Damit wir lernen, Gefahren aus dem Weg zu gehen und uns der Situation entsprechend zu verhalten, muss unser Gehirn Assoziationen bilden können. Dabei verknüpft es beispielsweise Informationen über eine Situation oder ein Objekt mit einem Reiz – beispielsweise den Schmerz beim Verbrennen an einer Kerzenflamme mit dem Schein der Flamme. Dieses assoziative Lernen ist damit eine wichtige Grundlage für unser Verhalten und unsere Reaktion auf die Umwelt. Doch diese Form des Lernens umfasst nicht nur die Reaktion auf äußere Reize – auch Informationen über unseren internen Zustand – beispielsweise Durst, Hunger und andere mit unserem Stoffwechselzustand verknüpfte Informationen werden über das assoziative Lernen mit Verhaltensweisen verknüpft. Wir lernen so beispielsweise, dass das Hungergefühl nach der Nahrungsaufnahme nachlässt. Eine Schlüsselrolle für diese Form des Lernens spielt das eng mit dem Belohnungssystem verbundene dopaminerge Mittelhirn. Dort sitzen zahlreiche Rezeptoren für körpereigene Hormone wie Insulin. Über Verbindungen zu weiteren Hirnbereichen beeinflusst dieses Hirnareal die Bildung neuer Synapsen und Nervenzellverbindungen – und damit das Lernen.
Lernaufgaben für Menschen mit und ohne Übergewicht
Doch Studien zeigen, dass bei Menschen mit Adipositas viele Stoffwechselreaktionen verändert sind und auch die Insulinsensitivität abnimmt. Ob dies möglicherweise auch das dopaminerge Mittelhirn und damit die Fähigkeit zum assoziativen Lernen beeinflusst, haben nun Ruth Hanßen vom Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung in Köln und ihre Kollegen untersucht. An ihrer Studie nahmen 24 Testpersonen mit Adipositas und verringerter Insulinsensitivität teil und 30 Kontrollpersonen mit normalem Körpergewicht und guter Insulinsensitivität. Alle Teilnehmenden bekamen am Abend vor dem eigentlichen Test entweder eine Spritze mit 0,6 Milligramm des Medikaments Liraglutid oder eine Salzlösung als Placebo. Liraglutid ist – ähnlich wie der unter dem Präparatnamen Osempic und Wegovy vermarktete Wirkstoff Semaglutid – ein sogenannter GLP-1 Agonist. Diese Mittel ahmen das körpereigene Hormon GLP-1 nach, das den Zuckerstoffwechsel und das Sättigungsgefühl beeinflusst. Dafür dockt es an entsprechenden Rezeptoren im Gehirn an. In erster Linie sollen diese Wirkstoffe gegen Diabetes helfen und das Abnehmen bei Menschen mit Adipositas unterstützen. Durch ihre Wirkung auf Stammhirn und Mittelhirn könnten sie jedoch auch das assoziative Lernen beeinflussen – so die Vermutung von Hanßen und ihrem Team.
Um dies zu untersuchen, ließen die Forschenden ihre Testpersonen am Tag nach der Spritze eine Lernaufgabe absolvieren. Dabei hörten die Teilnehmenden einen hohen oder tiefen Ton und sollten raten, welches von zwei Objekten sie daraufhin sehen würden – ein Haus oder ein Gesicht. Die richtige Antwort wurde nach Entscheidung der Testpersonen eingeblendet. Im Laufe der insgesamt 320 Testdurchgänge zeigte sich, wie schnell die Teilnehmenden lernten, mit welchem Ton welches Objekt verknüpft war. Es zeigte sich: Bei Gabe des Placebos schnitten die normalgewichtigen Kontrollpersonen im Schnitt besser ab als die Testpersonen mit Adipositas. Hirnscans mittels funktioneller Magnetresonanztomographie ergaben, dass auch ihre Hirnaktivität in den für das assoziative Lernen wichtigen Hirnarealen geringer war. „Diese Ergebnisse sind von grundlegender Bedeutung. Wir zeigen hier, dass grundlegende Verhaltensweisen wie das assoziative Lernen nicht nur von äußeren Umweltbedingungen abhängen, sondern auch vom Stoffwechselzustand des Körpers”, sagt Seniorautor Marc Tittgemeyer vom Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung. “Ob jemand Übergewicht hat oder nicht, bestimmt also auch, wie das Gehirn lernt, sensorische Signale zuzuordnen, und welcher Antrieb dabei entsteht.”
