Neuro-Bildgebung

Untersuchung des spezifischen Einflusses von G-Protein Signalkaskaden auf die Appetitregulation (Dr. Doreen Thor)

Um neue Angriffspunkte zur Appetitregulation zu identifizieren, ist es nötig, die zu Grunde liegenden Mechanismen zu verstehen. Entscheidend dafür sind spezielle Gehirnregionen (Neurone im Hypothalamus), die Energiehaushalt und Hungergefühl regeln. In dieser Studie wird ein spezieller Nervensignalweg mit Hilfe eines veränderten Rezeptors (DREADD) des ansonsten sehr komplexen Netzwerks im Gehirn untersucht.

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Cholinerge Netzwerk-Modulation bei unkontrolliertem Essverhalten (Prof. Dr. Swen Hesse)

Übergewicht und Adipositas gehen teilweise auf Defizite in der Kontrolle des Essverhaltens zurück. Diese Studie untersucht die Mechanismen unkontrollierten Essverhaltens. Der Nervenbotenstoff Acetycholin und weitere Botenstoffe sowie spezielle Gehirnregionen spielen bei der Regulation von Appetit und Essverhalten eine Rolle. Mit Hilfe von Gehirnaufnahmen durch die kombinierte Positronen-Emissions- und Magnet-Resonanz-Tomografie werden diese Gehirnregionen und Botenstoffe mit und ohne Essensreize bei Studienteilnehmern untersucht. Zusätzlich füllen die Probanden Verhaltensfragebögen aus. Diese Forschungsergebnisse können ein Schritt hin zu einem medikamentösen und verhaltenstherapeutischen Ansatz sein, der die Kontrolle des Essverhaltens bei den entsprechenden Patienten verbessern soll.

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Instrumentelles Lernen und PIT (Pavlovian-to-Instrumental Transfer) bei Adipositas (Prof. Dr. Jane Neumann)

Adäquate Verhaltensweisen, z. B. eine gesunde Lebensmittelauswahl zu erlernen und in einer gegebenen Situation korrekt aus möglichen Handlungsweisen auszuwählen, werden als „instrumentelles Lernen und Verhalten“ bezeichnet. Es wird vermutet, dass Adipositas mit einer Einschränkung instrumentellen Lernens und Verhaltens einhergeht. Unter dem Klassisch-Instrumentellen Transfer (Pavlovian Instrumental Transfer, PIT) versteht man den Einfluss von positiven und negativen Reizen aus der Umwelt auf das instrumentelle Verhalten. Das vorliegende Projekt untersucht auf Verhaltens- und neuronaler Ebene Adipositas- und geschlechtsspezifische Veränderungen im instrumentellen Lernen und den Einfluss erlernter Umweltreize auf instrumentelle Handlungen.

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Neurobiologie des Umlernens von automatischen Verhaltenstendenzen bei Adipositas (Dr. Annette Horstmann)

Bei adipösen Menschen werden wie bei Drogenabhängigen oft paradoxe Verhaltensweisen beobachtet, die unvorteilhaft und ungesund sind, obwohl die Betroffenen die negativen Konsequenzen kennen. Mittels funktioneller Magnet-Resonanz-Tomografie (fMRT) wird die Rolle des Gehirns bei solchen meist automatisch ablaufenden Verhaltensweisen untersucht. Außerdem wird eine Umkehrung dieser Verhaltensweisen versucht, also ein Umlernen durch Verhaltenstraining. Dies und die damit einhergehenden plastischen Veränderungen im Gehirn werden ebenso durch fMRT untersucht.

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Neurobiologie der Konditionierung auf primäre Verstärker bei Adipositas (Dr. Annette Horstmann)

Diese Studie soll den Einfluss gewohnheitsmäßiger (konditionierter, automatischer) Verhaltensweisen auf die Entscheidungsfindung bei Adipositas klären. Adipöse Personen reagieren ungeachtet ihres Hungergefühls und Energiebedarfs (ihres homöostatischen Status) automatisch auf die bloße Ansicht, den Geruch und den Ge-schmack von Essen mit erhöhter Nahrungsaufnahme. Mittels funktioneller Magnet-Resonanz-Tomografie soll die Reaktion auf diese Sinnesreize bei adipösen und normalgewichtigen Probanden und ihr Einfluss auf das Essverhalten überprüft werden. Das Verständnis dieser Einflüsse ist wichtig, um Gewichtsreduktionstherapien zu verbessern und z. B. Verhaltensbarrieren zu erkennen und abzubauen.

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Darstellung und Quantifizierung der zentralen Serotonin-Transporter in Bezug zur individuellen Darmflora und Homöostase (SERT-PET Mikrobiom) (Prof. Dr. Swen Hesse)

Der Magen-Darm-Trakt und das Gehirn sind neuronal verbunden, beeinflussen sich wechselseitig und in der Folge auch Energiehaushalt, Stimmung und Denken. Eine wichtige Rolle spielt dabei der Nervenbotenstoff Serotonin. V. a. die Art der Darmflora (Mikrobiom) ist wesentlich für die Kommunikation zwischen Darm und Gehirn. Diese Studie untersucht erstmals den Zusammenhang zwischen Mikrobiom und einem Stoff, der die Serotoninwirkung ermöglicht, dem Serotonin-Transporter (SERT). Untersucht werden neben der Darmflora bestimmte Gehirnareale und -funktionen sowie Stoffwechselaktive Hormone. Ziel ist es die besonderen Wechselwirkungen bei Adipositas weiter zu charakterisieren und zu erforschen.

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Positive Beeinflussung belohnungsabhängiger Entscheidungen bei Adipositas (Dr. Annette Horstmann)

In der Studie wird der Effekt von appetitanregenden und eher unangenehmen visuellen und geschmacklichen Reizen auf das Entscheidungsverhalten bei normalgewichtigen und adipösen Probanden untersucht. Besonderer Schwerpunkt liegt auf den dabei aktiven Netzwerken im Gehirn und Nervensystem, deren Funktion in diesem Zusammenhang näher untersucht werden soll. Durch die Kombination von Verhaltenstestung und bildgebenden Verfahren wird es möglich sein, auch direkt die Unterschiede im Gehirn von normal- und übergewichtigen Probanden zu analysieren, die diese Verhaltenseffekte begründen.

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Habituelle und zielgerichtete Verhaltenskontrolle bei Adipositas (Dr. Annette Horstmann)

Studien legen nahe, dass adipöse Menschen stärker zu Verhaltensweisen neigen, die schnelle Belohnungen versprechen. Beim Essverhalten begünstigt dies Übergewicht. Die Forscher/innen untersuchen welche Rolle das Gehirn bei belohnungsorientiertem bzw. mehr kontrollierten Verhalten spielt. Dazu werden in Bilder-, Geruchs- oder Geschmacktests die Reaktionen im Gehirn bei über- und normalgewichtigen Studienteilnehmern gemessen und mit Lern- und Entscheidungsaufgaben verknüpft. Denn eine unterschiedliche Reaktion auf solche Testreize könnte auch die unterschiedlichen Handlungsweisen erklären. Ziel ist es, die neurobiologischen Grundlagen des Entscheidungsverhaltens zu entschlüsseln. Dies könnte hilfreich sein, um spezielle Therapien oder Verhaltenstrainings zu entwickeln.

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Einfluss der bariatrischen Chirurgie auf die Serotonin- und Norephinephrin-Transporter-Verfügbarkeit bei Adipösen gemessen mittels Positronen-Emissions-Tomographie u. selektiver Radiotracer vor und 6 Monate nach der Operation (Prof. Dr. Swen Hesse)

Es werden die Effekte einer bariatrischen Operation auf die Verfügbarkeit bestimmter Botenstoffe (Neurotransmitter) im Gehirn, die bei Adipositas offenbar eine wichtige Rolle spielen, untersucht. Die Verteilung der Serotonin- und Norepinephrin-Transporter wird dafür bei adipösen Patienten unmittelbar vor dem chirurgischen Eingriff und sechs Monate danach mittels der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ermittelt und die Ergebnisse mit Untersuchungen bei schlanken Kontrollen und nicht-operativ behandelten adipösen Patienten verglichen.

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Die Rolle der Autophagie im peripheren Nervensystem und im Fettgewebe von WOKW Ratten mit Metabolischen Syndrom (Joanna Kosacka, PhD)

Am Tiermodell wird in dieser Studie untersucht, wie es bei speziellen Stoffwechsel-kranken Ratten zu einem schützenden Mechanismus gegen Diabetes und peripherer Neurodegeneration (Nervenschädigung) kommt. Bei Stoffwechselerkrankungen wie dem Metabolischen Syndrom kommt es oft zu Komplikationen, die als Folge Diabetes und Nervendegeneration (Periphere Neuropathie) entwickeln. Im besagten Tiermodell wird untersucht, ob die Vermehrung von Immunzellen wie Makrophagen und T-Zellen sowie eine gesteigerte Autophagie (Bestandteile von Zelle werden abgebaut) in den peripheren Neuronen der Spinalganglien (Nervenknoten im Wirbelkanal) aber auch in Fettzellen zum Schutzmechanismus beitragen kann. Diese Untersuchung kann Grundlage für weiterführende humane Studien sein.

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Der Einfluss der bariatrischen Chirurgie auf die Funktion und Struktur von Hirnregionen, die das Essverhalten kontrollieren (PD Dr. Burkhard Pleger)

In diesem Projekt wird untersucht, welche Auswirkungen die drastische Gewichtsabnahme nach einer operativen Magenverkleinerung auf die für das Essverhalten relevanten Hirnregionen hat. Dafür werden mittels der Magnetresonanztomographie (MRT) vier Jahre lang Hirnstruktur und -funktion auf Veränderungen hin untersucht. Zudem soll mit Hilfe der Gehirn-MRT-Bilder bereits vor der Operation der Therapieerfolg oder -misserfolg vorhergesagt werden.

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SERT/NET-PET bei Adipositas (Prof. Dr. Swen Hesse)

Es wird untersucht, ob und in welchem Maße Störungen sogenannter zentraler Neurotransmitter, wie zum Beispiel das „Glückshormon“ Serotonin, an der Entstehung von Essstörungen und Adipositas beteiligt sind. Mit der sogenannten Positronen-Emissions-Tomographie, kurz PET, können diese Vorgänge bildlich dargestellt und gemessen werden.

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