht richtig verstanden. Es gibt evolutionär entstandene Mechanismen z. B. die Vorliebe für zucker- und fettreiche Nahrung. Unklar bleibt, wie viel ist evolutionär bedingt und wie viel ist Erziehung und Prägung. Als Ernährungswissenschaftler müssen wir uns die Frage stellen, wenn alles evolutionär bedingt ist, können wir so viele Richtlinien machen, wie wir wollen, sie werden keine Änderung bewirken. Wenn es aber Prägung und Gewohnheit sind, haben wir eine Chance, darauf einzuwirken. Sicher spielt beides eine Rolle. Steuerungsmechanismen zu verstehen bedeutet zu wissen, wo wir eingreifen können. In bestimmten Lebensabschnitten bzw. bei bestimmten Personengruppen kann man besser einwirken, als in bzw. bei anderen. Aber das ist noch unzureichend verstanden.
Die Ernährungsweise der Mutter beeinflusst die Vernetzung der Nervenzellen im Gehirn der nachfolgenden Generation. Die Daten sind eindeutig: Die Struktur des Gehirns wird durch die Ernährung der Mutter beeinflusst. Welche molekulare Ursache diese anatomische Veränderung hat, ist noch nicht ganz klar. Denkbar sind epigenetische Veränderungen und plazentagängige Stoffe, die auf den sich entwickelnden Fetus einwirken. Schon bekannt ist, dass sich Faktoren wie Hunger oder Alkoholkonsum bzw. Einnahme von Medikamenten während der Schwangerschaft auf das Kind auswirken können - zum Teil viel später im Leben. Es geht also um eine Weiterführung von Wissen.
Chronobiologie: Wann essen wir was?
Die Forschungsgruppe Molekulare Ernährungsmedizin unter Leitung von PD Dr. Olga Ramich untersucht u. a. das Thema Chronobiologie, d. h. wann esse ich was und wie beeinflusst meine Nahrungsaufnahme meine innere biologische Uhr bzw. umgekehrt. Wie reagiert mein Körper mit Hormonausschüttung, die bestimmten tagesaktuellen Regulatoren unterliegt, auf die Nahrungsaufnahme früh, mittags und abends. Die häufig diskutierte mediterrane Diät hat z. B. eine völlig andere Nahrungsaufnahmeverteilung über den Tag als wir sie hier in Deutschland kennen und empfehlen.
Ernährung im Alter
Eine hochbetagte Bevölkerung leidet eher unter einer Unterversorgung hinsichtlich Energie, Mikronährstoffen und Proteinen. Bestimmte vom Gehirn gesteuerte Belohnungssysteme funktionieren nicht mehr - z. B. die Appetitregulierung. Auch Veränderungen im Verdauungstrakt können dazu führen, dass manche Lebensmittel nicht mehr vertragen werden. Die hochbetagte Bevölkerung heute ist eine andere als vor 70 Jahren. Wir sehen heute häufiger ältere Menschen, die übergewichtig sind und trotzdem einen Muskelschwund haben. Viele Ernährungsempfehlungen weltweit berücksichtigen diese Gruppe noch nicht ausreichend.
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