Hunger beeinflusst Entscheidungen und Risikoempfinden

Umgebungssignale werden je nach Sättigungszustand von anderen neuronalen Schaltkreisen verarbeitet

Hungrige Menschen sind häufig eher schwierige Zeitgenossen. Ein reichhaltiges Essen kann sich nicht nur auf die Stimmung, sondern auch auf unsere Risikobereitschaft auswirken. Auch im Tierreich ist dieses Phänomen für die verschiedensten Tierarten bekannt. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried bei München haben nun in der Fruchtfliege Drosophila gezeigt, dass Hunger nicht nur das Verhalten, sondern auch die Verarbeitungswege im Gehirn verändert.

Dieses sogenannte Projektionsneuron leitet Kohlendioxid-Information in die Region des Fliegenhirns weiter, mit der die Tiere zwischen internen und äußeren Signalen abwägen können. © MPI für Neurobiologie / Purayil & Kadow Dieses sogenannte Projektionsneuron leitet Kohlendioxid-Information in die Region des Fliegenhirns weiter, mit der die Tiere zwischen internen und äußeren Signalen abwägen können. © MPI für Neurobiologie / Purayil & Kadow

Ob und wie viel Nahrung vorhanden ist, beeinflusst entscheidend das Verhalten von Tieren. Studien belegen, dass die Risikobereitschaft vieler Tiere steigt oder sinkt, je nachdem ob ein Tier satt oder hungrig ist. So wird zum Beispiel gefährlichere Beute nur dann gejagt, wenn der Jäger kurz vor dem Verhungern steht. In den letzten Jahren wurde dieses Verhalten auch beim Menschen dokumentiert: In einer Studie gingen hungrige Probanden deutlich mehr finanzielle Risiken ein als ihre satten Kollegen.

Selbst die Fruchtfliege Drosophila verändert ihr Verhalten je nach ihrem Ernährungszustand. So empfinden die Tiere meist schon geringe Mengen Kohlendioxid als Gefahrensignal und ergreifen die Flucht. Allerdings geben auch verrottende Früchte und Pflanzenteile – die Hauptfutterquellen der Fliegen – Kohlendioxid ab. Nun haben die Martinsrieder Neurobiologen herausgefunden, wie das Fliegenhirn mit dieser ständigen Konfliktentscheidung zwischen Gefahrstoff und Futtergeruch umgeht.

In verschiedenen Experimenten präsentierten die Wissenschaftler den Fliegen Umgebungen mit Kohlendioxid oder mit einem Kohlendioxid-Futterduft-Gemisch. Dabei zeigte sich, dass hungrige Fliegen ihre Kohlendioxid-Abneigung deutlich schneller überwanden als satte Fliegen – wenn gleichzeitig ein Futterduft vorhanden war. Besteht die Aussicht auf Futter, sind hungrige Tiere somit wesentlich risikofreudiger als satte Fliegen. Doch wie schafft es das Gehirn zwischen diesen Optionen zu wählen?

Das Vermeiden von Kohlendioxid ist ein angeborenes Verhalten und sollte daher außerhalb des sogenannten Pilzkörpers im Fliegenhirn erzeugt werden: Die Pilzkörper-Nervenzellen wurden bislang nur mit Lernen und Verhaltensweisen, die auf gelernten Assoziationen beruhen, in Verbindung gebracht. Als die Wissenschaftler diese Nervenzellen im Versuch jedoch vorübergehend inaktivierten, zeigten hungrige Fliegen keinerlei Reaktion mehr auf Kohlendioxid. Satte Fliegen vermieden Kohlendioxid hingegen unverändert.

In weiteren Untersuchungen identifizierten die Forscher darauf ein sogenanntes Projektionsneuron, welches die Kohlendioxid-Information zum Pilzkörper bringt. Diese Nervenzelle ist entscheidend, um in hungrigen, nicht aber in satten Tieren, eine Fluchtreaktion auszulösen. „Bei satten Fliegen reichen Nervenzellen außerhalb des Pilzkörpers aus, damit Fliegen vor Kohlendioxid fliehen. Bei hungrigen Tieren sind dagegen die Nervenzellen im Pilzkörper und das Projektionsneuron, das die Kohlendioxid-Information dorthin bringt, essentiell für die Fluchtreaktion. Daher stört ausschließlich hungrige Fliegen das Kohlendioxid nicht mehr, wenn der Pilzkörper oder das Projektionsneuron gehemmt werden“, erklärt Ilona Grunwald-Kadow, die Leiterin der Studie.

Die Ergebnisse zeigen, dass das angeborene Fluchtverhalten auf Kohlendioxid in Fruchtfliegen je nach ihrem Sättigungszustand von zwei parallelen neuronalen Schaltkreisen gesteuert wird. „Ist die Fliege hungrig, verlässt sie sich nicht mehr auf die "direkte Leitung", sondern benutzt Hirnzentren, mit denen sie interne und äußere Signale abwägen und eine ausgewogene Entscheidung treffen kann“, erklärt Grunwald-Kadow und fügt hinzu: „Es ist faszinierend, in welchem Ausmaß der Stoffwechsel und Hunger die verarbeitenden Prozesse im Gehirn beeinflussen.“

SM/HR