Neu entdeckte Darm-Hirn-Verbindung verwandelt Mahlzeiten in Erinnerungen

Erinnerungen werden meist im Gehirn verortet – die allgemeine Annahme ist, dass sie sich dort sowohl bilden als auch gespeichert werden. Offenbar spielt aber auch der Darm dabei eine Rolle, vor allem, wenn es sich um Erinnerungen an Essen handelt.

Entsprechende Forschungsergebnisse aus einem Rattenmodell wurden kürzlich von Wissenschaftlern unter Leitung von Scott Kanoski, Professor für Biowissenschaften am Dornsife College of Letters, Arts and Sciences der University of Southern California (USA) in „Nature Communications“ vorgestellt. Das Team konzentrierte sich in seiner experimentellen Studie auf den Vagusnerv als zentrale Kommunikationsverbindung zwischen dem Verdauungstrakt und dem Gehirn. Schon lange weiß man, dass der Vagusnerv an der Regulierung von Verdauung, Hunger und Sättigungsgefühl beteiligt ist. Nun haben Kanoski et al. Hinweise darauf gefunden, dass Signale, die vom Darm über den Vagusnerv geleitet werden, auch zur Bildung von Erinnerungen beitragen können.

Einprägsame Leckerbissen

Die Forscher stellten fest, dass bei Ratten, die nährstoffreiche Nahrung zu sich nahmen, Neuronen – die mit dem Hippocampus, einem für Lernen und Gedächtnis entscheidenden Hirnbereich, kommunizieren – vermehrt den Botenstoff Acetylcholin freisetzten. Dieser Neurotransmitter unterstützt die Gedächtnisbildung und hilft dem Gehirn, neue Erfahrungen zu speichern.

Diese Reaktion hängt von Signalen ab, die vom Darm über den Vagusnerv übertragen werden. Unterbrachen die Forscher die Kommunikation über den Vagusnerv, blieb der Anstieg des Acetylcholinspiegels aus. Zudem schnitten diese Ratten bei Gedächtnistests schlechter ab: In diesen Tests mussten sie sich daran erinnern, wo sie kurz zuvor Futter gefunden hatten.

Nährstoffgehalt ist auch entscheidend, nicht nur Geschmack

Die Wissenschaftler entdeckten außerdem, dass das Gedächtnissystem des Gehirns offenbar primär auf die Nährstoffe der Nahrung reagiert und nicht nur auf deren angenehmen Geschmack. Ratten, die Zucker oder Fett fraßen, zeigten eine starke, mit dem Gedächtnis verknüpfte Gehirnaktivität. Bei Tieren, die zwar süß schmeckende, aber kalorienarme oder gar kalorienfreie Flüssigkeiten erhielten, blieb diese Reaktion aus. Dies lässt vermuten, dass das Gehirn auf den tatsächlichen Nährwert der Nahrung reagiert und nicht bloß auf deren Geschmack.

„Wir gehen davon aus, dass sich dieser Mechanismus wahrscheinlich entwickelt hat, um Tieren dabei zu helfen, sich wichtige Informationen über Nahrungsquellen zu merken“, erläutert Logan Lauer, Erstautor der Studie und Doktorand in Kanoskis Labor. Sich daran zu erinnern, wo im Frühjahr bestimmte Pflanzen zuerst sprießen, kann hungrigen Tieren helfen, wichtige Nährstoffe zu finden. Signale aus dem Darm signalisieren dem Gehirn: „Diese Mahlzeit lieferte wertvolle Nährstoffe; merk dir also, wo und wie du sie bekommen hast.“

Dauerhafter Konsum beeinträchtigt Gedächtnisleistung eher

Obwohl stark fett- und zuckerhaltige Lebensmittel intensive Reaktionen im Gedächtnis auslösten, wurde in der Studie auch deutlich, dass der dauerhafte Konsum dieser Nahrungsmittel die Gedächtnisbildung im Laufe der Zeit beeinträchtigte. Ratten, die sich bereits in einem frühen Lebensstadium so ernährten, wiesen später eine schwächere Kommunikation zwischen Darm und Hippocampus auf. Selbst nach der Umstellung auf eine gesündere Ernährung zeigten diese Tiere eine verminderte gehirnphysiologische Reaktion im Zusammenhang mit dem Gedächtnis sowie schlechtere Leistungen bei Aufgaben, die das Erinnern an Futterstellen erforderten.

Die Ergebnisse könnten laut den Forschenden wichtige Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben. Es ist bereits bekannt, dass Adipositas, schlechte Ernährung und Stoffwechselstörungen wie Diabetes mit einem kognitiven Abbau einhergehen. Diese neue Studie liefert einen möglichen Grund dafür: Der ständige Konsum von ungesundem Essen könnte die Verbindung zwischen Darm und Gehirn stören oder beeinträchtigen. Die Forschungsarbeit könnte zudem neue Erkenntnisse zu neurodegenerativen Erkrankungen liefern, glauben die Wissenschaftler.

„Die Störung der Acetylcholin-Signalübertragung im Hippocampus gehört zu den frühesten neurochemischen Veränderungen bei der Alzheimer-Krankheit“, erklärt Kanoski. „Da nachgewiesen wurde, dass dieses System durch Signale des Vagusnervs aus dem Darm angeregt wird, könnten neue therapeutische Ansätze an dieser Erkenntnis ansetzen und Methoden wie die Vagusnervstimulation erforschen.“

Die Entdeckung des Teams um Kanoski eröffnet zudem die Möglichkeit neuer Behandlungsansätze zur Stärkung der Kommunikation zwischen Darm und Gehirn. Therapien, die den Vagusnerv stimulieren oder die Darmgesundheit verbessern, könnten möglicherweise dazu beitragen, das Gedächtnis und die kognitiven Funktionen zu schützen. Auch wenn noch weitere Forschung nötig ist, um zu klären, ob beim Menschen dieselben Mechanismen wirken, liefern diese Ergebnisse einen weiteren Beleg für die enge Verbindung zwischen Darm und Gehirn. (ac)