Der Darm funkt über den Vagusnerv ins Gehirn – und merkt sich, wo wir gegessen haben

Warum bleiben Erlebnisse rund um ein bestimmtes Essen manchmal ein Leben lang im Gedächtnis? Offenbar arbeitet dabei nicht nur das Gehirn. Bei Ratten schickte der Darm nach einer Mahlzeit Signale über den Vagusnerv zum Hippocampus – also dorthin, wo neue Erinnerungen verarbeitet werden. Eine längerfristig fett- und zuckerreiche Ernährung schwächte diese Verbindung sogar noch nach der Rückkehr zu normalem Futter.

Forscher der University of Southern California sind in ihrer Studie dieser Verbindung bei männlichen Ratten gefolgt. Sobald die Tiere nährstoffreiche beziehungsweise kalorienhaltige Nahrung fraßen, stieg dort die Ausschüttung von Acetylcholin. Dieser Botenstoff hilft dem Gehirn, Erlebtes festzuhalten.

Wie Vagusnerv und Gedächtnis beim Essen zusammenarbeiten

Der Vagusnerv verbindet den Verdauungstrakt mit dem Gehirn. Er übermittelt unter anderem Informationen über Hunger, Sättigung und Nährstoffe. Nach einer Mahlzeit gelangen solche Signale zunächst in den Hirnstamm. Von dort führt der Weg über das mediale Septum weiter zum Hippocampus. Dort setzen Nervenzellen Acetylcholin frei.

Beim aktiven Fressen nahm die Acetylcholin-Ausschüttung im dorsalen Hippocampus im Verlauf der Fressphasen zu. Nach dem Ende der Mahlzeit blieb sie für einige Zeit erhöht. Unterbrachen die Wissenschaftler den Vagusnerv, verschwand diese Reaktion. Dasselbe geschah nach der gezielten Ausschaltung bestimmter Nervenzellen im medialen Septum. Die Tiere fraßen trotzdem vergleichbare Mengen.

Nährstoffe aktivieren das Signal

Süßer Geschmack allein genügte nicht. Zucker und reines Maisöl lösten die Reaktion im Hippocampus aus. Eine kalorienfreie Saccharinlösung schaffte das nicht. Auch eine süße Flüssigkeit mit sehr wenig Zucker blieb ohne vergleichbaren Effekt, obwohl die Ratten davon besonders viel tranken.

Der Verdauungstrakt reagierte somit auf den tatsächlichen Nährstoffgehalt. Geschmack und Trinkmenge erklärten die Veränderungen im Gehirn allein nicht. „Wir glauben, dass sich dieser Mechanismus wahrscheinlich entwickelt hat, damit Tiere wichtige Informationen über Nahrungsquellen behalten“, sagt Studienautor Logan Lauer. Ein Tier profitiert davon, wenn es sich an den Standort ergiebiger Pflanzen oder anderer nährstoffreicher Quellen erinnert.

Die Forscher prüften diese Fähigkeit in einem Labyrinth. Hungrige Ratten fanden Futter in einem verdeckten Tunnel. Kurz darauf sollten sie den vorherigen Futterplatz erneut erkennen. Tiere mit unterbrochenem Vagusnerv fanden den richtigen Ort seltener. Auch nach der Ausschaltung der cholinergen Nervenzellen schnitten sie schlechter ab. Ihre Leistung lag teilweise nicht über dem Zufallsniveau.

Fett und Zucker schwächen den Weg langfristig

Eine weitere Versuchsgruppe erhielt in jungen Jahren 30 Tage lang eine fettreiche und stark zuckerhaltige Cafeteria-Kost. Zum Angebot gehörten fettreiches Futter, Chips, Schokoladen-Erdnussbutter-Süßigkeiten und ein stark gezuckertes Getränk. Danach fraßen die Tiere wieder normales Laborfutter. Erst später folgten die Gedächtnistests.

Während des Fressens stieg die Acetylcholin-Ausschüttung bei diesen Ratten weiterhin an. Der länger anhaltende Anstieg nach der Mahlzeit fehlte jedoch. Die Tiere reagierten außerdem schwächer auf das Darmhormon Cholecystokinin, kurz CCK. Dieses Hormon beteiligt sich an der Sättigung und wirkt dabei teilweise über den Vagusnerv.

Die zuvor ungesund ernährten Ratten fraßen insgesamt mehr. Zugleich erinnerten sie sich schlechter an den Ort einer Mahlzeit. Die Beeinträchtigung blieb bestehen, obwohl sie wieder normales Futter erhielten. Der frühere Konsum von viel Fett und Zucker hatte die Verbindung zwischen Darm und Hippocampus offenbar längerfristig verändert.

Bei Menschen bleibt vieles noch offen

Die Ergebnisse stammen ausschließlich aus Versuchen mit männlichen Ratten. Ob derselbe Mechanismus beim Menschen in gleicher Weise funktioniert, ist bislang ungeklärt. Auch eine einzelne fett- oder zuckerreiche Mahlzeit schädigte in den Experimenten nicht das Gedächtnis. Erst die längerfristige Ernährung während einer frühen Entwicklungsphase schwächte Teile des Signalwegs.

Für Scott Kanoski von der University of Southern California berührt der Mechanismus dennoch eine wichtige Frage der Gehirnforschung. „Die Störung der Acetylcholin-Signalübertragung im Hippocampus gehört zu den frühesten neurochemischen Veränderungen bei Alzheimer“, sagt er. Denkbar seien deshalb weitere Untersuchungen zur Stimulation des Vagusnervs. Einen Schutz vor Alzheimer oder eine Behandlung von Gedächtnisstörungen belegen die Tierversuche jedoch nicht.

Kurz zusammengefasst:

• Der Darm sendet beim Essen Nährstoffsignale über den Vagusnerv an den Hippocampus und unterstützt so Erinnerungen an den Ort einer Mahlzeit.
• Zucker und Fett aktivierten diesen Signalweg kurzfristig, süßer Geschmack ohne genügend Nährstoffe dagegen nicht.
• Eine längerfristig fett- und zuckerreiche Ernährung schwächte die Verbindung bei Ratten selbst nach der Rückkehr zu normalem Futter.

Übrigens: Der Vagusnerv überträgt nicht nur Nährstoffsignale, sondern offenbar auch Botschaften von Darmbakterien – bei Mäusen löste ein mikrobielles Protein binnen Sekunden ein Sättigungssignal aus. Wie dieser „sechste Sinn“ im Darm funktioniert, mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © KI-generiert