Schön, dass Ihr alle da seid! Herzlich Willkommen Schön, dass Ihr alle da seid! Referenten: Betül Bilgin, Aleks Drabowicz-Schulz, Nadine Krieg, Betül Pür 1

Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme Hans-Rudolf Berthoud, Physiology & Behaviour 91 (2007), 486 - 498 Referenten: Betül Bilgin, Aleks Drabowicz-Schulz, Nadine Krieg, Betül Pür 2

Inhalt Einführung Nahrungsaufnahme als ein evolutionäres Mechanismus Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme Inhalt Einführung Nahrungsaufnahme als ein evolutionäres Mechanismus Neuronale Repräsentationen Essen als Belohnung Beweis, dass umweltbedingte Faktoren und die Lebensführung die Nahrungsaufnahme sowie den Energiehaushalt beeinflussen 6. Homöostatische Regulation des Energiehaushalts 7. Stoffwechselsignale regulieren kognitive und Belohnungsprozesse 8. Kognition und Belohnung vs. homöostatische Regulation 9. Zusammenfassung 3

1. Einführung Jedes geborene dritte Kind bekommt DiabetisTyp-2 Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 1. Einführung Jedes geborene dritte Kind bekommt DiabetisTyp-2 Adipositasrisiko ökologische, kommerzielle und soziale Veränderung für Prävention (bei Kindern) notwendig Bei Erwachsenen professionelle Beratung  Effektivste Behandlung: erste Ursache finden und behandeln Referent: Betül Pür

1. Einführung Zwei Gründe von Adipositas: Gene Umweltfaktoren Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 1. Einführung Zwei Gründe von Adipositas: Gene Umweltfaktoren Heute: zu viel Konsum von Nahrung, zu wenig sportliche Betätigung Ungleichgewicht zwischen Kalorienaufnahme und Energieumwandlung Referent: Betül Pür

2. Nahrungsaufnahme als ein evolutionärer Mechanismus Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 2. Nahrungsaufnahme als ein evolutionärer Mechanismus Wichtigkeit der Nahrungsaufnahme an Tieren beobachtbar Bienentanz Ameisen usw. Es gibt also im Nervensystem Bereiche, die der Beschaffung von Nahrung gewidmet sind Ist mit Emotionen verbunden Referent: Betül Pür

3. Neuronale Repräsentation Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 3. Neuronale Repräsentation Unterscheidung von nützlicher und schädlicher Nahrung durch Lernprozesse Allein Erinnerung führt zur neuronaler Aktivierung in bestimmten Arealen kann zur Aussonderung von Speichel, Magensäure und Insulin führen Das Sehen von reellem Essen kann konditionierte Reaktion auslösen (+/-) Referent: Betül Pür

Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme Referent: Betül Pür

4. Essen als Belohnung Angenehmes, appetitliches Essen = Freudegefühle Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 4. Essen als Belohnung Angenehmes, appetitliches Essen = Freudegefühle Bitteres oder giftiges Essen = negative Gefühle Geschmackswahrnehmung und ihre neuronalen Mechanismen wurden bereits gut untersucht Neu: Berridge & Robinson (2003) Darstellung von psychologischen Faktoren: Lernen, Mögen und Wollen Involvierte Gehirnareale 9 Referent: Nadine Krieg

„Liking“ Essen als Belohnung Physiologischer Prozess, unbewußt Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme Essen als Belohnung „Liking“ Physiologischer Prozess, unbewußt Angesiedelt: Hinterhirn (Medulla Oblongata) Nucleus Accumbens (hat eine zentrale Rolle im "Belohnungsystem" des Gehirns, verfügt über Dopaminrezeptoren, deren Stimulation für das Glücksgefühl verantwortlich gemacht wird) Ventrales Pallidum (limbisches Vorderhirn) 10 Referent: Nadine Krieg

„Liking“ Essen als Belohnung Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme Essen als Belohnung „Liking“ Mesolimbisches Dopamin-System spielt hier keine Rolle!!! ist wichtig für motorischen Antrieb, Nahrungszuführung ansich „haben-wollen“ = „Wanting“ (folgt später im Kontext) 11 Referent: Nadine Krieg

„Liking“ Essen als Belohnung Physiologischer Prozess, bewußt Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme Essen als Belohnung „Liking“ Physiologischer Prozess, bewußt Angesiedelt: Präfrontaler/Cingulärer Kortex (Zuständig für Aufmerksamkeitsprozesse, für Fehler- und Konfliktüberwachung) 12 Referent: Nadine Krieg

Resümee „Liking“ Essen als Belohnung Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme Resümee Essen als Belohnung „Liking“ Positive Gefühle ausgelöst durch das Essen sind komplex auf das Gehirn verteilt und können somit leider nicht durch Gewebeentfernungen eliminiert werden Referent: Nadine Krieg

„Wanting“ - Motivation Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme Essen als Belohnung „Wanting“ - Motivation Aufgeteilt: teils unbewußter, teils bewußter Prozess Unterlegenes neuronales Substrat: bei Drogen-Abhängigkeit herausgefunden Stimuli von „liking“ gehen über zu „wanting“ Unbewußt: dopaminerge Projektion vom ventralen Tegmentum zum Nucleus Accumbens System kann manipuliert werden beeinflusst das „wanting“ von Essen oder Drogen Bewußt: lateraler Hypothalamus eletr. Stimulation bei Ratten „wanting“ Essen mögen/„liking“ 14 Referent: Nadine Krieg

Summary Nahrungsaufnahme (ist): Essen als Belohnung Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme Summary Essen als Belohnung Nahrungsaufnahme (ist): Kontrolliert von einer Anordnung von kognitiven Faktoren Repräsentationen von Essen im Gehirn Umweltbedingter Kontext ist zu berücksichtigen Emotionale und belohnende Umstände bei Repräsentationen im Gehirn sind zu berücksichtigen „lustvolle“ Beeinflussung/Wirkung Resümeé: die o. g. Faktoren bestimmen, wie sehr ein bestimmtes Nahrungsmittel gewollt wird und dass sie die Sättigung sowie ernährungstechnischen Nutzen ausschalten können = süchtig machend Referent: Nadine Krieg

Essen „heute“: Essen wird gut vermarktet i. d. Werbung Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 5. Beweis, dass umweltbedingte Faktoren und die Lebens-führung die Nahrungsaufnahme sowie den Energiehaushalt beeinflussen Essen „heute“: Essen wird gut vermarktet i. d. Werbung Geschmacksverstärker, verbesserte Farben, hoch appe- titliche Darstellung und hohe Energiedichte Einfache Beschaffung keine Jagd mehr nötig Oft preisgünstig Essensportionen dramatisch gestiegen 16 Referent: Nadine Krieg

Verhalten „heute“: Zu viel Essen wird unterstützt Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 5. Beweis, dass umweltbedingte Faktoren und die Lebens-führung die Nahrungsaufnahme sowie den Energiehaushalt beeinflussen Verhalten „heute“: Zu viel Essen wird unterstützt Energieaufwand ist gesunken im Alltag Vermehrte Nahrungs- und Energieaufnahme versus vermehrter Bewegungsmangel (z.B. Sport) Von Werbung stark beeinflusst (Markenprodukte) 17 Referent: Nadine Krieg

Test an Ratten (MG. Tordorff, 2002) Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 5. Beweis, dass umweltbedingte Faktoren und die Lebens-führung die Nahrungsaufnahme sowie den Energiehaushalt beeinflussen Test an Ratten (MG. Tordorff, 2002) Ratten wurden 5 Flaschen mit gesüßtem Wasser gege-ben haben signifikant mehr Kalorien zu sich genommen Ratten wurde 1 Flasche gegeben bei dieser Kontrolle trat o. g. Effekt nicht auf Ratten hatten die Wahl: Proteine, Kohlenhydrate od. Fett Entschieden sich für höhere Kalorienaufnahme 18 Referent: Nadine Krieg

Determinanten für vermehrte Nahrungsaufnahme: Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 5. Beweis, dass umweltbedingte Faktoren und die Lebensfüh-rung die Nahrungsaufnahme sowie den Energiehaushalt beeinflussen Determinanten für vermehrte Nahrungsaufnahme: (führt zur Fettleibigkeit – „obesity“) Appetitliche Darbietung/Aufbereitung, u.a. durch Anreicherung mit Zucker und Fett organisiert den guten Geschmack Sozialer Kontext, z.B. Mahlzeiten Heutige, moderne Welt: Stress, „busy-lifestyle“ Schlafmangel sog. Mitternachtssnacks + neuro-chem. Veränderung können den Appetit steigern 19 Referent: Nadine Krieg

Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme FAzit 5. Beweis, dass umweltbedingte Faktoren und die Lebensfüh-rung die Nahrungsaufnahme sowie den Energiehaushalt beeinflussen Unser modernes Leben + die veränderte, angepasste Umwelt Folge: enormer Druck auf den Energiehaushalt Kritische Fragestellungen: Kann der Druck genügend bewältigt werden von unserem biologischen Mechanismen? Gibt es auch eine Homöostase für den Energiehaushalt? 20 Referent: Nadine Krieg

6. Homöostatische Regulation des Energiehaushalts Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 6. Homöostatische Regulation des Energiehaushalts homöostatisches Regulationssystem verteidigt unser „set point“-Gewicht Entdeckung von Leptin Leptin, ein zentrales Element des homöostatischen Systems Exogenes Leptin bei Fettleibigkeit 21 Referent: Betül Bilgin

Wie kommt es zur Leptinresistenz? Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme Wie kommt es zur Leptinresistenz? eine mögliche Erklärung: Trigylcerid-Spiegel in Verbindung mit fetthaltiger Nahrung verwirrt das Gehirn -> Fazit: Leptin dient nicht als Signal zum Schutz vor Fettleibigkeit 22 Referent: Betül Bilgin

7. Stoffwechselsignale regulieren kognitive und Belohnungsprozesse Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 7. Stoffwechselsignale regulieren kognitive und Belohnungsprozesse laterale Hypothalamusregion für Nahrungsauf- nahme und ventromedialer Nucleus für Sättigung zuständig Studie: Bilder + Geruch Signale bei wohlschmeckendem und zur Verfügung stehendem Essen schützen nicht vor Esssucht 23 Referent: Betül Bilgin

Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme FAzit Leptin-Spiegel und Sättigung beziehen sich auf den evolutionären Druck nicht zu verhungern, aber nicht auf Fettleibigkeit Homöostatisches System im Bezug auf den „Set Point“ funktioniert nicht: wegen schlechter Ernährungsgewohnheiten, modernen Umwelteinflüssen und einem erhöhten Körperfettspiegel 24 Referent: Betül Bilgin

8. Kognition und Belohnung vs. homöostatische Regulation Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 8. Kognition und Belohnung vs. homöostatische Regulation Hypothalamus – verantwortlich für homöostatische Regulation und Energieausgleich bei der Nahrungsaufnahme Projektionen aus den kognitiven assoziativen Kortexarealen und vom Belohnungssystem können sich über die homöostatische Regulation hinwegsetzen 25 Referent: Aleks Drabowicz-Schulz

Kortikale Einflüsse auf den Hypothalamus Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 8. Kognition und Belohnung vs. homöostatische Regulation Kortikale Einflüsse auf den Hypothalamus 26 Referent: Aleks Drabowicz-Schulz

Amygdala + OFC > lateraler Hypothalamus Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 8. Kognition und Belohnung vs. homöostatische Regulation Projektion Amygdala + OFC > lateraler Hypothalamus Studien mit Ratten belegen die Möglichkeit, die Nahrungsaufnahme trotz Sättigung zu konditionieren (≠homöostatisch) Eine intakte direkte Projektion von der Amygdala und dem orbitomedialen präfrontalen Kortex zum lateralen Hypothalamus ist notwendig, um konditionierte Nahrungsaufnahme trotz Sättigung hervorzurufen 27 Referent: Aleks Drabowicz-Schulz

Einfluss der Belohnung auf die Regulation der Nahrungsaufnahme Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 8. Kognition und Belohnung vs. homöostatische Regulation Einfluss der Belohnung auf die Regulation der Nahrungsaufnahme Bereiche des Gehirns involviert in die belohnungsbasierte Steuerung vom Essverhalten: Neokortex: orbitofrontal, cingular, insular limbischer Kortex: Hippocampus, Amygdala Striatum: Nucleus Accumbens, ventrales Pallidum Hypothalamus: laterales u. perifornicales H. ventrales tegmentales Areal (im Mittelhirn) 28 Referent: Aleks Drabowicz-Schulz

Einfluss des Belohnungssystems auf den Hypothalamus Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 8. Kognition und Belohnung vs. homöostatische Regulation Einfluss des Belohnungssystems auf den Hypothalamus 29 Referent: Aleks Drabowicz-Schulz

Rolle des Nucleus Accumbens Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 8. Kognition und Belohnung vs. homöostatische Regulation Rolle des Nucleus Accumbens Seine chemische Manipulation ruft ungezügeltes Essverhalten hervor Dient möglicherweise als „Verbindungsstelle“ zwischen Motivation und Ausführung (=bei hoch begehrter Nahrung ein Impuls zum „Zuschlagen“) enthält Subregionen, die die nahrungsspezifische Genussinformation (erhalten vom Kortex u. Amygdala) weiter verarbeiten 30 Referent: Aleks Drabowicz-Schulz

Nucleus Accumbens (Shell) > ventrales Pallidum > Hypothalamus Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 8. Kognition und Belohnung vs. homöostatische Regulation Projektion: Nucleus Accumbens (Shell) > ventrales Pallidum > Hypothalamus Diese Projektion: interagiert mit der homöostatischen Appetitkontrolle durch den Hypothalamus stellt einen Einfluss des Belohnungssystems auf die homöostatische Regulation der Nahrungsaufnahme dar 31 Referent: Aleks Drabowicz-Schulz

Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 9. Zusammenfassung ZNS stellt viele kognitive Ressourcen bei der Nahrungsbeschaffung zur Verfügung Starke emotionale Komponente (Belohnung) sichert zusätzlich einen Erfolg bei der Nahrungssuche und –aufnahme Beide Mechanismen sind auf kurze Nahrungsüberflusszeiten und lange Hungerszeiten ausgelegt Heutiges ständiges Nahrungsüberangebot überfordert sie Fettleibigkeitsrisiko steigt! Referent: Aleks Drabowicz-Schulz

Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 9. Zusammenfassung Kognitive und emotionale Prozesse können sich über die Regelung der energetischen Homöostase hinwegsetzen Neuronale Projektionen aus dem Kortex, Amygdala, Nucleus Accumbens und ventralem Pallidum beeinflussen die homöostatische Regulation durch den Hypothalamus Referent: Aleks Drabowicz-Schulz 33

Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit! Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit! Referenten: Betül Bilgin Aleks Drabowicz-Schulz Nadine Krieg Betül Pür 34