Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Computer liest Gedanken: Aktivitätsmuster des Gehirns lassen erkennen, was eine Person schmeckt

13.03.2015

Unter Führung des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung (DIfE) ist es nun Wissenschaftlern erstmals gelungen, anhand von neuronalen Aktivitätsmustern des menschlichen Gehirns vorherzusagen, ob eine Person etwas Süßes, Salziges, Saures oder Bitteres schmeckt. 

Wie die Forscher zudem zeigen, erreichen die über die Zunge wahrgenommenen Geschmackssignale sehr viel schneller das Gehirn als angenommen. Sie zählen somit zu den ersten neuronalen Informationen, die zum Gesamtgeschmackseindruck beitragen, der auch durch andere Sinne wie zum Beispiel den Geruchssinn geprägt ist.


Studienteilnehmerin bei Geschmackstest

Till Budde/DIfE

Das dreiköpfige Forscherteam, zu dem neben Kathrin Ohla auch Sébastien M. Crouzet und Niko A. Busch von der Charité Berlin gehören, veröffentlichte seine Daten jetzt in der Fachzeitschrift Current Biology (Crouzet et al., 2015; DOI 10.1016/j.cub.2015.01.057).

„Die Fähigkeit zu schmecken ist für die Nahrungsauswahl und das Entstehen von Nahrungsvorlieben entscheidend. Dabei kann eine gestörte Wahrnehmung oder Bewertung des Geschmacks ein gestörtes Essverhalten fördern, das wiederum eine Fehl- oder Überernährung begünstigt“, erklärt Ohla, die am DIfE die Nachwuchsgruppe Psychophysiologie der Nahrungswahrnehmung leitet.

„Unser Ziel ist es, dazu beizutragen, die an der Geschmackswahrnehmung beteiligten neuronalen Abläufe im menschlichen Gehirn besser zu verstehen, um Ansätze für neue Strategien zu entwickeln, die einem ungesunden Ernährungsverhalten entgegenwirken“, ergänzt Psychologe Busch.

Das Repertoire der menschlichen Wahrnehmung umfasst mindestens fünf Geschmacksqualitäten: salzig, süß, umami, sauer und bitter. Sobald ein Geschmacksstoff an einen Geschmacksrezeptor im Mund bindet und diesen aktiviert, leitet er ein Signal über Nervenbahnen an das Gehirn weiter.

Dabei ist jedem Rezeptor jeweils eine der fünf Geschmacksqualitäten zugeordnet. Bislang war weitgehend unbekannt, wie das menschliche zentrale Nervensystem diese Signale aus der Peripherie verarbeitet und wie es die Grundgeschmacksarten kodiert.

Um diese Frage zu beantworten, haben die Forscher mittels Elektroenzephalografie (EEG) Hirnströme gemessen - winzige elektrische Signale, die von Milliarden von Nervenzellen des menschlichen Großhirns produziert werden. Die Hypothese war, dass die verschiedenen Geschmacksrichtungen im Gehirn durch unverwechselbare neuronale Aktivitätsmuster mit einer charakteristischen räumlichen Verteilung repräsentiert werden.

Wie die Wissenschaftler nun zeigen, erzeugen die Geschmacksqualitäten bereits etwa 175 Millisekunden nach einem entsprechenden Geschmacksreiz, geschmacksspezifische Aktivitätsmuster. Demnach lösen Geschmacksreize im Gehirn sehr viel schneller eine Antwort aus, als ursprünglich angenommen. Zudem konnten die Forscher ein Computerprogramm darauf trainieren, diese Muster zu erkennen und vorherzusagen, welche Geschmackslösung ein Studienteilnehmer gerade verkostet.

Diese Form des "Gedankenlesens" funktionierte so zuverlässig, dass die Forscher sogar die subjektive Wahrnehmung der Probanden vorhersagen konnten: Geschmacksrichtungen, die von den Probanden häufig verwechselt wurden (z. B. salzig und sauer) waren auch für das Computerprogramm schwierig zu differenzieren.

Dieses Ergebnis legt nahe, dass die Forscher in dieser Analyse tatsächlich den Code dechiffrieren konnten, in dem das menschliche Großhirn subjektives Geschmacksempfinden speichert. „Unsere Ergebnisse geben erstmals einen tiefen Einblick in den zeitlichen Ablauf der Geschmackssignalverarbeitung im Gehirn.

Zudem zeigen sie, wie das menschliche zentrale Nervensystem die Signale der Grundgeschmacksarten verarbeitet und dass die Art der im Gehirn entstandenen neuronalen Aktivitätsmuster erkennen lässt, was ein Studienteilnehmer schmeckt“, sagt Kathrin Ohla. „Zukünftig wollen wir untersuchen, inwieweit Aktivierungsmuster Aussagen darüber erlauben, wie appetitlich Probanden einen Geschmacksreiz finden. Die Ergebnisse können uns helfen, individuelle Geschmacksvorlieben zu entschlüsseln und sind damit auch für klinische Anwendungen relevant“, so die Wissenschaftlerin weiter.

Das DIfE ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Es erforscht die Ursachen ernährungsassoziierter Erkrankungen, um neue Strategien für Prävention, Therapie und Ernährungsempfehlungen zu entwickeln. Zu seinen Forschungsschwerpunkten gehören die Ursachen und Folgen des metabolischen Syndroms, einer Kombination aus Adipositas (Fettsucht), Hypertonie (Bluthochdruck), Insulinresistenz und Fettstoffwechselstörung, die Rolle der Ernährung für ein gesundes Altern sowie die biologischen Grundlagen von Nahrungsauswahl und Ernährungsverhalten. Das DIfE ist zudem ein Partner des 2009 vom BMBF geförderten Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD). Weitere Informationen zum DZD finden Sie unter http://www.dzd-ev.de.

Die Leibniz-Gemeinschaft vereint 89 Einrichtungen, die anwendungsbezogene Grundlagenforschung betreiben und wissenschaftliche Infrastruktur bereitstellen. Insgesamt beschäftigen die Leibniz-Einrichtungen rund 17.500 Menschen – darunter 8.800 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler – bei einem Jahresetat von insgesamt knapp 1,5 Milliarden Euro. Die Leibniz-Gemeinschaft zeichnet sich durch die Vielfalt der in den Einrichtungen bearbeiteten Themen und Disziplinen aus. Die Forschungsmuseen der Leibniz-Gemeinschaft bewahren und erforschen das natürliche und kulturelle Erbe. Darüber hinaus sind sie Schaufenster der Forschung, Orte des Lernens und der Faszination für die Wissenschaft. Weitere Informationen erhalten Sie unter http://www.leibniz-gemeinschaft.de.

Kontakt:
Dr. Kathrin Ohla
Nachwuchsgruppe Psychophysiologie der Nahrungswahrnehmung
Deutsches Institut für Ernährungsforschung
Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
Arthur-Scheunert-Allee 114-116
14558 Nuthetal/ Deutschland
Tel.: +49 (0)33200/ 88-2543
E-Mail: kathrin.ohla@dife.de

Pressekontakt:
Dr. Gisela Olias
Leiterin Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Institut für Ernährungsforschung
Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
Arthur-Scheunert-Allee 114-116
14558 Nuthetal/Deutschland
Tel.: +49 33200 88-2278/-2335
E-Mail: olias@dife.de
oder presse@dife.de
http://www.dife.de

Weitere Informationen:

http://www.dife.de/forschung/abteilungen/kurzprofil.php?abt=PSY Nachwuchsgruppe Psychophysiologie der Nahrungswahrnehmung am DIfE
http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.01.057 Ein pdf-File des Manuskriptes ist über die Seiten von Cell Press bei Eurekalert verfügbar.

Dr. Gisela Olias | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie