Herzlich Willkommen Schön, dass Ihr alle da seid!

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

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

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

9. 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

10. Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme Essen als Belohnung „Liking“ • Physiologischer Prozess, unbewußt • Angesiedelt: • Hinterhirn (MedullaOblongata) • NucleusAccumbens(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

11. 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

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

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. 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

18. 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

19. 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

20. 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

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

22. 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

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

24. 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 Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme FAzit 24 Referent: Betül Bilgin

25. 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: AleksDrabowicz-Schulz

26. 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: AleksDrabowicz-Schulz

27. 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 Amygdalaund dem orbitomedialenpräfrontalenKortex zum lateralen Hypothalamus ist notwendig, um konditionierte Nahrungsaufnahme trotz Sättigung hervorzurufen 27 Referent: AleksDrabowicz-Schulz

28. 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: NucleusAccumbens, ventrales Pallidum • Hypothalamus: laterales u. perifornicales H. • ventrales tegmentales Areal (im Mittelhirn) 28 Referent: AleksDrabowicz-Schulz

29. 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: AleksDrabowicz-Schulz

30. Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 8. Kognition und Belohnung vs. homöostatische Regulation Rolle des NucleusAccumbens • 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: AleksDrabowicz-Schulz

31. Thema: Interaktionen zwischen dem „kognitiven“ und „metabolischen“ Gehirn bei der Kontrolle von Nahrungsaufnahme 8. Kognition und Belohnung vs. homöostatische Regulation Projektion: NucleusAccumbens (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: AleksDrabowicz-Schulz

32. 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: AleksDrabowicz-Schulz

33. 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, NucleusAccumbens und ventralem Pallidum beeinflussen die homöostatische Regulation durch den Hypothalamus Referent: AleksDrabowicz-Schulz

34. 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