Medizin am Abend Berlin Fazit: Futtersuche: bei Mensch und Wurm ähnlich reguliert?
Verhalten des Fadenwurms weist auf die Entwicklung von ernährungsmotiviertem Verhalten bei höheren Tieren hin
- Wie motiviert uns unser Nervensystem, vom Sofa aufzustehen und im Kühlschrank oder sogar im Supermarkt nach Essen zu suchen?
Die Ergebnisse weisen darauf hin, wie sich das Verhalten bei der Futtersuche im Laufe der Evolution bei höheren Tieren entwickelt haben könnte.
Nahrung zu finden und an einer Nahrungsquelle zu verweilen, sind entscheidende Überlebensstrategien im Tierreich.
- Aber wie werden externe Futter-Signale auf molekularer, zellulärer und neuronaler Ebene in Verhalten verwandelt?
Um das herauszufinden, greifen Neurowissenschaftler gern auf einfache Modellorganismen wie den Fadenwurm C. elegans zurück. Er besitzt nur 302 Nervenzellen, deren Verknüpfungen präzise kartiert sind. So können Forscher im Detail untersuchen, wie diese Nervenzellen miteinander kommunizieren, um bestimmte Verhaltensweisen zu erreichen.
Alexander Gottschalk und sein Team konzentrierten sich in ihrer Studie auf einen neuronalen Schaltkreis, an dessen „Spitze“ sich ein Paar sensorischer Nervenzellen befindet.
Ist Nahrung vorhanden, setzt es den Botenstoff Dopamin frei.
Das wirkt sich auf zwei Arten von nachgeschalteten Neuronen aus (DVA und AVK) – und zwar auf ganz unterschiedliche Weise, wie das Forscherteam entdeckte.
Dopamin aktiviert DVA, was ein Verweilen und ein lokales Suchverhalten fördert, während es AVK inhibiert, das sonst eine Futtersuche über längere Distanzen fördern würde.
- Konkret geschieht dies, indem DVA und AVK die Information an Motoneuronen weitervermitteln, die wiederum die Muskelaktivität steuern.
Doch welche Schlüsse lässt dies auf die Nahrungssuche bei höheren Tieren wie dem Menschen zu?
Beim Fadenwurm beeinflusst das DVA-Neuron die Fortbewegung, indem es das Neuropeptid NLP-12 an die Motoneuronen weiterleitet.
Säugetiere haben ein äquivalentes Neuropeptid, das Cholecystokinin.
Seine Freisetzung wird ebenfalls durch Dopamin-Signale reguliert, beispielsweise bei belohnungsabhängigem Verhalten.
Dies zeigt, dass im Laufe der Evolution die Bedeutung von Dopamin und Cholecystokinin/NLP-12 als Neuromodulatoren erhalten blieb.
- Beide Neurotransmitter beeinflussen motiviertes Verhalten bei der Nahrungssuche sowie bei anderen Aktivitäten, die eine Belohnung versprechen.
- Das Neuron AVK, das als Gegenspieler zum DVA-Neuron wirkt, setzt bei erfolgloser Nahrungssuche im Wurm das Neuropeptid FLP-1 frei.
Womöglich werden die Cholecystokinin-Signale bei Säugetieren also ähnlich ausbalanciert wie beim Fadenwurm.
Die in der Studie identifizierten Neuronentypen können daher wichtige Hinweise für die Suche nach ähnlichen Zelltypen in den Myriaden von Zellen bei Säugetieren liefern, die ähnliche Mechanismen der Bewegungskontrolle vermitteln.
Publikation
Oranth et al.: Alexander Gottschalk et al.: Food sensation modulates locomotion by dopamine and neuropeptide signaling in a distributed neuronal network, in: Neuron 100, 1–15; December 19, 2018.
https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.10.024)
Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 mit privaten Mitteln überwiegend jüdischer Stifter gegründet, hat sie seitdem Pionierleistungen erbracht auf den Feldern der Sozial-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften, Medizin, Quantenphysik, Hirnforschung und Arbeitsrecht. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein hohes Maß an Selbstverantwortung. Heute ist sie eine der drittmittelstärksten und drei größten Universitäten Deutschlands mit drei Exzellenzclustern in Medizin, Lebenswissenschaften sowie Geistes- und Sozialwissenschaften. Zusammen mit der Technischen Universität Darmstadt und der Universität Mainz ist sie Partner der länderübergreifenden strategischen Universitätsallianz Rhein-Main(siehe auch www.uni-frankfurt.de/59086401/rhein-main-allianz). Internet: www.uni-frankfurt.de
Medizin am Abend Berlin DirektKontakt
www.medizin-am-abend.blogspot.com
Über Google: Medizin am Abend Berlin
idw - Informationsdienst Wissenschaft e. V.
Herausgeberin: Die Präsidentin der Goethe-Universität
Dr. Anne Hardy, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main,
Tel: 069 798-12498, Fax: 069 798-763 12531, hardy@pvw.uni-frankfurt.de
Prof. Dr. Alexander Gottschalk, Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften und Institut für Biophysikalische Chemie, Fachbereich 14, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798 42518, a.gottschalk@em.uni-frankfurt.de
Originalpublikation:
dopamine and neuropeptide signaling in a distributed neuronal network, in: Neuron 100, 1–15; December 19, 2018.https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.10.024)
