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Hunger verschiebt Sinneswahrnehmungen im Fischgehirn

15.04.2016

Wer hungrig einkaufen geht, kauft häufig mehr, als ursprünglich geplant. Es scheint fast, als würden wir hungrig Nahrung besser wahrnehmen. Dass dies im Zebrafischgehirn tatsächlich der Fall ist, fanden Herwig Baier und sein Team am Max-Planck-Institut für Neurobiologie heraus. Die Forscher zeigten, dass bei Hunger zusätzliche Nervenzellen über zwei molekulare Regelmechanismen im Gehirn aktiviert werden. Dies führt dazu, dass potenzielle Beuteobjekte deutlich mehr Nervenzellen in hungrigen Fischen aktivieren, wodurch diese die Objekte häufiger verfolgen. Hungrige Tiere nehmen Objekte somit anders wahr als satte und sind eher bereit, ein Risiko im Rahmen der Nahrungssuche einzugehen.

Tiere müssen ständig Entscheidungen fällen: Ist ein Objekt eine potenzielle Beute oder eine Gefahr, wie zum Beispiel ein Räuber? Die Entscheidung, sich dem Objekt zu nähern oder vor ihm zu fliehen, kann über Leben und Tod bestimmen. In einer komplexen Umwelt sollten Entscheidungen jedoch flexibel sein – so ist es zum Beispiel kontraproduktiv, „auf Nummer sicher“ zu gehen, wenn ein Tier kurz vor dem Verhungern ist. Herwig Baier und sein Team haben an den Larven von Zebrafischen untersucht, wie Hunger die Wahrnehmung von Nahrung im Gehirn verändert, welche wiederum die Verhaltensentscheidungen der Fische beeinflusst.


Eine neue Studie zeigt, dass serotonerge Nervenzellen (grün) beeinflussen, wie das Zebrafischgehirn Objekte wahrnimmt. (Die Augen der Fischlarve erscheinen in Orange.)

(c) MPI für Neurobiologie / Filosa

Im Versuch ließen die Wissenschaftler computeranimierte Kreise unterschiedlicher Größe durch das visuelle Feld von Fischlarven ziehen. Die Fische reagierten wie erwartet: Sie verfolgten kleine Punkte als potenzielle Beute, während sie größeren Punkten auswichen. „Interessanterweise verfolgten hungrige Fische kleine Punkte deutlich häufiger als satte Fische und wichen größeren Punkten seltener aus“, sagt Alessandro Filosa, der Erstautor der Studie. „Hungrige Tiere scheinen somit ein größeres Risiko einzugehen.“

„Der Zebrafisch ist ein exzellentes System, um die neuronalen Grundlagen von Verhalten zu untersuchen“, erklärt Herwig Baier. Der Vorteil für die Forschung ist, dass die knapp fünf Millimeter großen Tiere durchsichtig sind. Mithilfe von genetischen Modifikationen und den neuesten Mikroskopie- und Färbemethoden konnten die Wissenschaftler die Nervenzellaktivität hungriger und zuvor gefütterter Fische direkt unter dem Mikroskop beobachten.

Die Ergebnisse zeigen, dass Hunger das Verhalten über mindestens zwei molekulare Signalwege beeinflussen kann. Erstens hemmt Hunger die sogenannte HPA-Achse des neuroendokrinen Systems – dem System, in dem die komplexen Interaktionen zwischen Hormon- und Nervensystem zusammengefasst sind. Zweitens führt Hunger zu einer erhöhten Serotonin-Ausschüttung.

Durch diese beiden Effekte reagieren zusätzliche Nervenzellen im Tectum der Fische auf kleine und mittelgroße Punkte. Das Tectum ist die Region im Fischgehirn, in der visuelle Eindrücke mit Verhaltensantworten verbunden werden. Als Konsequenz nehmen hungrige Fische potenziell essbare Objekte verstärkt wahr, da nun mehr Nervenzellen durch sie aktiviert werden – und die Fische verfolgen diese Objekte eher als satte Artgenossen. Die Studie zeigt, dass der Sättigungszustand des Tieres die visuelle Klassifizierung von Objekten verändern kann.

ORIGINALVERÖFFENTLICHUNG
Alessandro Filosa, Alison J. Barker, Marco Dal Maschio, Herwig Baier
Feeding state modulates behavioral choice and processing of prey stimuli in the zebrafish tectum
Neuron, 14. April 2016

KONTAKT:
Dr. Stefanie Merker
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Tel.: 089 8578 - 3514
E-Mail: merker@neuro.mpg.de

Prof. Dr. Herwig Baier
Abteilung Gene – Schaltkreise – Verhalten
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Tel.: 089 8578 3200
Email: hbaier@neuro.mpg.de

Weitere Informationen:

http://www.neuro.mpg.de/baier/de - Webseite der Abteilung von Herwig Baier

Dr. Stefanie Merker | Max-Planck-Institut für Neurobiologie

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